Nature重磅!在机器人骨架上首次生成人类肌腱细胞( 二 )


直观的视觉效果是,软性塑料支架就是一串串可生物降解的细丝,在两个锚点之间伸展开,就像一束头发 。整个结构被包裹在一个类似气球的外膜中,构成弹性生物反应器 。
然后 , 研究者在这些毛发状的软性塑料导管中播种了人类成纤维细胞(结缔组织中的修长细胞),并在生物反应器腔室内注入了旨在促进细胞生长的营养液 。
研究者将这个弹性生物反应器腔室连接到机器人肩膀上,开始培育人造细胞生长 。

Nature重磅!在机器人骨架上首次生成人类肌腱细胞

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本研究中所使用的柔性生物反应器的设计与性能
而运动软件代码升级过的机器人,会每天用半小时复制人类会做出的各种抬高、降低和旋转动作 。如此持续14天,用科学的方式长出能伴随这些动作的人造肌腱组织 。
如此操作的效果是,研究人员发现弹性生物反应器中的细胞,比未被拉伸的样本繁殖得更快,而且二者表达的基因也不同 , 尽管供体源头是相同的 。
研究人员还不知道这意味着移植物的品质将会如何 。
研究团队打算的下一步,是观察在新型弹性生物反应器中生长的细胞,与在传统刚性生物反应器中生长的,各种生物功能表现相比如何 。
有望拯救过去只有6成治愈率的韧带撕裂患者
如果连人类的韧带组织都能生成了...
那估计像什么韧带拉伤、肌腱撕裂在未来可能都不叫事儿了 。
专家指出,该项技术可以用来生成人体组织来修复撕裂的肩袖肌腱,这算是一种非常常见的肩部损伤 。
而这种伤势产生的方式也有很多,运动时稍不注意、或是患有肌腱炎等疾病都有可能导致肩袖肌腱撕裂 。
在之前,外科医生都是用缝合线来将断裂的肌腱重新接回到骨骼上去 。但是 , 因为肌腱可能会出现愈合不良的问题,所以传统的方式大概只有60%的成功率 。
而新技术的到来将能显著提高手术成功率——机器人结构上现在能长出可直接移植的肌腱组织了 。

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在组织的培养过程中所应用的人形生物反应器系统与相应的加载机制
但是,这项技术在距离完全投入临床使用之前,还有一段路要走 。
不过,该技术还有别的应用空间 。比方说,在生物反应器中生成更好的肌肉和弹性组织 。
研究人员表示,机器人可以根据每个病人不同的生理机能生成各种弹性的身体组织,类似于「定制」自己的韧带 。
但这里存在一个隐患 。那就是,虽然研究团队已经观察到了生物反应器中不断被施力运动的细胞,与在静态环境中培养出来的细胞存在一些差异,但他们并不确定这些差异究竟是好是坏 。
该项目的首席研究员、牛津大学的Pierre-Alexis Mouthuy表示 , 他的团队记录了二者间存在的某些特定基因的差异 。
但如果想把这些观察到的结果应用在临床上,用最乐观的口吻来说,也欠明晰 。

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细胞材料结构的生物学特性
Mouthuy表示,「我们确实发现,机器人肩部的不同动作模式,会给生成的细胞带来差异 。但谁也不敢保证这些差异是不是意味着带来更好的产物 。
我们并没有说这套系统比其它的要强,或是有一套特定的运动模式比其它的好 。我们只是在展示概念的可行性 。」
但是,话说回来,该团队确实已经证明了在机器人骨骼中生长细胞肯定是可行的 。目前的问题就是,是否值得花时间来这样做 。

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