人工肌肉纤维作为细胞支架的变形

在两个新的研究中,北卡罗莱纳州立大学的研究人员设计和测试一系列的纺织纤维,可以改变形状和生成像肌肉力量。在第一个研究,研究人员专注于材料影响人造肌肉的强度和收缩的长度。这些发现可以帮助研究人员调整纤维对不同的应用程序。

在第二,概念验证研究,研究人员检测了他们的纤维作为活细胞的支架。他们的研究结果表明,纤维,被称为“纤维机器人”——可能会被用于开发3 d模型的生活,人体运动系统。

“我们发现,纤维机器人是一个非常适合细胞的支架,我们可以改变频率和收缩比为细胞创造更适合的环境,”说霍克mu日研究生在纺织工程,化学和科学数控状态。“这些都是证明概念研究;最终,我们的目标是看看我们可以研究这些纤维作为干细胞的支架,或使用他们在未来的研究开发人造器官。”

研究了变形纤维通过封装一个球状的管,类似于橡胶材料制成的,编织纺织品鞘。膨胀内政与气泵使气球编织鞘扩张,导致其缩短。

研究人员测量了力和收缩的纤维用不同的材料做的,以了解材料和性能之间的关系。他们发现强,大直径纱线产生更强的收缩力。另外,他们发现这种材料用于制造气球收缩和生成力的大小的影响。

“我们发现,我们可以定制材料特性所需的设备的性能,”说Xiaomeng方、纺织工程助理教授、化学和科学数控状态。“我们还发现,我们可以做这个设备足够小,所以我们可以使用它在织物的形成和其他纺织应用程序,包括衣物和辅助设备。”

在后续研究中,研究人员评估是否可以使用变形纤维作为成纤维细胞的支架,结缔组织中的一种细胞类型,帮助支持其他组织或器官。

”的理念与伸展是模仿你的身体移动的动态特性,”说杰西卡·格里克、纺织工程助理教授、化学和科学数控状态,和研究的合著者。

他们研究了细胞的响应变形的运动纤维,和不同的材料用于纤维的结构。他们发现这些细胞能够覆盖甚至穿透纤维机器人的编织鞘。然而,他们看到的减少细胞的代谢活动当机器人的纤维收缩扩展到一定水平,而设备相同的材料制成的,他们保持静止。

研究人员感兴趣的基础上研究结果,看看是否可以使用纤维三维生物模型,并调查运动是否会影响细胞分化。他们说他们的模型将是一个进步比其他现有的实验模型开发显示细胞反应伸展运动和其他运动,因为他们只能在二维空间中移动。

“通常情况下,如果你想添加细胞伸展或压力,你会把它们放到一个塑料盘,一个或两个方向拉伸,”格里克说。“在这项研究中,我们能够证明在这个3 d动态文化,这些细胞能存活长达72小时。

“这是特别有用的干细胞,”格里克说。“我们将来会做的是看看会发生什么在细胞水平上与机械应力细胞。你可以看看肌肉细胞,看看他们是如何发展,或看看机械行动将有助于区分细胞。”

引用:

1。霍克马,Mahmood N,阿里公里,等。发展风动式纤维异形机器人脚手架作为一个复杂的3 d动态文化系统。仿生学。2023;8 (2):170。doi:10.3390 / biomimetics8020170

2。霍克马,彼得森E,方x材料特性对纤维异形气动执行机构性能的影响。致动器。2023;12 (3):129。doi:10.3390 / act12030129

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