用“魔术贴组织”来修补受损的心

示意图显示了一层组织支架上的T形连接杆如何穿过第二层上的孔——类似于钩环上的钩环

卧龙屯大学的工程师已经让组装功能齐全的心脏组织变得像系鞋带一样简单。该团队已经创造了一种生物相容的支架，可以让多层跳动的心脏细胞像钩和环一样快速合在一起。

生物材料和生物医学工程研究所的化学工程教授米利卡·拉迪希奇领导了这个项目，他说:“这种产品的主要优点之一是使用方便。在我们需要使用它之前，我们可以立即构建一个更大的组织结构，并且我们可以很容易地分解它。我不知道有任何其他技术能够提供这种能力。”

该动画(略微加速)显示，由于沿支架生长的心脏细胞收缩，细胞网格被压缩

在实验室培养心脏细胞并不新鲜。问题是，这些细胞往往根本不像体内的细胞。真正的心脏细胞生长环境充满了蛋白质支架和支持细胞，帮助它们形成细长的脉动机器。相反，实验室培养的细胞往往缺乏这种支持，往往是未成形的和脆弱的。Radisic和她的团队致力于构建一个人工环境，以更接近地模拟细胞在体内的所见，从而产生更强壮、更强健的细胞。

两年前，拉迪希奇的团队发明了Biowire来模拟心脏中真实肌肉纤维的生长，允许心脏细胞在缝合线周围生长。在实验室工作的博士生张博扬说:“如果你把一根纤维看作一维的，下一步就是创造一个二维结构，然后把它组装成三维结构。”张和另一名博士生迈尔斯·蒙哥马利是这项研究的共同作者，他们的研究成果发表在《科学进步》杂志上。

张和他的同事使用一种叫做POMaC的特殊聚合物来构建细胞生长的二维网格。网格的形状有点像蜂窝，但是孔是不对称的并且是细长的。至关重要的是，这为细胞排列提供了一个模板。当受到电流刺激时，心肌细胞收缩在一起，导致弹性聚合物弯曲。

生物医学工程教授米利卡·拉迪希奇

该小组随后将T形棒连接到蜂窝上。当第二层被覆盖时，杆就像微型钩子一样，通过蜂窝上的孔固定在适当的位置。这与钩环中的塑料钩环是同一个概念，钩环本身的灵感来自于植物用来将种子粘到路过的动物身上的钩和刺。

令人惊讶的是，组装水平几乎立即开始发挥作用。拉迪希奇说:“一旦它们扣在一起，它们就会开始跳跃。当我们施加电场刺激时，我们看到它们同步跳跃。”该团队创建了多达三层不同配置的组织，包括一个微型棋盘形状。

这张照片显示了三层支架的重叠音乐。在中间层可以看到钩环机制

该项目的最终目标是制造可用于修复受损心脏的人造组织。这项技术的模块化特性将使为每个病人定制植入物变得更加容易。拉迪希奇说:“有了这些微型构建模块，你可以在手术时构建任何大小的组织。”聚合物支架本身是可生物降解的；它会在几个月内分解并被身体吸收。

最棒的是，这项技术不仅限于心脏细胞。拉迪希奇说:“我们在论文中使用了三种不同类型的细胞:心肌细胞、成纤维细胞和内皮细胞，但概念并不局限于此。这意味着其他研究人员可以使用支架来构建模拟各种组织的结构，如肝和肺，这可以用于在真实环境中测试新药。

此外，随意组装和拆卸的能力允许科学家获得关于细胞反应的更详细的信息。拉迪希奇说:“你可以去掉中间层，看看细胞是什么样的。然后你可以在那一层或任何你想做的事情上应用一种只引起分化或扩散的分子，然后你可以把它放回组织中，观察它如何与组织的其余部分相互作用。

下一步是测试系统在体内如何工作。Radisic和她的团队正在与医学研究人员合作设计植入实验，以使该项目进一步脱离临床实践。