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近日，来自美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究人员利用磁场和水凝胶开发了一种重建复杂人体组织的新方法，可能有助于持久修复软骨退化等常见损伤。相关论文于当地时间10月19日发表在《高级材料》杂志上。
“为使细胞产生新的组织，一些研究人员会在细胞中加入磁性颗粒让它们对磁场产生反应，但这种方法可能会对细胞健康产生影响。而我们的方法并不改变细胞本身，而是通过操纵细胞周围环境的磁性特征来排列细胞，从而产生新的复杂组织。”论文第一作者Hannah Zlotnick介绍道，她是宾夕法尼亚医学院麦凯整形外科研究实验室的生物工程研究生。
人体内的软骨组织经常会破裂，造成关节疼痛。通常情况下，软骨只是在一定区域形成了部分缺损，目前的修复方法是使用合成材料或生物材料来填补这些缺损。然而，这些材料虽有一定效果，但仍会随使用磨损，因为它们和原本的生物材料并不完全一样，不能以同种方式粘合。
Zlotnick解释说：“修复软骨或其他类似组织之所以如此困难，是因为它们的组成非常复杂。软骨表面细胞浓度很高，但在与骨头接触的软骨深处，细胞含量是很低的。”
为解决以上难题，研究人员尝试通过“重建”的方式来修复软骨缺损。他们发现在三维水凝胶溶液中加入磁性液体后，细胞和其他非磁性物体（包括药物递送微囊）可以通过外部磁场的作用，排列成类似自然组织的特定结构。
在与磁场短暂接触后，水凝胶溶液（以及其中的物体）暴露在紫外线下进行“光交联”固定，随后磁性溶液扩散，维持了工程组织必要的细胞梯度。
通过这种“磁排版”技术，研究小组重建了关节软骨。通讯作者、整形外科和生物工程教授Mauck说：“与标准的统一合成材料或生物制品相比，这些组织在细胞配置和机械性能方面更像天然组织。”虽然这项技术目前还局限于体外研究，但它是实现更加持久、有效的活体组织修复的第一步。
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