人類版“羊毛出在羊身上”:傷口縫合線可能是你自己的面板細胞
織布製衣用的紗線,纖維原料可以分為天然纖維和化學纖維。
天然纖維
中的一大類是動物纖維,比如羊毛、兔毛等動物毛,以及蠶絲、蜘蛛絲等動物腺分泌物。
或許不久的將來,動物纖維的原料中,可能還要包括人體面板細胞了。
這不,法國波爾多大學、國家健康與醫學研究院的尼古拉斯·L’休盧克斯(Nicholas L’Heureux)帶領的團隊,就研製出了
用人體面板細胞製成的新型生物紗線
,並將研究結果發表在了今年3月的《生物材料學報》上。
用人體紗線織出的管子|參考文獻[1]
成也免疫,敗也免疫
現代醫學如此發達,面板或者器官受傷可以縫合;器官喪失功能,可以移植器官重建其生理功能。但是,
用來縫合的線或者移植的器官仍有可能被免疫系統視作異物
,而面臨著被排斥和攻擊的危險,從而使患者傷口留疤或者感染、器官無法正常使用。
如果採用可溶解的材質做縫合線,可以將此類併發症降低。但是也
可能產生縫線過早溶解的風險
,導致患者最終需要經歷痛苦而漫長的重新修復。
這種新研發出的生物紗線,就很好地解決了這個兩難的問題。新型生物紗線是用人體面板細胞合成的細胞外基質所製成。
細胞外基質
是由細胞周圍的大分子構成的複雜網架結構,最大優勢在於生物結構相對保守,就算是不同的物種間差異也很小。在製作生物紗線時,還會採取
失活步驟
來破壞它的結構,從而進一步降低材料的免疫原性。因此當生物紗線植入人體後,既
不會引起機體免疫反應的抵抗,也可以在沒有慢性炎症的情況下長期存於體內
。
細胞外基質由各種大分子織繪成複雜的網路 | OpenStax Biology
人體紗線養成記
製成這種生物紗線過程十分精密,先從成人面板中分離出面板
成纖維細胞
(可以分泌大量細胞外基質哦),培養一段時間,形成一個堅硬而緻密的活性薄片。適當延長細胞培養時間,還能提高紗線的牢度。形成的薄片經過快速沖洗和室溫乾燥後,會失去活性。乾燥後的薄片可以凍存在-80℃條件下,使用前再用水浸泡即可恢復活性。
使用時,可以把這些薄片切割成細絲,並把幾根細絲擰成更結實、更均勻的紗線。並且這個過程
不需要任何外源支架和化學交聯,避免了生物紗線變性和快速降解
。紗線在乾燥失活、纏繞以及長時間低溫儲存後都沒有明顯降解,反而變得更加堅固。
人體紗線 | 參考文獻[1]
縫合、移植,樣樣精通
跟普通紗線類似,生物紗線也能玩轉各種織法:
針織、編制、機織甚至鉤織
,可以打結,還可以用於縫合、製造管子、瓣膜和多孔膜。
人體紗線的不同紡織方式 | 參考文獻[1]
研究人員利用它成功地縫合了一隻小鼠的傷口。在縫合兩週後,傷口癒合,外部的縫合線自然乾燥並脫落,幾乎沒有留下痕跡。一個月後,縫線在真皮層仍然清晰可見,
沒有引發炎症或者降解的跡象
。
人體紗線縫合小鼠傷口 | 參考文獻[1]
研究人員甚至
使用定製的織布機將人體紗線編織成了一根管子
,並且成功移植到了一隻羊的頸動脈上。在移植過程中,這根堅固而柔韌的管子表現良好,移植後沒有滲漏現象發生,並且可以讓血液正常地流過。
人體紗線編織成管,移植入羊頸動脈 | 參考文獻[1]
然而,生物紗線在某些方面還是無法與合成材料相媲美。比如和聚丙烯(丙綸)等聚合物相比,人體紗線的
強度就小了約40倍
。
儘管不能取代所有的合成材料,但這種人體面板細胞製成的紗線已經具有了很多優點。或許未來的某一天,需要縫合傷口的患者就能因為人體紗線,少了免疫反應、縫線崩裂等麻煩。
除了縫補傷口,人體紗線還有什麼其他腦洞操作嗎~
作者名片
作者:李瓊
編輯:悲催的鉈寶寶 範可鑫
排版:雷穎
題圖來源:Nicolas L’Heureuxa
參考文獻:
[1]Magnan, Laure, et al。 “Human textiles: A cell-synthesized yarn as a truly “bio” material for tissue engineering applications。” Acta Biomaterialia 105 (2020): 111-120。
[2]Laure, Magnan, Gaëlle, et al。 Characterization of a Cell-Assembled extracellular Matrix and the effect of the devitalization process。[J]。 Acta Biomaterialia, 2018。
[3]https://www。iflscience。com/health-and-medicine/scientists-create-vessels-from-human-yarn-by-weaving-skin-cells-in-a-loom/