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【精選轉載】把菠菜葉變成會跳動的心臟組織

利用 3D 列印技術,科學家已經能夠在實驗室裡合成人體組織。但要維持組織存活,還要同時製造出遍布組織中的血管網路,這比單純地合成組織更加困難。(明日科學)

(圖 / Youtube)

科學家以植物為骨架,做出迷你版的心臟,或許將來可用於組織再生。



PHOTOGRAPH COURTESY WORCESTER POLYTECHNIC INSTITUTEPHOTOGRAPH COURTESY WORCESTER POLYTECHNIC INSTITUTE



  (第一張)這片經過去細胞處理的未染色菠菜葉片,將用來測試植物組織過濾血液的能力。(第二張)菠菜葉片可順利透過葉脈輸送紅色染料,模擬血管輸送人體心臟組織生長所需的血液、氧氣與養分。

  科學家已經找到利用菠菜來建構人類心肌的方法,可望解決長久以來修復受損器官的問題。他們在3月的《生物材料》(Bioamaterials)期刊提出了一個培植血管系統的新方法,而這個問題一直是組織工程學上的障礙。

  在此之前,科學家已經在實驗室裡用3D列印之類的方式製造出較粗架構的人體組織,但是培育微小而精緻、對組織健康至關重要的血管,卻困難得多。





  「組織工程的主要限制……在於缺乏血管網絡,」這項研究的共同作者,也是麻州伍斯特理工學院的研究生約書亞‧哥許萊克(Joshua Gershlak),在影片中如此描述:「少了血管網絡,組織會大量死亡。」

  葉片具決定性的特徵之一就是用來運輸水和養分給細胞的纖細葉脈。現在,科學家用植物葉脈來模擬血液在人體組織間流動的方式,研究過程包含在實驗室裡移除菠菜葉片的植物細胞,留下以纖維素構成的骨架。

  這項研究指出:「纖維素具有生物相容性,而且已被廣泛應用於再生醫學,例如軟骨組織工程、骨組織工程、創傷癒合。」

  研究團隊接著將殘餘的植物骨架浸泡於活的人體細胞裡,讓人體組織沿著菠菜支架生長,包覆微小的葉脈管束。一旦他們把菠菜葉片變成一顆迷你心臟,研究團隊就將液體與微珠注入葉脈,以顯示血球可以在這個系統裡流動。

  研究的最終目的是能夠為病人替換受損組織,包括曾經心臟病發,或因其他心血管疾病導致心臟無法正常收縮的病人。經過處理的葉脈可以像血管一樣,可以傳輸氧氣給整片替換過的新組織,而這正是心臟新生的關鍵。

  研究團隊表示,其他植物也可以經由同樣的方法運用在人體不同部位的組織修復。例如,經過去細胞處理的木質部未來可能可以修復人體骨骼。



  「我們還有很多工作要做,但目前看來前景可期,」同樣來自伍斯特理工學院的研究共同作者葛蘭‧高德特(Glenn Gaudette)在一份媒體聲明中表示:「將農民數千年來栽種的各種植物大量運用在組織工程,可能就能解決許多限制這個領域發展的問題。」



撰文:Delaney Chambers

編譯:石頤珊



 



原文摘自於 國家地理 把菠菜葉變成會跳動的心臟組織 2017年04月05日

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