用丝蛋白修复肌腱
只要提到跟腱断裂任何人都会畏缩。众所周知，肌腱损伤的愈合过程漫长、困难且往往不完全。例如，运动员和工厂工人所经历的突然或重复的运动增加了肌腱撕裂或断裂的风险;30%的人会有肌腱损伤，其中女性的风险最高。更重要的是，那些遭受这些伤害的人更容易在该部位进一步受伤或永远无法完全恢复。
肌腱是连接肌肉和骨骼的纤维结缔组织带。他们是软组织与坚硬的骨头相连的;这将创建一个具有非常特定结构的复杂接口。损伤后，这种结构被破坏，结缔组织从线状变为扭结状。过多的疤痕也会发生，改变肌腱它的机械性能和承载能力。
在身体的自然愈合过程中，肌腱和其他细胞被招募来重建肌腱的原始基质排列结缔组织纤维。但是这种重建可能需要几周到几个月的时间，而且最终的肌腱通常是不完美的。这会导致虚弱、慢性疼痛和生活质量下降。
可能的治疗方法肌腱损伤包括患者或捐赠者的肌腱组织移植，但这些存在感染、移植排斥或坏死等风险。人造移植已经尝试过，但机械、生物相容性和生物降解问题阻碍了这些努力。
另一种方法是使用间充质干细胞MSCs是在组织再生中起关键作用的特化细胞。在伤口部位，它们可以分化成各种类型的细胞，并产生调节免疫反应、细胞迁移和新血管形成的信号分子;这使组织再生成为可能。
然而，使用全身输注、直接注射或MSCs基因修饰的治疗方法存在其自身的困难:输注缺乏对损伤部位的靶向特异性，直接注射需要过高的细胞数量，并且基因改造效率低，产生的细胞难以分离。
另一种方法是构建生物材料框架或支架，在其上引入间质干细胞和生长因子，以产生新的肌腱组织。来自Terasaki生物医学创新研究所(TIBI)的一个合作团队利用这种方法开发了一种方法，该方法在MSC肌腱再生方面取得了显着改善。
研究小组首先将目光转向丝素蛋白丝蛋白由家蚕生产的。除了用于漂亮的真丝织物外，丝素蛋白还用于光学和电子设备，以及其他一些领域生物医学应用从缝合材料到生物工程韧带、骨骼甚至角膜组织。丝素蛋白具有优异的强度、耐久性、生物相容性和生物降解性，是理想的肌腱支架材料。
为了提高支架的组织再生能力，研究小组接下来将丝素蛋白与GelMA配对，GelMA是一种基于明胶的保水凝胶，因为GelMA具有生物相容性、可控制降解、硬度和促进细胞附着和生长的能力。
“GelMA支持再生组织形成的能力的协同效应和丝素蛋白的结构优势使我们的复合材料非常适合肌腱修复，”TIBI团队负责人，D.V.M博士HanJun Kim说。
他们制备了不同比例的丝素和凝胶(SG)的混合物，并将其制成薄的纳米纤维片。然后，他们测试了这些薄片的纤维结构和拉伸性，并选择了一种具有最佳机械性能的最佳配方。他们还观察到丝素增加了材料的孔隙度;这加强了肌腱的修复。
优化后的SG片材用MSCs播种，并进行各种测试，以测量MSC的相容性和分化、生长因子的产生和触发基质形成的遗传活性。
与未加GelMA (SF)的丝素蛋白片相比，SG片上的MSCs细胞活力和增殖能力均有所提高。遗传分析表明，SG MSCs的相关基因活性显著升高，而SF MSCs的相关基因活性则降低。
染色试验显示，SG片上的MSCs的附着率超过80%，并且具有细胞附着在表面的细长形状特征，而SF和GelMA片上的附着率为60%，仅在表面上观察到球形细胞。
在纳米纤维片上播种的间充质干细胞分泌的生长因子的进一步试验表明生长因子在培养皿中培养的MSCs修复损伤肌腱组织的能力最好。
对跟腱损伤的活体大鼠也进行了实验。将msc种子纳米纤维片植入损伤部位，SG片促进了最快速的愈合，减少了损伤部位，形成了排列良好、密集排列的肌腱纤维和重塑的肌肉成分。
TIBI的董事兼首席执行官Ali Khademhosseini博士说:“肌腱修复的组织重塑尤其难以实现。“这里所做的工作大大推进了这一成就。”
这项研究发表在小。
