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要在体外培养人体组织，使用机器人骨架更方便

发布于：2024-06-21 编辑：匿名来源：网络

在一些医学相关的影视作品中，总能看到器官移植手术。

利用人体自身的修复能力，某些组织可以再生。

除了这种方法之外，实际上还可以在体外培养一些人体组织，然后进行移植，但这一领域的发展仍处于起步阶段。

▲图片来自：Lonza Bioscience体外组织培养发展受限的原因之一是适应性。

要在体外培养人体组织，使用机器人骨架更方便

在静态环境中生长的组织要匹配人体部位的形状并不容易。

即使可以依靠铰链等结构来提供帮助，组织通常也只能沿一个方向拉伸或弯曲。

▲图片来自：Unsplash 因此，来自牛津大学和机器人公司 Devanthro 的研究人员提出了不同的解决方案：如果你想培育出可以像肌腱或肌肉一样移动和弯曲的物质，最好像可能的环境，比如创造一个类似于人体的环境（这项研究已发表在 Nature Portfolio 《Communications Engineering》杂志上）。

▲图片来自：FISHER STUDIOS 研究人员使用了 Devanthro Kong 设计的开源机器人骨架，选择肩关节作为培养组织的部位，并为组织定制了一个可以安装到骨架中并根据需要弯曲的生长环境（这这种生长环境称为生物反应器）。

Devanthro 最初设计了一个人形手臂，其中包括一个简化的球窝关节和九个肌肉执行器。

后来进行了一些更改，调整后的 MSK（肌肉骨骼）肩部比原始模型更接近人体肩部的解剖结构。

▲ 图片来自：《Communications Engineering》在实验中，研究人员将人体细胞接种在毛发状的细丝上，并向腔室中注入一种富含促进生长的营养液体。

经过一段时间的生长，这些细胞还需要每天在复制人肩膀上锻炼30分钟。

一段时间后，研究人员发现，与静态环境中生长的组织相比，在人形骨骼上生长的组织中观察到细胞增殖最快。

即使施加不同程度的力，细胞仍表现出高度拉长的形态。

▲图片来自：《Communications Engineering》由此，研究人员认为，使用MSK（肌肉骨骼）人形机器人通过在柔性生物反应器室中培养细胞来支持肌腱组织工程是可行的。

该生物反应器可用于人形机器人，对手臂进行机械刺激。

虽然这项研究的发展潜力还有待进一步研究，但从目前的表现来看，它可以克服当前生物反应器系统的局限性。

▲图片来自：FISHER STUDIOS 例如，它可以用来生产组织来修复肩袖肌腱撕裂，这种撕裂会导致肌腱炎，这是一种常见的肩部问题，也是成人肩部疼痛的最常见原因。

通常，医生会使用缝合线将断裂的肌腱重新连接到骨头上，但在大约 40% 的情况下，修复会失败，因为组织愈合不良。

如果使用人形机器人来刺激生长，组织移植物可能会更成功地愈合。

▲图片来自：今日医学新闻类似的方法还可以扩展到其他肌腱（即针对身体的不同位置）甚至其他组织（骨骼、韧带、肌肉等）。

除了组织工程应用之外，人形生物反应器系统还有潜力成为先进的体外培养模型，用于测试细胞、药物、生物材料等。

研究人员还认为，这些人形机器人可以根据患者自身的生理机能来构建，允许组织文化要个性化。

值得一提的是，虽然人形生物反应器有其自身的优势，但研究它们的目的并不是取代现有的类似平台或解决方案，而是填补未解决的临床转化路径的空白。

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