在再生医学领域，发展可靠的方法来替代死亡或受损的组织是主要目标之一。随着组织工程和生物医学的稳步进展，实验室中培养细胞层并将其移植到受损或病变器官上正逐渐成为现实。特别是，肌细胞层已经成功用于治疗严重心力衰竭，展示了这项技术的潜力。然而，如何控制细胞的生长方向和排列，特别是在骨骼肌纤维中，仍然是一个挑战。最近，来自日本同志社大学的研究人员开发了一种基于超声波的技术，可以控制培养肌细胞的定向。
重点发现
超声波引导细胞定向
研究人员发现，通过优化不同的时间、频率和强度配置，可以诱导肌细胞（myoblasts）分化成环形排列的肌管（myotubes）。这一发现对于提高肌细胞层在再生医学中的潜力具有重要意义。
使用的具体方法
实验设置
研究团队使用了一个简单的系统，包括一个粘贴在圆形玻璃板底部的压电换能器，一个常规的聚苯乙烯细胞培养皿放置在玻璃板上，使用硅油作为材料耦合，以高效地将超声波振动传递到培养表面。这个系统被放置在一个控制温度、湿度和CO2浓度的专用室内。
实验过程
研究人员使用上述设置对C2C12细胞（一种研究充分的小鼠肌细胞系，可以分化成肌管）进行了一系列的实验。他们研究了超声波的频率、振幅、时间和持续时间对培养肌细胞的分化和最终定向的影响。通过使用2D快速傅里叶变换对相差图像进行分析，研究人员能够定量评估与肌管定向相关的图像特征的方向性。
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最终结论
超声波促进细胞分化
实验结果表明，细胞的定向分布与振动幅度分布相关，表明细胞沿着其长轴的振动位移变化最小化的方向生长。换句话说，C2C12细胞成熟为围绕板中心环形排列的肌管。值得注意的是，即使在振动位移可以忽略的半径大于4毫米的地方，也观察到了这种环形细胞定向。
超声波刺激的潜力
这些结果表明，超声波刺激可以促进肌细胞向肌管的分化。因此，超声波刺激可以作为一种有前景的替代或补充化学诱导分化方法。
结语
这项基于超声波的策略为控制培养肌细胞的定向提供了一种简单而有效的方法。然而，可能需要更彻底的测试以达到最佳方案。研究人员建议，筛选不同的超声波条件，包括不同的频率、输出强度、时间和持续时间，对于建立未来超声波诱导肌管形成的优化方法至关重要。这一策略的进一步改进可能为当前再生医学中使用细胞层的挑战提供创新的解决方案。随着技术的持续进步，这项技术可能在未来十年内引领改变生命的临床程序，特别是在培养骨骼肌组织的应用上。
出处
本文信息来源于Phys.org发布的新闻稿：Scientists develop ultrasound-based technique as a tool for directing cell growth and orientation。
