科學家在移動機器人骨架上實現細胞培養
組織工程科學–或培養用於醫學的人類細胞–在很大程度上處於起步階段,今天只有最簡單的實驗室培養的細胞能夠用於實驗性治療。但研究人員稱,一種新的組織工程方法有可能提高這項工作的質量:在一個移動的機器人骨架上培養細胞。
通常情況下,用於這種再生醫學的細胞是在靜態環境中生長的。想想看:培養皿和微型三維支架。過去的一些實驗表明,細胞可以在像鉸鏈這樣的移動結構上生長,但這些實驗只在單一方向上拉伸或彎曲了組織。不過現在,來自牛津大學和機器人公司Devanthro的研究人員認為,如果想要培育像肌腱或肌肉一樣移動和彎曲的物質,那麼最好是盡可能準確地重現它們的自然生長環境。所以他們決定近似於一個移動的人體。
當然,在一個真正的人身上生長細胞會產生各種困難,所以這個跨學科團隊決定使用一個機器人盡可能地接近人類的肌肉骨骼系統。據了解,他們改編了由Devanthro公司工程師設計的開源機器人骨架並為細胞創建了一個定制的生長環境,該環境可以安裝在骨架上並根據需要彎曲。據悉,這種生長環境被稱為生物反應器。
研究人員對機器人的肩關節進行升級從而使其能更準確地接近人類的運動。然後,他們創造了一個可以安裝在機器人肩部的生物反應器,其由兩根可生物降解的絲線組成並在兩個錨點之間伸展,就像一束頭髮,整個結構被包裹在一個類似氣球的外膜中。
然後在這些毛髮狀的細絲上播種了人類細胞並在室中註入了旨在促進生長的富含營養的液體。細胞在兩週的時間內生長,在此期間,它們享受每天的例行鍛煉。每天有30分鐘,生物反應器被塞進肩部搖擺起來。
但最大的問題是:雖然研究小組觀察到運動細胞的變化跟那些在靜態環境中生長的細胞不同,但他們實際上還不確定這些變化是否有任何好處。
該項目的首席研究員、牛津大學Botnar肌肉骨骼科學研究所的Pierre-Alexis Mouthuy告訴The Verge,他和他的同事在以這種方式生長的細胞中觀察到的差異–這些差異是基於測量某些基因的活性和生長–就未來的醫學應用而言,充其量是模糊的。
因此,該團隊表示在機器人骨架中生長細胞當然是可能的。現在,他們只需要找出它是否值得花時間。而在發表的相關論文中,研究人員對這一行的潛力享有一些樂觀的猜測。他們的理由是,在未來,病人的詳細掃描可以用來創建他們身體的關節完美的複製品,並允許像肌腱這樣的組織在人類模擬的手術中生長。
不過現在,它又回到了繪圖板上–或者說機器人的骨架。正如Mouthuy所說的–“我們需要做更多的工作來了解真正發生了什麼。”