研究探针合成心阀的心脏

寻求忠实模仿原始的合成心脏瓣是较近其与稻米大学的目标的一步，发现一种叫做透明化的天然聚合物，皮肤和结缔组织的主要部件之一，可以作为生长的多功能模板Spongiosa，阀门传单中的中间组织层。

心脏瓣膜的组织通常可以连续工作几十年，是自然界中最坚固、最耐用的组织之一，修复或替换它们的选择有限。

大米生物工程师简德国和她的同事正在努力建造由材料制成的替代心脏阀门，尽可能恰好地匹配。“值得追求更多的凝胶基脚手架在组织工程中，因为这些可以很容易调整以匹配自然组织的刚度，研究人员可以在交联期间封装细胞，以在3D环境中研究它们，”她说。

在为期三年的研究中，研究人员仔细研究了水凝胶的基础透明质莲它是一种长形的糖胺聚糖分子，吸水，在心脏瓣膜中起到减震器和润滑剂的作用。他们的研究发表在《美国化学学会杂志》上《生物高分子。

Hyaluronan占阀门富含储存的富含瓣膜水溶液的60％。柔软和柔性的SPONGIOSA在整个心脏四个阀门的两侧都粘合了坚韧的纤维组和心室小叶。Spongiosa必须结合显着的强度和灵活性，以承受围绕心脏组织的推动和拉动一生。

格兰德-艾伦和研究生丹·珀佩里领导的这项研究确定，天然生成的透明质酸与合成水凝胶聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)一样，可以作为新生海棉组织的模板。他们报告说，水凝胶的硬度和一种被称为RGDS的肽的存在可能在控制细胞培养的行为方面有更大的影响。

当细胞生长到天然组织中时，支架旨在降解，并且使用任一种类型的支架可以优于最常见的组织工程心脏阀中使用的基于网状的聚合物，因为这些网格已被广泛报道缩小随着时间的推移在体内植入后。

在实验室中，水稻研究人员建造了天然透明质酸或合成PEGDA的Bioscaffold矩阵。调整每种类型的支架以匹配Spongiosa的机械性能，两种类型用于比较瓣膜间质细胞生长菌落的行为，这有助于所有三个阀层保持其结构完整性。

“很多人对透明质酸都感兴趣，因为它已知是自然发现的生物活性材料心脏瓣膜“格兰德 - 艾伦说。”我们惊讶地惊讶地，在将其交联的过程后，透明质燕山变成了一般的脚手架材料，不再像生物活跃一样。“

她说，支架需要保持生物活性，以滋养细胞并指导其生长。

“拥有另一种候选脚手架材料是方便的，但我们的研究表明，如果你真的想要模仿这个Spongiosa地区的碳水化合物成分，你可能必须补充一下，而不是只是使用交联的碳水化合物作为脚手架“格兰德艾伦本身就是说。她说，透明质酸脚手架可能是有效的自然平台，以测试细胞培养物如何对各种碳水化合物添加剂反应。

虽然自然和合成的支架都曾经是生物学上的惰性，但研究人员看到了它们的崩溃差异。“PEGDA与胶原酶精确降解，并且不敏感透明质酸酶，反之亦然，”Puperi说。“细胞可以使用不同的酶来降解不同的材料，即使它们具有相同的刚度。这使我们能够控制如何降级脚手架。”

虽然它们的机械性能几乎相同，但Puperi表示，透明质酸水凝胶显示比PEGDA更多的能量耗散。“我们还看到了一些透明质酸合成酶（产生天然透明质酸）的上调，可能或可能不好，”他说。

格兰德艾伦解释说，这可能对心脏瓣膜病的根部提供新的洞察力。“在许多心脏瓣膜疾病中，透明质酸合成酶的表达增加，所以细胞更加透明质，”她说。“如果他们继续制作更多，它会积累，所以细胞通常也会同时打开酶以打破它。这种动作最终会导致问题，因为这些碎片不仅仅是消失。小透明质酸碎片非常生物活跃并且可以使细胞以有问题的方式表现。“

在研究透明质酸时，研究小组发现了一种由瓣膜细胞表达的蛋白质，它可能在透明质酸的结合和降解中发挥作用。这种被称为KIAA1199的蛋白质，此前曾被研究与听力损失、癌症和皮肤修复有关，但它出现在瓣膜组织中是出乎意料的，将是未来研究的主题，Puperi说。

格兰德-艾伦说:“这是一个分子共同作用的交响乐，如果你不了解所有的参与者，就很难分析它。”“所以当一个新球员出现时，你会想，这是怎么回事?”

“表明细胞有更多的工具来制造透明质酸，这让我们有更多的能力来理解发生了什么，并帮助我们更好地描绘出如何发生的画面。细胞在正常和病变瓣膜以及组织工程瓣膜中管理这种大的透明质酸分子，”她说。

---

---