写于 2017-11-20 02:02:31| 金沙平台| 总汇

图1心肌细胞(1)和心脏成纤维细胞的共聚焦激光扫描显微图像(2)图片由研究人员提供MIPT的生物物理学家研究了纳米纤维支架的结构,以及它与大鼠心肌细胞的相互作用研究,是心脏组织再生研究的一部分,揭示心肌细胞 - 心肌细胞 - 包裹纳米纤维生长,而成纤维细胞 - 结缔组织细胞 - 倾向于扩散到纤维上形成几个粘着斑点

该研究是在MIPT的实验室进行的

可疑系统的生物物理学与Shumakov联邦移植学和人工器官联合研究中心和俄罗斯科学院理论与实验生物物理研究所的研究人员合作该文章发表在Acta Biomaterialia杂志上“使用三种独立的方法,我们发现在他们的纳米纤维scaf发展期间折叠,心肌细胞在所有侧面包裹纤维,在大多数情况下形成“鞘”结构,“兴奋系统生物物理实验室负责人Konstantin Agladze教授解释说,成纤维细胞具有更严格的结构和更多与基质相互作用的较小区域,仅在一侧接触“再生医学寻求修复或替换丢失或受损的人体细胞,组织和器官组织工程通常是恢复人类心脏功能并实现恢复的唯一方法为受损心脏创建“贴片”不仅需要了解相应组织细胞的特性:还需要研究它们与基质的相互作用,以及与周围溶液和邻近细胞的相互作用

获得正确的支架是一半战斗生长,发育和再生组织形成的关键是细胞生长的基质我们支架用于心脏组织工程的ed基于聚合物纳米纤维基质纳米纤维可以在弹性和电导率方面变化,或者它们可以具有额外的“智能”功能,允许它们在某一阶段释放生物活性分子纳米纤维被设计为模仿细胞外基质,围绕细胞,提供结构支持此外,纳米纤维可以作为一种媒介,将物质输送到周围的细胞,以诱导其中的生化变化因此研究支架和心脏细胞之间的相互作用是选择的关键正确的纳米纤维特征 - 即那些能够使人造结构更接近生物体的结构...在显微镜下观察...图2心肌细胞的横截面(1)包裹纤维(2)使用透射电子获得图像显微镜图片由研究人员提供该团队进行了一项三阶段研究,以确定s心肌细胞的结构特征以及它们与纤维相互作用的性质首先,研究人员使用共聚焦激光扫描显微镜研究了在纳米纤维基质上生长的心肌细胞和成纤维细胞的结构:细胞最细小的部分被照亮并扫描点允许重建微米范围内的三维结构心脏细胞和成纤维细胞的结构(真核细胞骨架的细胞核和成分)以及纤维的结构用荧光抗体进行预染色

三维图像显示两种类型的研究细胞沿着纤维排列并具有纺锤状形状(图1)

然而,该数据不足以研究细胞 - 纤维界面

然后将细胞样品切成超薄切片

垂直于纤维方向的平面和“拍摄”使用透射电子显微镜(TEM)在研究过程中,a电子束通过部分传输A探测器放置在部分后面以检测通过它们的电子数量不仅取决于样品的厚度:它还表明材料的性质各种细胞结构吸收电子以不同的方式穿过标本研究人员发现,心肌细胞在所有侧面包裹纳米纤维,使纤维最终位于细胞中间 然而,它仍然被细胞膜与细胞质分离(图2)成纤维细胞不会“吞噬”纤维,它们只在一侧接触它

此外,TEM图像显示成纤维细胞的细胞核与其他细胞相比相对较硬

成分这使成纤维细胞的柔韧性降低,降低了它们沿纤维伸展的能力(图3)

图3成纤维细胞(1)与单个纳米纤维相互作用的横截面的透射电子显微镜图像(2):N - 核,呃 - 内质网图片由研究人员提供TEM使研究横截面成为可能然后,使用扫描探针纳米图像,创建了一个全面的三维模型研究人员将细胞生长在纳米纤维基质上并将其切成120纳米 - 厚切片用硅探针研究它们的表面结构并在3-D中重建(图4)图4由心肌细胞包裹的纳米纤维使用扫描重建3-D模型ning probe nanotomography图片由研究人员提供心肌细胞与成纤维细胞相比具有更好的粘附性研究人员观察了细胞与纤维相互作用的一些重要方面首先,由于更强的机械粘附 - 即细胞 - 支架附着 - 意味着细胞更稳定在基质上生长,心肌细胞将牢固地附着在支架上,而成纤维细胞将不那么稳定

其次,额外的“智能”支架功能,如生长因子的释放 - 刺激细胞生长的蛋白质分子 - 也将根据细胞类型对于倾向于包裹纳米纤维的心肌细胞,释放的物质将直接从纤维通过细胞膜扩散进入细胞质

另一方面,一定量的这些物质将会成纤维细胞

第三,心肌细胞将聚合物纤维从周围溶液中分离出来diomyocytes负责心脏内的电磁波传递 - 因此心脏收缩 - 将支架的纤维完全浸入心肌细胞中将使研究人员能够测试细胞的电导率这项研究,以及对机制的进一步研究细胞 - 底物相互作用,将使纳米纤维的产生能够为细胞提供形成再生组织所需的特性

出版物:Victor Balashov等,“高分辨率3D显微镜研究心肌细胞在聚合物支架纳米纤维上显示形成不寻常的护套结构,“Acta Biomaterialia,2018; doi:101016 / jactbio201712031消息来源:莫斯科物理科技学院Ilyana Zolotareva