利用刺激反应生物材料来了解心脏发育和疾病

心血管疾病仍然是全球头号死因。不幸的是，心脏不能再生新的组织，因为心肌细胞或心肌细胞在出生后不能分裂。

他们的论文发表在APL生物工程美国锡拉丘兹大学的研究人员开发了一种形状记忆聚合物，可以用来培养心肌细胞。将材料的温度从30摄氏度提高到37摄氏度，聚合物的平面变成了纳米皱纹，促进了心肌细胞的排列。

这项研究是机械生物学发展领域的一部分，该领域研究细胞之间的物理作用力及其变化机械性能有助于发展,细胞分化，生理和疾病。

研究人员在他们的论文中概述了一些最新的刺激反应生物材料(srb)，其中包括形状记忆聚合物，用以模拟心脏发育过程中的动态微环境疾病进展。

这类研究可以更好地了解促进细胞成熟、细胞分化的最后阶段以及刺激疾病发生的生物分子和调控机制。

科学家已经开发出了心脏微环境，通过结合外部刺激，如压力或拉伸，以促进心肌细胞的生长和成熟。但是，他们还不能足够控制这些微环境来重现身体中发生的循序渐进的变化，从而理解重建或重塑心脏组织的过程。

为了解决这一挑战，研究人员正在使用srb来更多地了解心脏发育过程中的微环境是如何运作的。srb是高度可调的，它对温度、压力、电流和其他外部刺激做出反应，为细胞和组织的生长提供线索。srb通过属性切换来响应外部的刺激，这意味着它们可以随时间变化，以影响培养细胞的行为。

研究人员正在努力争取的理想情况是创造一种基于srb的合成3d细胞培养平台，该平台可以改变其材料属性，以模拟心脏发育的自然进程。该平台还可以帮助他们更多地了解导致心脏病的化学和物理特性。

“了解依赖时间的生物物理线索在组织形成过程中如何影响细胞是至关重要的，”作者马真(音)说。“然而，概念模型仍然主要基于静态二维实验平台的研究结果，其中生物物理线索随着时间的推移保持不变。”

Ma建议应该更加关注SRB的电性质，以扩大对细胞外变化的心脏反应的理解。例如，嵌入碳纳米管来增强不同聚合物支架的导电性，已被证明可以改善细胞间通讯和心肌细胞的生长。

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