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昆虫蛋白启发新材料治疗声音障碍

时间:2017-07-05 17:12来源:未知 作者:admin 点击:

一英寸长的蚱蜢可以跳跃约20英寸的距离。蝉可以以与无线电波大致相同的频率产生声音。只有毫米毫米的跳蚤能够以惊人的速度突破100倍的高度。他们是如何做到的呢?他们利用称为弹性蛋白的天然存在的蛋白质。

Resilin是在腿部和翼缘关节以及昆虫的声音产生器官中发现的复合结构中的蛋白质。高度弹性,响应速度非常高,在拉伸或变形后表现出无与伦比的弹性。

特拉华大学材料科学与工程与生物医学工程教授克里斯蒂•奇克认为,这种不寻常的蛋白质也可能是解除某些机械活性组织再生能力的关键。

Kiick研究小组通过国家科学基金会和美国国家卫生研究院(NIH)的支持,开发出了与天然蛋白质相似的机械性质的新型细胞相互作用弹性蛋白质材料,并且被设计用于支持多发性细胞类型

Kiick与材料科学与工程与生物医学工程副教授贾新桥合作,探讨了这些类弹性蛋白质材料在人体中治疗声带障碍的潜力。

声音褶皱以非常高的频率每秒振动超过100次,使人们能够形成单词和说话。损坏的声带可能会损害语音产生,导致昂贵的医疗保健问题。根据美国国立卫生研究院的估计,美国语音问题的社会成本每年约为25亿美元。

然而,开发用于治疗声带障碍的新材料受到声带的严格机械要求的阻碍,包括能够在高达1000Hz的频率下维持变形的能力,以及在伸展至200%。

通过国家耳聋和其他传播障碍研究所(NIDCD)的支持,贾研究组通过多潜能细胞,仿生和生物活性水凝胶基质和外部高频振动刺激的战略组合,在人工声带的工程方面取得了重大进展。

复杂的设备,如扭转波装置,使她的团队能够在发声频率下分析各种声带组织和替换材料的机械性能。

为了补充这项工作,Kiick的研究小组开发了一种新的多肽水凝胶,显示与其天然抗原蛋白相似的特征和功能。水凝胶不仅模拟天然存在的弹性蛋白的机械性质,还被设计成包含支持细胞粘附和允许降解的模块,这是允许天然组织生长成凝胶的重要因素。

该项目的一个关键要素是Kiick和Jia团队的合作,“将使我们能够设计新材料,开发高频特征和培养材料的方法,然后测试这种新类别的材料来治愈声带组织“,NIH首席研究员Kiick解释说,这项工作给予资助。

现在,Kiick和Jia正在研究这些材料,以确定它们是否可以用于声带再生。研究团队计划培养人类间充质干细胞(hMSCs),取自成年患者的骨髓,在这些基质中,如在声带中经历的振动,以确定细胞是否成为声带中发现的细胞。他们还将调查细胞凝胶基质是否表现出生物化学和机械性质,如健康的声带组织。

作为最后一步,研究人员将与威斯康星大学麦迪逊分校的声乐专家Susan Thibeault和Timothy McCulloch合作,测试这些新材料作为可注射疗法在实验室模型中治疗声带褶皱的能力。

Kiick补充说:“除了可能用于声带疾病之外,我们很高兴这些新型多肽最终可用作设计机械要求再生医学应用的材料的一般平台。

(责任编辑:admin)
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