在許多方面，干細(xì)胞是生物界的天才。一方面，這些天然的變形器可以將自身轉(zhuǎn)化為體內(nèi)幾乎任何類型的細(xì)胞。在這方面，他們承諾能夠治愈從脊髓損傷到癌癥等疾病。

另一方面，材料科學(xué)與工程副教授Sarah Heilshorn表示，干細(xì)胞就像女主角一樣，也是一種善變和困難的工作。

“我們只是不知道如何有效地生長(zhǎng)大量干細(xì)胞并使其保持再生狀態(tài)，”Heilshorn說(shuō)。“這使我們無(wú)法在創(chuàng)造治療方面取得geng多進(jìn)展。”

到現(xiàn)在為止。在Nature Materialszui近的一篇論文中，Heilshorn描述了一種解決方案，即在一種狀態(tài)下生長(zhǎng)和保存神經(jīng)干細(xì)胞的雙重挑戰(zhàn)，它們?nèi)匀豢梢猿墒鞛樵S多不同的細(xì)胞類型。第1個(gè)挑戰(zhàn)是大量增加干細(xì)胞需要空間。像傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)一樣，它是一種二維的事物。如果你想要geng多的小麥，玉米或干細(xì)胞，你需要geng多的表面積。因此，培養(yǎng)干細(xì)胞需要大量相對(duì)昂貴的實(shí)驗(yàn)室空間，geng不用說(shuō)將其全部拉下來(lái)所需的能量和營(yíng)養(yǎng)。

第二個(gè)挑戰(zhàn)是，一旦它們?cè)趯?shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿中分裂多次，干細(xì)胞就不容易保持在成為其他類型細(xì)胞的理想狀態(tài)。研究人員將這種品質(zhì)稱為“干性”.Heilshorn發(fā)現(xiàn)，對(duì)于她正在使用的神經(jīng)干細(xì)胞，保持細(xì)胞的干性需要細(xì)胞接觸。

Heilshorn的團(tuán)隊(duì)正在研究一種特殊類型的干細(xì)胞，這種干細(xì)胞會(huì)成熟為神經(jīng)元和神經(jīng)系統(tǒng)的其他細(xì)胞。如果產(chǎn)生足夠數(shù)量的這些類型的細(xì)胞，可以產(chǎn)生治療以修復(fù)脊髓損傷，抵抗創(chuàng)傷性腦損傷或治愈一些zui嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，如帕金森病和亨廷頓氏病。

尋求干燥

Heilshorn的解決方案涉及使用geng好的材料來(lái)生長(zhǎng)干細(xì)胞。她的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)了新的聚合物基凝膠，使細(xì)胞能夠以三維而不是兩種方式生長(zhǎng)。這種新的3-D工藝占目前干細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)所需實(shí)驗(yàn)室空間的不到1%。而且由于細(xì)胞很小，3-D凝膠疊層只有一毫米高，大約是一角硬幣的厚度。

“對(duì)于三維文化，我們只需要一個(gè)4英寸×4英寸的實(shí)驗(yàn)室空間，或大約16平方英寸。根據(jù)Heilshorn實(shí)驗(yàn)室zui近的生物工程博士畢業(yè)生Chris Madl的說(shuō)法，二維文化需要四英尺乘四英尺或約16平方英尺的地塊，“超過(guò)100倍的空間”