研究人員長期以來都在試圖開發(fā)一種能模擬胚胎誘導力的合成材料。近日，哈佛大學和波士頓兒童醫(yī)院的研究人員開發(fā)了一種能幫助機體修復甚至替換損傷組織（例如牙齒和骨頭）的合成材料。這一材料具有收縮能力，并與機體組織具有親和力。因而，將包含間充質細胞的該材料植入機體，能在機體所需修復位置收縮，促使間充質細胞濃縮并發(fā)揮誘導細胞分化作用。該研究成果于2月18日在線發(fā)表在《先進材料》（Advanced Materials）期刊上。
 

    胚胎組織具有啟動細胞或組織定向分化和形成器官的能力。研究人員常借助生物分子又叫生長因子來**細胞或組織生長，基因激活化學物質促使細胞或組織分化，利用機械力調控細胞對其他因子的響應。目前為止，研究人員想要在實驗室中構建器官依賴兩種策略，生長因子和基因激活化學物，然而還未成功制造出復雜的三維組織。幾年前，波士頓兒童醫(yī)院和哈佛醫(yī)學院的研究人員研究發(fā)現(xiàn)胚胎間充質干細胞凝結物能促使形成多種器官，包括牙齒、軟骨、骨頭、肌肉、肌腱和腎。研究人員檢查從胚胎小鼠的咽部分離的組織發(fā)現(xiàn)，當間充質干細胞被擠壓時將激活基因并形成牙齒成分，包括牙實質和牙釉質。在干細胞誘導機制的啟發(fā)下，研究人員著手制造一種組織親和材料來幫助形成人工牙齒。研究人員想到了一種具有滲透力的海綿樣凝膠物，這一物質能夠浸透間充質細胞，一旦將這一物質植入體內，將誘導其中的收縮，進而發(fā)揮胚胎間充質干細胞凝結物的功能。

    為了開發(fā)這一材料，研究人員通過化學修飾一種特殊的凝膠形成物——PNIPAAm，這一物質常被用來遞送藥物。這種膠狀物具有一種非常規(guī)的功能：當溫度升高時，會突然收縮。經過一年多的改進，研究人員修飾PNIPAAm并測試這一材料，最終開發(fā)了一種組織友好的膠狀物并具有兩個特點，細胞能粘在里面，而且當達到體溫的溫度水平，這種材料還能收縮。研究人員測試結果發(fā)現(xiàn)，在37°時，這一凝膠15分鐘內收縮，里面的細胞聚集并濃縮，緊緊地擠在一起。為了監(jiān)測這一收縮凝膠能否繼續(xù)在體內發(fā)揮作用，研究人員將這一凝膠植入小鼠腎膠囊的下方，這些細胞表達了牙齒形成基因，正如機體間充質細胞形成牙齒的過程。

    間充質干細胞凝結物有兩個相鄰層，松散包裝在組織連接細胞的間質和稱之為上皮細胞薄壁組織。在胚胎中，間充質細胞不能單獨構建牙齒，他們需要聯(lián)合那些形成上皮的細胞一起工作。今后，研究人員計劃測試這一可收縮凝膠是否能**這兩層組織一起工作進而形成具有完整功能的牙齒。另外，研究人員也表示還存在其他問題，當溫度低的時候，細胞存活，一旦發(fā)生以上過程，細胞活性下降甚至死亡。