研究人員長(zhǎng)期以來都在試圖開發(fā)一種能模擬胚胎誘導(dǎo)力的合成材料。近日，哈佛大學(xué)和波士頓兒童醫(yī)院的研究人員開發(fā)了一種能幫助機(jī)體修復(fù)甚至替換損傷組織（例如牙齒和骨頭）的合成材料。這一材料具有收縮能力，并與機(jī)體組織具有親和力。因而，將包含間充質(zhì)細(xì)胞的該材料植入機(jī)體，能在機(jī)體所需修復(fù)位置收縮，促使間充質(zhì)細(xì)胞濃縮并發(fā)揮誘導(dǎo)細(xì)胞分化作用。該研究成果于2月18日在線發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）期刊上。
 

    胚胎組織具有啟動(dòng)細(xì)胞或組織定向分化和形成器官的能力。研究人員常借助生物分子又叫生長(zhǎng)因子來**細(xì)胞或組織生長(zhǎng)，基因激活化學(xué)物質(zhì)促使細(xì)胞或組織分化，利用機(jī)械力調(diào)控細(xì)胞對(duì)其他因子的響應(yīng)。目前為止，研究人員想要在實(shí)驗(yàn)室中構(gòu)建器官依賴兩種策略，生長(zhǎng)因子和基因激活化學(xué)物，然而還未成功制造出復(fù)雜的三維組織。幾年前，波士頓兒童醫(yī)院和哈佛醫(yī)學(xué)院的研究人員研究發(fā)現(xiàn)胚胎間充質(zhì)干細(xì)胞凝結(jié)物能促使形成多種器官，包括牙齒、軟骨、骨頭、肌肉、肌腱和腎。研究人員檢查從胚胎小鼠的咽部分離的組織發(fā)現(xiàn)，當(dāng)間充質(zhì)干細(xì)胞被擠壓時(shí)將激活基因并形成牙齒成分，包括牙實(shí)質(zhì)和牙釉質(zhì)。在干細(xì)胞誘導(dǎo)機(jī)制的啟發(fā)下，研究人員著手制造一種組織親和材料來幫助形成人工牙齒。研究人員想到了一種具有滲透力的海綿樣凝膠物，這一物質(zhì)能夠浸透間充質(zhì)細(xì)胞，一旦將這一物質(zhì)植入體內(nèi)，將誘導(dǎo)其中的收縮，進(jìn)而發(fā)揮胚胎間充質(zhì)干細(xì)胞凝結(jié)物的功能。

    為了開發(fā)這一材料，研究人員通過化學(xué)修飾一種特殊的凝膠形成物——PNIPAAm，這一物質(zhì)常被用來遞送藥物。這種膠狀物具有一種非常規(guī)的功能：當(dāng)溫度升高時(shí)，會(huì)突然收縮。經(jīng)過一年多的改進(jìn)，研究人員修飾PNIPAAm并測(cè)試這一材料，最終開發(fā)了一種組織友好的膠狀物并具有兩個(gè)特點(diǎn)，細(xì)胞能粘在里面，而且當(dāng)達(dá)到體溫的溫度水平，這種材料還能收縮。研究人員測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在37°時(shí)，這一凝膠15分鐘內(nèi)收縮，里面的細(xì)胞聚集并濃縮，緊緊地?cái)D在一起。為了監(jiān)測(cè)這一收縮凝膠能否繼續(xù)在體內(nèi)發(fā)揮作用，研究人員將這一凝膠植入小鼠腎膠囊的下方，這些細(xì)胞表達(dá)了牙齒形成基因，正如機(jī)體間充質(zhì)細(xì)胞形成牙齒的過程。

    間充質(zhì)干細(xì)胞凝結(jié)物有兩個(gè)相鄰層，松散包裝在組織連接細(xì)胞的間質(zhì)和稱之為上皮細(xì)胞薄壁組織。在胚胎中，間充質(zhì)細(xì)胞不能單獨(dú)構(gòu)建牙齒，他們需要聯(lián)合那些形成上皮的細(xì)胞一起工作。今后，研究人員計(jì)劃測(cè)試這一可收縮凝膠是否能**這兩層組織一起工作進(jìn)而形成具有完整功能的牙齒。另外，研究人員也表示還存在其他問題，當(dāng)溫度低的時(shí)候，細(xì)胞存活，一旦發(fā)生以上過程，細(xì)胞活性下降甚至死亡。