在一項新的研究中,加州大學洛杉磯分校研究人員發(fā)現(xiàn)用于在體外培養(yǎng)心肌細胞的物理基質(zhì)（physical matrix）的彈性可能是心臟組織工程取得成功的關(guān)鍵.相關(guān)研究結(jié)果于2013年3月21日在線發(fā)表在Science and Technology of Advanced Materials期刊上,論文標題為"Rigid microenvironments promote cardiac differentiation of mouse and human embryonic stem cells".

　　成年人心肌是人體內(nèi)zui為不容易再生的組織.但是胚胎心肌細胞（embryonic cardiomyocyte）能夠增殖,而且胚胎干細胞（embryonic stem cells, ESCs）能夠被用來無限制地產(chǎn)生新的心臟組織.

　　在這項新的研究中,加州大學洛杉磯分校研究人員發(fā)現(xiàn)用于在體外培養(yǎng)心肌細胞的物理基質(zhì)可能是心臟組織工程研究取得成功的關(guān)鍵.他們發(fā)現(xiàn)堅硬的基質(zhì)不僅能夠改善現(xiàn)存的心肌細胞功能（就像科學家們之前發(fā)現(xiàn)的那樣）,而且也促進胚胎干細胞產(chǎn)生心肌細胞.因此,操縱用來培養(yǎng)干細胞的基質(zhì)的硬度可能能夠產(chǎn)生新的心肌組織.

　　活的生物體內(nèi)存在著一種被稱作間充質(zhì)干細胞（mesenchymal stem cells, MSCs）的成體干細胞.當在體外培養(yǎng)時,這種成體干細胞對不同基質(zhì)材料的彈性極其敏感.比如,柔軟的模擬大腦組織的培養(yǎng)基質(zhì)促進MSCs分化為神經(jīng)元,而類似于骨組織的堅硬基質(zhì)促進MSCs分化為骨細胞.

　　在這項研究中,研究人員利用基于硅膠的硬度可發(fā)生變化的有機聚合物基質(zhì)來培養(yǎng)小鼠ESCs和人ESCs,并研究了基質(zhì)彈性在心肌發(fā)育中的作用.他們發(fā)現(xiàn)剛硬的基質(zhì)促進ESCs產(chǎn)生更多的心肌細胞.此外,當起源自ESCs的心肌細胞與從發(fā)育中的胚胎內(nèi)收集的心肌細胞一起培養(yǎng)時,它們在功能上成熟,并且發(fā)生同步跳動.

　　研究人員建議進一步研究生物物理信號如何決定著ESCs的命運,以便改進用于再生醫(yī)學的心臟組織培養(yǎng)方法.