修复肌腱与丝蛋白

只是提到由于跟腱断裂会让人畏缩。肌腱损伤是众所周知的漫长,困难,经常不完整的愈合过程。经历突然的或重复的运动,运动员和工厂工人,例如,增加肌腱撕裂或破裂的风险;百分之三十的人会有一个肌腱损伤,风险是最高的女性。更重要的是,那些遭受这些伤害更倾向于进一步在工地受伤或从未完全恢复。

肌腱是乐队的纤维结缔组织附着肌肉骨骼。他们是软组织与硬骨;这将创建一个复杂的界面具有特殊结构的。受伤后,这种结构破坏,和结缔组织的变化从一个线性弯折形成。多余的疤痕也会发生,改变肌腱的力学性能和其承受荷载的能力。

在人体的自然愈合过程,肌腱和其他细胞被雇来重建肌腱的原始矩阵一致结缔组织纤维。但这重建可能需要数周甚至数月,合成肌腱通常是不完美的。这导致弱点,慢性疼痛和生活质量下降。

可能的治疗肌腱损伤包括肌腱组织移植患者或捐赠者,但这些构成风险,如感染、移植排斥或坏死。合成移植一直未遂,但机械、生物相容性和生物降解问题阻碍了这些努力。

另一种方法是使用间充质干细胞(msc),专门的细胞组织再生中发挥关键作用。伤口部位,它们可以分化成各种细胞类型和产生信号分子,调节免疫反应,细胞迁移和新血管形成;这使组织再生。

然而,治疗方法使用系统性输液,直接注射或转基因msc呈现自己的困难:输液缺乏针对特异性损伤部位,直接喷射要求过高的细胞数量,和转基因效率并产生细胞难以分离。

另一个方法是构建生物材料框架,或支架,引入msc和生长因子,以产生新的肌腱组织。寺崎生物医学研究所的协作团队创新(TIBI)少数已经利用这种方法来开发一个方法在MSC肌腱再生已经产生了显著的改善。

团队第一次转向蚕丝蛋白,丝蛋白产生的家蚕蚕。除了美丽的丝绸面料的使用,蚕丝蛋白用于光学和电子设备,和在一些生物医学应用,生物工程韧带缝合材料,骨头,甚至角膜组织。由于其优越的强度、耐用性、生物相容性和bio-degradative品质,蚕丝蛋白是理想的用于肌腱支架。

为了提高支架的组织再生能力,团队下配对丝素蛋白与GelMA gelatin-based,保水凝胶,由于GelMA的生物相容性、可控的降解,刚度和促进细胞附着和增长的能力。

“GelMA的协同效应的能力支持再生组织形成和蚕丝蛋白的结构优势使我们的复合材料适合肌腱修复,“HanJun Kim表示博士的官员米,TIBI团队领导的少数项目。

他们准备混合不同比例的丝素蛋白和GelMA (SG)和捏造成薄的纳米纤维。然后测试纤维结构和stretchiness表,选择一个最佳的配方和最佳的力学性能。他们还注意到,丝素蛋白材料的孔隙度增加;这极大地增强了肌腱修复。

优化SG床单被播种与MSC和接受各种测试测量MSC兼容性和分化、生长因子的生产,和基因活动引发矩阵的形成。

msc在SG表显示细胞生存能力的增加和扩散的蚕丝蛋白表没有GelMA (SF)。SG msc的遗传分析表明,相关基因活动明显增加,与那些科幻床单,这是降低了。

染色测试显示,msc在SG表显示附件率超过80%,有一个细长的形状特征的细胞附着在表面,而不是附件率60%,与球体状的细胞观察科幻和GelMA只是表面。

进一步测试由msc播种到纳米纤维生长因子分泌表表明,生长因子产生的msc对SG表最好能够修复受伤的肌腱组织培养皿中培养。

实验也进行了直播有跟腱受伤的老鼠。MSC-seeded纳米纤维床单被移植到损伤部位和SG表推广最加速愈合,减少损伤网站和良好结合的形成,密集的腱纤维和重新塑造肌肉组件。

“组织重建肌腱修复尤其难以实现,”阿里Khademhosseini说,博士,TIBI的少数董事兼首席执行官。“这里的工作明显进步的成就。”

参考:雪Y, Kim HJ李J, et al . Co-Electrospun丝素蛋白和明胶甲基丙烯酰氯单播种肌腱再生的间充质干细胞。小。2022:2107714。doi:10.1002 / smll.202107714

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