有时只需一个快速的电流振动就可使细胞群向一个方向运动。近日,美国加州大学伯克利分校的研究人员发现电流可以用于控制细胞群的流动,该发现极有潜力用于组织工程学和设计“智能绷带”,通过电流刺激帮助伤口愈合。
该研究成果发表在《自然材料》杂志上。研究人员运用单层上皮细胞开展实验,这是一种在皮肤、肾脏、角膜和其他器官表面形成健康保护层的致密细胞。他们发现使用约每厘米5伏特的电流可以刺激细胞沿电流的方向迁移。
电流可以使细胞群向左或向右移动,分叉或汇聚,甚至集体转弯,还可以形成精细的形状,例如三角恐龙和伯克利分校的卡尔熊吉祥物,科研人员通过实验了解细胞群的多少和组成对移动的影响。
趋电性(galvanotaxis)曾被用于阐明电流引导个体细胞运动的现象,但电流如何影响细胞群活动的机理尚不清楚。研究人员认为管理大量细胞运动的能力将成为组织工程学的重要工具。与每次作用于单个细胞不同,该发现有助于开发一些简单的设计规则,通过控制一群细胞来控制伤口的全面恢复。这项成果源自于Maharbiz领导的由美国国家自然科学基金会资助的新兴前沿研究创新计划下的一个研究项目,目的是开发医用电子纳米材料。
在充满流动离子的盐溶液中,电子信号可发挥神经传输和肌肉刺激等重要作用。研究人员发现生物电子信号在创伤愈合过程中扮演着重要角色,通过绘制伤口部位在受伤和愈合时的电场变化,研究人员可以开发出帮助加速和促进组织修复过程的技术。研究人员收集的数据还可用于阐述智能绷带开发所需的细胞控制方法,下一阶段他们将继续开发适合创伤的实用技术。