福音！！碳纳米管可促进肌肉再生！！

材料牛注：近日，来自匹兹堡大学和莱特州立大学的科学家们发现，一种新型的碳骨架可以帮助受伤或病变的肌肉组织再生。

由于人体骨骼肌肉会自然的抑制再生能力，因此在肌肉损伤后，人体需要通过其他的方法来帮助其再生。其中之一是在受损部位使用骨架材料来制成祖细胞（成肌细胞）分化成为肌管，这是肌肉再生的第一阶段。最终，肌管形成亚微米级的肌原纤维，肌原纤维进一步组织分化，并且聚集起来形成有功能的肌肉群。与此同时，任何支架要想促进组织再生也必须模仿这种纳米微型结构和纳米组织层次。

碳可以在多层次多尺度上进行加工，故此这是一种极为理想的骨架材料。来自匹兹堡大学的Shilpa Sant教授和莱特州立大学的Sharmila M. Mukhopadhyay教授正是利用了这种性能来研究他们的多层次碳纳米结构。

Sant 和 Mukhopadhyay教授表示“由于碳元素良好的导电性，我们选择碳基材料作为研究的基础，这种材料可以刺激骨骼肌肉组织的兴奋，并促进其再生”。

据悉，该团队使用传统的化学气相沉积法用于碳纳米管层的生长，该方法主要使用两种不同的骨架结构，一种是微孔碳泡沫，另一种是碳纤维层。

这两个结构促进细胞融合和生长，并且刺激其分化成为祖细胞，之后进一步形成肌原细胞。其中，碳纳米管层为生长的细胞提供力学支撑，直到在这些细胞被锚定、诱导并分化成为肌管。

“通过检测多尺寸结构及其物理化学特性，我们所研究的材料具有更强的可再生能力，”Sant 和 Mukhopadhyay教授向人们解释其材料的优势。

但科学家们发现，只有碳纳米纤维涂层管才能刺激肌管排列的形成。其中纤维的定向性是刺激肌细胞融合形成肌管的关键因素，这也是功能性肌肉再生的第一步。

“碳纳米管层可以精确的控制纳米材料的粗糙度和材料的润湿性，从而促进成肌细胞黏附，生长和分化成心肌细胞。通过结合碳基纤维组织的微观结构，促进多核肌管的形成。”研究人员表示。

Sant 和 Mukhopadhyay教授的发现证实了用于肌肉再生的碳骨架必须拥有纳米级的结构才能支持分化的成肌细胞形成肌原细胞，并且通过诱导使得成肌细胞融合为肌原细胞。

最后，科学家们表示，这些碳骨架的主要用途有两个，一个是通过电流刺激骨骼肌肉、神经组织、心脏组织等使其再生，另一个是用作生物传感器来追踪特定的生物标记物或病原体。

相关论文发表于Acta Biomaterialia。

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感谢材料人编辑部陈晓提供素材