材料疗法的突破：用食用海藻“培养”血管

　　当我们的皮肤或肌肉上有小伤口时，它们通常可以自行愈合。但是更深层的伤口，如糖尿病患者或在心脏病发作后的肌肉组织中，修复就变得困难了。此类问题通常需要更复杂的治疗，如果愈合不完全的话，最终可能需要截肢或移植。

　　虽然器官移植可以挽救生命，但是可供移植的器官却很短缺。因此，我们需要替代方法。

　　生物打印等技术已经问世多年，它们可以在体外培养具有完全功能的器官。但如果我们能够提升自己的再生能力呢？是否有可能在体内创造器官呢？

　　在最近发表在《Advanced Materials》的一项研究中，研究人员发现，只需注射一种从食用海藻中提取的凝胶，我们就可以引导身体在肌肉中形成稳定的血管。这些血管是帮助组织生存的关键。这一结果是朝着仅基于生物材料的再生疗法迈出的重要一步。

　　什么是再生疗法？

　　再生疗法（又称再生医学）是一个结合医学、分子生物学和生物技术的研究领域。它的目的是改造组织或器官，以恢复其正常功能。比如，3D生物打印技术取得了一些成功，例如为眼睛打印出可移植的眼角膜。

　　但是这种方法需要特殊的制造设备，必须将细胞分离，并在生物反应器中进行培养，而且必须在受控和无菌环境中制造人工器官。

特定器官的生物构造过程。图片来源：Steffen Harr

　　几年前出现了一种新方法。这种方法利用身体自身去产生特定类型的组织或细胞，即所谓的“体内生物反应器”。这种方法最初被用于制造骨骼。

　　为了在人体内创造组织，需要触发并利用我们自身的再生能力。不幸的是，我们无法像蝾螈那样再生出新的四肢。

　　但我们能够在一些帮助下再生单个组织。为了实现这一目标，这些帮助可能是具有下列特性的材料：再生所需的组织特性，如组织的硬度；携带可以指导组织生长的化学和生物信号。

　　能与细胞“对话”的材料

　　我们的身体组织由很多不同类型的细胞构成，还包括很多细胞外存在的物质。它们被称为细胞外基质(ECM)。ECM由几种不同的元素组成。它包含水，并存储帮助细胞移动、生长和形成功能性组织的关键信息。

　　在此，我们不需要详细讨论ECM是由什么构成的。但我们要说的是，科学家可以用一种叫做水凝胶的凝胶状材料复制它的许多功能，并能通过修改这种材料将特定的生物信息传递给细胞。

　　用食用海藻来制造血管

　　研究人员正在开发一种新型的可注射水凝胶。形成水凝胶的材料名为琼脂糖，它也可以被用于制作果冻蛋糕，还可以在生物实验室中被用于分离DNA。

　　琼脂糖是一种多糖(长链糖)，它提取自海洋中的红海藻。

　　在实验室中，研究人员通过添加一种小分子（肽）修饰了琼脂糖，使其能与细胞“对话”。通过这种方法，他们开发出一种独特的水凝胶配方，能为特定细胞形成血管提供了理想的环境。

　　在最近与巴塞尔大学医院合作的研究中，研究人员发现，注入肌肉中的这种水凝胶可以与身体“对话”，并开始形成新的血管。过去，只有软骨和骨骼可以在体内再生。

　　未来的治疗

　　这种方法为创造一类新治疗方法铺平了道路，在该疗法中，注射材料可以像药物一样有用。

　　研究人员希望，在未来，拥有缺陷器官的患者可以通过注射一种能携带与细胞交谈的信息并指导细胞形成新的功能性组织的材料来修复器官。

　　这种方法可以让我们的身体完成大部分复杂的任务，而不是细胞疗法或体外器官的生物打印，因为这些方法中细胞必须被采集、培养和重新植入。对于偏远地区的病人来说，材料疗法是非常有价值的，因为那里没有复杂的基础设施。

　　研究人员表示，更大胆的假设是，通过使用再生触发材料来治疗损伤或疾病，我们能将关键的修复工作交给身体来完成。也许在未来某天，患者就能够给自己注射这种材料了。