实验室里“长”骨骼 易如反掌?
科学家在9月13日发表在《Nature Biomedical Engineering》的一篇新的论文中报告,最初开发用于检测重力波的技术现在正用于合成组织工程化骨移植物,将来可用于骨科医学。
格拉斯哥大学、斯特拉思克莱德大学、西苏格兰大学和戈尔韦大学的科学家利用名为“纳米反冲”(nanokicking)的最新技术发展,首次在实验室中生长了矿化骨骼的3D样本。
骨骼是排在血液之后的第二大移植组织,用于重建、颌面和矫形手术。然而当前,外科医生只能从患者获得有限的活骨用于移植,来自其他捐献者的骨骼可能被人体排斥。外科医生必须依靠处于劣势的捐献者资源,包括没有再生骨骼能力的细胞,这限制了修复的大小。
在论文中,研究者描述了他们如何使用测量技术,基于用于天体重力波检测的复杂的激光干涉仪系统,将来自人类捐献者的间充质细胞转变为3D骨细胞。这些3D活骨移植物,将来植入患者,将能够修复或替代损坏的骨骼部分。
间充质干细胞常由人体中的骨髓产生,可能分化成一系列特定的细胞类型,如骨骼、软骨、韧带、腱和肌肉。纳米反冲受试者细胞,成为超精密的纳米级振动,它们悬浮在胶原凝胶中。纳米反冲过程将胶原凝胶中的细胞变为“骨浆”,有用于治疗骨折和填补骨骼间隙的潜力。使用患者自己的间充质干细胞,意味着外科医生可预防排斥问题,弥补更大的骨骼间隙。
论文主要作者之一、格拉斯哥大学的细胞工程教授Matthew Dalby说,这是向纳米反冲迈出的令人激动的一步,让我们离将此可及技术用于医疗又近了一步。我们已经把这个过程发展到容易重复且负担得起,从现在起大约3年内,我们将在NHS中,联合苏格兰全国输血服务(Scottish National Blood Transfusion Service)和格拉斯哥的重建和矫形外科医生,开始第一项人体试验。
格拉斯哥大学生物工程教授Manuel Salmeron-Sanchez最近前往柬埔寨,访问了遭受地雷相关损伤的当地人。他说,对于很多在地雷事故中失去腿的人,被限制在轮椅和能够使用假体之间,差的仅仅是几厘米的骨骼。
Dalby教授说,我们已经证明了我们的支架在兽医中的有效性,让一只狗的腿生长新的骨骼,保住了腿,否则它就要截肢了。联合骨浆和机械强度高的支架,未来我们可以解决人体中的大骨缺损。
支持纳米反冲技术的一些技术最初是天体物理学家开发的,旨在寻找重力波——巨大事件造成的时空中的脉动,如黑洞碰撞。
论文题目为《Stimulation of 3D osteogenesis by mesenchymal stem cells using a nanovibrational bioreactor》。
(环球医学编辑:丁好奇 )
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