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南通大学一项研究揭开“蝴蝶翅膀的奥秘” 为研制高品质生物医用材料辟新路
2019-01-16 09:35:00  来源:新华日报  
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  近日,南通大学神经再生重点实验室顾晓松院士课题组的何江虹博士以第一作者在纳米研究领域国际著名杂志《ACS Nano》(美国化学学会-纳米材料)上发表题为《施万细胞在不同形貌蝶翅表面的生长及其转录组生物信息学分析》的研究论文,首次发现蝴蝶翅膀表面微纳米结构调控细胞生长行为。

  师法自然常常能带给我们灵感,自然界中存在的一些独特现象和机制为科学研究提供了很多启示。鳞翅目蝴蝶翅膀就是自然界中精细结构与功能一体化的典范。蝴蝶种类多达一万四千多种,每种蝶翅结构各不相同,具有令人叹为观止的多形态、多尺度和多维数的精细分级结构,为生物材料研究提供了一个可供挑选的巨大模板库。

  “早在2011年,我们发现不同种属的蝴蝶蝶翅表面的微纳米结构各不相同,均呈现有序排列,因此我们就想,这样带有精巧的微纳米结构的天然生物材料是不是可以用来做细胞生长基质材料呢?”何江虹说。

  “我们的研究,主要是以天然蝶翅为研究对象,探讨蝶翅表面的微纳米结构形貌对神经细胞生长的影响。” 何江虹说,天然蝶翅具有精巧的有序结构、安全无毒性、良好的组织相容性等天然生物材料所具有的特点。研究结果显示,生物材料表面的结构形貌可以影响并调节细胞的生长代谢及基因表达等。所以研究天然生物材料的结构和性质,并对其进行仿生研究,设计研发仿生材料,这将为高品质生物医用材料的研制开辟新的途径。

  “从自然界学习、模仿及创造性应用,可以极大地提高人类对自然的适应和改造能力,造福人类,并产生巨大的社会经济效益。”何江虹说,现代仿生学已涉及许多领域,在医学方面,由于各种事故频发,肿瘤、心血管疾病的发病率逐年增加等原因,人体组织器官损伤缺失大量存在,临床上病人对器官的需求量远远大于供应量,目前根据仿生学研制出的仿生假肢、仿生血管、仿生心脏、仿生耳朵、仿生眼睛等为众多患者带来了福音。虽然医学仿生学还需要进一步的研究、改进和发展,但仿生学在医学方面的应用,预示着新的医学时代的到来,人类将从中获益更多。

  尽管仿生医用材料的临床应用还处于初步阶段,研究工作在许多方面有待新的突破,但其发展前途光明。“可以想象,当仿生技术发展到一定程度之后,应该可以实现几乎所有人体器官的人工制造。”何江虹说,需要注意的是,生物医学工程产品的研发和临床上应用于患者时,应更贴近人体正常状态下的自然结构和功能需求,遵循保持人体功能的整体性和各系统的协调性,对体内外环境的自主适应性和一定程度的更新能力,实现生物医学工程研发成果和人体的有机结合。本报记者 王 拓

标签:纳米结构;形貌;仿生学
责编:王凰
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