一组来自赖斯大学和休斯顿大学的化学家和生物工程师在他们努力生产用于体外生长生物组织的生物材料方面取得了突破。他们的研究导致创建了基于肽的水凝胶，这些水凝胶模仿肌肉和神经组织的有序结构，可能为开发具有实际功能的实验室培养组织铺平了道路。这一里程碑式的成就包括开发出一种新的制造工艺，用以生产对齐的纳米纤维水凝胶，为受伤后的组织再生开辟了有希望的机会，并提供了一种测试潜在治疗药物的方法。该小组由化学和生物工程教授杰弗里·哈特杰林克领导，创造了模仿肌肉和神经组织有序排列的基于肽的水凝胶。这种排列对组织的功能至关重要，但在实验室重现这种排列是困难的，因为这需要对齐单个细胞。十多年来，该团队一直在开发可以自组装成纳米纤维的多域肽（MDPs）。这些纳米纤维类似于人体内自然存在的纤维蛋白，类似于纳米级别的蜘蛛网。在他们最近的研究中，研究人员发现了一种新的制作对齐的MDP纳米纤维“面条”的方法，该研究在线发表并在期刊《ACS Nano》的封面上亮相。他们将肽溶解在水中，然后挤出到盐水溶液中，以创建对齐的肽纳米纤维，类似于小于细胞的扭曲绳索。通过增加溶液中离子或盐的浓度并重复该过程，他们能够实现更大的纳米纤维对齐。研究结果显示，该方法能够生产有效引导细胞朝期望方向生长的对齐肽纳米纤维。首席作者亚当·法尔希德最近获得赖斯大学生物工程博士学位，他表示，这一发展是再生医学领域创建功能生物组织的重要里程碑。
该研究的一个关键发现是，当肽纳米纤维的对齐过强时，细胞无法正确对齐。后来发现，细胞需要能够施加力量到肽纳米纤维上以便识别对齐。如果纳米纤维过于刚性，细胞无法施加这种力量，无法按照期望的方式排列。“关于细胞行为的这一知识可能对组织和生物材料的开发具有更广泛的影响，”哈特杰林克表示。“理解细胞如何在纳米级别与这些材料相互作用，可能会导致更有效的组织构建方法。”
来自赖斯大学化学系的其他共同作者包括博士研究生特蕾西·余和卡森·科尔、研究生约瑟夫·斯温，以及本科生研究员亚当·托马斯。此外，生物工程本科生研究员乔纳森·马库尔、研究生埃里克·加西亚·惠特龙和K·简·格兰德-艾伦教授也参与了该研究。来自休斯顿大学的研究团队包括博士研究生克里斯蒂安·泽瓦洛斯-德尔加多、研究助理萨杰德·萨埃迪法德、研究助理教授曼莫汉·辛格和工程教授基里尔·拉林。本项工作的资金由国家卫生研究院（R01DE021798，R01EY022362，R01HD095520，R01EY030063）、国家科学基金会（2129122）、国家科学基金会研究生研究奖学金计划，以及韦尔奇基金会（C-2141）提供。作者对本新闻稿的内容负全责，内容未必反映资助组织的官方观点。
