研究人员使用热纳米凿子制作骨骼复制品

　　骨科研究的圣杯是一种方法，这种方法不仅可以创造出与真实骨组织精确匹配的人造骨组织，而且可以在微观细节上做到这一点，以至于它包含了对干细胞分化可能很重要的微小结构，而干细胞分化是骨骼再生的关键。

　　纽约大学坦顿工程学院和纽约干细胞基金会研究所(NYSF)的研究人员已经迈出了重要的一步，他们使用一种将热成像与加热的“纳米凿子”配对的系统，创造出了精确的骨骼复制品。

　　在一项名为“在生物相容性聚合物上具有低于15纳米特征尺寸的可重复使用毫米大小骨组织复制品的成本和时间有效光刻”的研究中，研究人员详细介绍了一种系统，该系统允许他们在生物相容性材料中雕刻骨组织的确切结构，其特征小于单个蛋白质的大小-比一米小十亿倍。这个平台被称为生物热扫描探针光刻术(bio-tSPL)，它拍摄骨组织的“照片”，然后用照片制作出它的真实复制品。

　　由纽约大学坦顿分校化学和生物分子工程教授Elisa Riedo和NYSF拉尔夫·劳伦高级首席研究员Giuseppe Maria de Peppo领导的研究小组证明，可以扩大生物tspl的规模，以合理的成本生产对生物医学研究和应用有意义的骨骼复制品。

　　这些骨复制品支持来自患者自身干细胞的骨细胞的生长，创造了具有广泛研究和治疗潜力的开创性新干细胞应用的可能性。这项技术可以彻底改变药物发现，并导致更好的骨科植入物和设备的发展。

　　这项研究题为“在生物相容性聚合物上采用低于15纳米特征尺寸的可重复使用毫米大小骨组织复制品的成本和时间效益光刻技术”，发表在《科学》杂志上。

　　在人体内，细胞生活在特定的环境中，这些环境通过提供分子尺度上的形态和化学信号来控制细胞的行为并支持组织再生。特别是，骨干细胞被嵌入纤维基质中——胶原蛋白分子、骨蛋白和矿物质的聚集体。骨的层次结构由微纳米结构组成，其复杂性阻碍了目前标准制造方法的复制。

　　它的时间和成本效益，以及骨复制品的细胞兼容性和可重复使用性，使生物tspl成为一个经济实惠的平台，用于生产表面，以前所未有的精度完美地复制任何生物组织。

　　“我对使用bio-tSPL实现的精度感到兴奋。仿骨表面，比如在这项研究中复制的，为理解细胞生物学和骨骼疾病建模，以及开发更先进的药物筛选平台创造了独特的可能性，”de Peppo说。“作为一名组织工程师，我特别兴奋的是，这个新的平台还可以帮助我们创造更有效的骨科植入物，以治疗因受伤或疾病导致的骨骼和颌面缺陷。”