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示意图显示一层组织支架上的T形连杆如何穿过第二层上的孔洞———类似于魔术贴™上的钩和环

土狼屯大学的工程师们把装配功能完备的心脏组织变得像系鞋带一样简单。这个团队创造出一种生物兼容的支架，允许一层层跳动的心脏细胞像魔术贴™一样扣到一起。

领导项目的生物材料与生物医学工程研究所化工教授Milica Radisic说：“这货的主要优点之一是易用性，我们能在需要使用前立刻建造较大的组织结构，也能同样容易地拆卸它们。我还不知道有别的技术能提供这种能力。”

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该动画(略有加速)显示细胞的蜂窝形网格由于沿支架生长的心脏细胞收缩而被压缩

在实验室里培养心脏细胞并不是新鲜事物。问题是，这些细胞往往一点都不像身体里的细胞。真正的心脏细胞成长环境里充满了蛋白质支架和支持细胞，帮助它们塑造成为修长精瘦的脉动机器。相反，实验室培养细胞则经常缺乏这些支持，而倾向于不成形和虚弱。Radisic和她的团队专注于建造人工环境，更密切地模仿细胞在体内的所见，结果就是更强劲更健壮的细胞。

两年前，Radisic团队发明了生化线(Biowire)，模拟心脏中真实肌纤维的生长方式，让心脏细胞在缝合丝线周围生长。在实验室打工的博士生张Boyang说：“如果你把单根纤维看作是一维的，下一步就是创建二维结构，然后将之装配成三维结构。”张和另一名博士生Miles Montgomery都是这项研究的共同作者，现已在《科学进展》上发表。

张和同事们使用了一种叫做POMaC的特殊聚合物来建造细胞生长的二维网格，它的形状有些像蜂窝，不过洞眼并不对称而呈长条形。关键是，这给细胞提供了排列到一起的模板。当用电流加以刺激时，心肌细胞一起收缩，导致弹性聚合物弯曲。

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生物医学工程教授Milica Radisic

团队接着把T形杆子结合在蜂窝上面，当第二层盖上去时，这些杆子就像微型钩子一样，穿过蜂窝的洞眼扣结到位。这跟魔术贴™里的塑料钩子和搭环是同样的概念，而魔术贴™本身又是从植物用来把种子粘到路过动物身上的钩刺中得到的启发。

惊人的是，装配完成的层面几乎立刻开始起作用。Radisic说：“一旦扣到一起，它们就开始跳动，当我们施加电场刺激，就看到它们同步跳动。”团队已经以各种配置创建了多达三层厚度的组织，包括缩微棋盘形状。

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该照片显示三层支架的叠叠乐；中间层上可以看到钩环机制

项目的最终目标是制造可用来修复受损心脏的人造组织。该技术的模块化性质将使得更容易为每个病人定制移植物。Radisic说：“有了这些微型构建模块，你就能在手术当时建造你需要的任何尺寸的组织。”聚合物支架本身是可生物降解的；它会在几个月内分解被身体吸收。

最棒的是，该技术并不仅限于心脏细胞。Radisic说：“在论文中我们使用了三种不同细胞：心肌细胞、成纤维细胞和内皮细胞，但其概念并无任何限制。这意味着其他研究者们可以利用支架构建模仿肝、肺等各种组织的结构，这些人造组织能用来在真实环境中测试新药。

此外，能随意组装和拆卸的能力可以使科学家们获得细胞响应的更详细信息。Radisic说：“你可以把中间层抽出来，察看细胞是什么样子。然后你可以施加某种分子，只在那一层上引发分化或扩散或任何你想做的事情，然后你可以把它放回组织里，观察它和其余组织如何相互作用。

下一步是测试该系统在体内如何工作。Radisic和她的团队正与医学研究者们合作设计植入实验，使该项目离临床更进一步。

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本文译自 utoronto，由 王丢兜 编辑发布。

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