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  近日，來自匹茲堡大學(xué)和萊特州立大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，一種新型的碳骨架可以幫助受傷或病變的肌肉組織再生。

  由于人體骨骼肌肉會(huì)自然的抑制再生能力，因此在肌肉損傷后，人體需要通過其他的方法來幫助其再生。其中之一是在受損部位使用骨架材料來制成祖細(xì)胞（成肌細(xì)胞）分化成為肌管，這是肌肉再生的第一階段。最終，肌管形成亞微米級的肌原纖維，肌原纖維進(jìn)一步組織分化，并且聚集起來形成有功能的肌肉群。與此同時(shí)，任何支架要想促進(jìn)組織再生也必須模仿這種納米微型結(jié)構(gòu)和納米組織層次。

  碳可以在多層次多尺度上進(jìn)行加工，故此這是一種極為理想的骨架材料。來自匹茲堡大學(xué)的Shilpa Sant教授和萊特州立大學(xué)的Sharmila M. Mukhopadhyay教授正是利用了這種性能來研究他們的多層次碳納米結(jié)構(gòu)。

  Sant 和 Mukhopadhyay教授表示“由于碳元素良好的導(dǎo)電性，我們選擇碳基材料作為研究的基礎(chǔ)，這種材料可以刺激骨骼肌肉組織的興奮，并促進(jìn)其再生”。

  據(jù)悉，該團(tuán)隊(duì)使用傳統(tǒng)的化學(xué)氣相沉積法用于碳納米管層的生長，該方法主要使用兩種不同的骨架結(jié)構(gòu)，一種是微孔碳泡沫，另一種是碳纖維層。

  這兩個(gè)結(jié)構(gòu)促進(jìn)細(xì)胞融合和生長，并且刺激其分化成為祖細(xì)胞，之后進(jìn)一步形成肌原細(xì)胞。其中，碳納米管層為生長的細(xì)胞提供力學(xué)支撐，直到在這些細(xì)胞被錨定、誘導(dǎo)并分化成為肌管。

  “通過檢測多尺寸結(jié)構(gòu)及其物理化學(xué)特性，我們所研究的材料具有更強(qiáng)的可再生能力，”Sant 和 Mukhopadhyay教授向人們解釋其材料的優(yōu)勢。

  但科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，只有碳納米纖維涂層管才能刺激肌管排列的形成。其中纖維的定向性是刺激肌細(xì)胞融合形成肌管的關(guān)鍵因素，這也是功能性肌肉再生的第一步。

  “碳納米管層可以精確的控制納米材料的粗糙度和材料的潤濕性，從而促進(jìn)成肌細(xì)胞黏附，生長和分化成心肌細(xì)胞。通過結(jié)合碳基纖維組織的微觀結(jié)構(gòu)，促進(jìn)多核肌管的形成�！毖芯咳藛T表示。

  Sant 和 Mukhopadhyay教授的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了用于肌肉再生的碳骨架必須擁有納米級的結(jié)構(gòu)才能支持分化的成肌細(xì)胞形成肌原細(xì)胞，并且通過誘導(dǎo)使得成肌細(xì)胞融合為肌原細(xì)胞。

  最后，科學(xué)家們表示，這些碳骨架的主要用途有兩個(gè)，一個(gè)是通過電流刺激骨骼肌肉、神經(jīng)組織、心臟組織等使其再生，另一個(gè)是用作生物傳感器來追蹤特定的生物標(biāo)記物或病原體。