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在许多方面,干细胞是生物界的天才。一方面,这些天然的变形器可以将自身转化为体内几乎任何类型的细胞。在这方面,他们承诺能够治愈从脊髓损伤到癌症等疾病。

另一方面,材料科学与工程副教授Sarah Heilshorn表示,干细胞就像女主角一样,也是一种善变和困难的工作。

“我们只是不知道如何有效地生长大量干细胞并使其保持再生状态,”Heilshorn说。“这使我们无法在创造治疗方面取得更多进展。”

到现在为止。在Nature Materials最近的一篇论文中,Heilshorn描述了一种解决方案,即在一种状态下生长和保存神经干细胞的双重挑战,它们仍然可以成熟为许多不同的细胞类型。第一个挑战是大量增加干细胞需要空间。像传统农业一样,它是一种二维的事物。如果你想要更多的小麦,玉米或干细胞,你需要更多的表面积。因此,培养干细胞需要大量相对昂贵的实验室空间,更不用说将其全部拉下来所需的能量和营养。

第二个挑战是,一旦它们在实验室培养皿中分裂多次,干细胞就不容易保持在成为其他类型细胞的理想状态。研究人员将这种品质称为“干性”.Heilshorn发现,对于她正在使用的神经干细胞,保持细胞的干性需要细胞接触。

Heilshorn的团队正在研究一种特殊类型的干细胞,这种干细胞会成熟为神经元和神经系统的其他细胞。如果产生足够数量的这些类型的细胞,可以产生治疗以修复脊髓损伤,抵抗创伤性脑损伤或治愈一些最严重的神经系统退行性疾病,如帕金森病和亨廷顿氏病。

寻求干燥

Heilshorn的解决方案涉及使用更好的材料来生长干细胞。她的实验室开发了新的聚合物基凝胶,使细胞能够以三维而不是两种方式生长。这种新的3-D工艺占目前干细胞培养技术所需实验室空间的不到1%。而且由于细胞很小,3-D凝胶叠层只有一毫米高,大约是一角硬币的厚度。

“对于三维文化,我们只需要一个4英寸×4英寸的实验室空间,或大约16平方英寸。根据Heilshorn实验室最近的生物工程博士毕业生Chris Madl的说法,二维文化需要四英尺乘四英尺或约16平方英尺的地块,“超过100倍的空间”。

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