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      化工與化學學院韓曉軍教授課題組在肌肉組織模擬領域取得重要進展

      2022年07月27日 新聞網 瀏覽次數:388

      哈工大全媒體(李超 文/圖)近日,城市水資源與水環境國家重點實驗室成員、我校化工與化學學院韓曉軍教授課題組在肌肉組織模擬研究領域取得重要進展。相關成果以研究論文的形式發表在《先進材料》(Advanced Materials)上,論文題目為《肌動蛋白聚合誘導可逆形變人造細胞群及其肌肉組織行為模擬》(Reversible Deformation of Artificial Cell Colonies Triggered by Actin Polymerization for Muscle Behavior Mimicry)。該成果為開發自供能人工肌肉組織提供了新的思路,在組織工程等生物醫學領域具有潛在的應用前景。

      天然肌肉組織由肌細胞構成,它們有序聚集形成肌束,具有行使收縮和舒張的功能。人造細胞在組織工程領域具有巨大潛力,通過自下而上的方式,以人造細胞為組裝基元構建人工組織,可幫助我們了解組織內部的工作機制,具有組織修復等應用前景。以人造細胞為基元的能量自供給人工肌肉組織的制備尚處于初級階段,且目前構建的肌肉組織很難在結構上實現細胞的同向性及在功能上實現細胞收縮的同步性。

      基于上述挑戰,韓曉軍教授課題組通過封裝線粒體、肌動蛋白單體和甲基纖維素,制備了能夠可逆形變的自供能人造細胞。通過丙酮酸分子的刺激,人造細胞內的線粒體產生三磷酸腺苷(ATP)能量分子,觸發胞內肌動蛋白單體聚合。在體系的擁擠效應作用下,肌動蛋白在膜內表面聚合,誘導人造細胞由球形變成紡錘形形態。隨后,使用激光照射人造細胞內的肌動蛋白絲,使其解聚,導致人造細胞由紡錘形恢復為球形,這樣便完成了其可逆形變過程。通過聲場以及人造細胞間的半融合作用,該課題組構建了以人造細胞為單元的線性細胞群。同樣在丙酮酸的刺激下,該細胞群表現出集體收縮和舒張行為。群落中每個人造細胞同步伸縮,且長軸彼此平行,模仿了肌肉組織的伸縮功能。

      韓曉軍教授是該成果的唯一通訊作者。化工與化學學院博士研究生李超、張祥祥為論文共同第一作者。化工與化學學院穆韡老師、博士后尉楓、博士研究生楊博宇和任永碩參與該研究的部分工作。

      韓曉軍教授課題組多年從事人造細胞及人工組織等相關領域研究,近年來在《自然-通訊》《美國化學會志》《先進材料》等期刊上發表了系列高水平研究成果。 

      論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202204039


      線粒體供能誘導人造細胞內肌動蛋白單體聚集成絲


      人造細胞群可逆形變模擬肌肉組織

       

      編輯:劉培香

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