인공 근육 섬유는 세포 비계 역할을 할 수 있습니다

두 가지 새로운 연구에서 노스캐롤라이나 주립대학교 연구진은 모양을 바꾸고 근육처럼 힘을 생성할 수 있는 일련의 직물 섬유를 설계하고 테스트했습니다. 첫 번째 연구에서 연구진은 재료가 인공 근육의 강도와 수축 길이에 미치는 영향에 중점을 두었습니다. 이번 발견은 연구자들이 다양한 응용 분야에 맞게 섬유를 맞춤화하는 데 도움이 될 수 있습니다.

두 번째 개념 증명 연구에서 연구자들은 섬유질을 살아있는 세포의 지지체로 테스트했습니다. 그들의 연구 결과는 "섬유 로봇"으로 알려진 섬유가 잠재적으로 인체 내에서 살아있고 움직이는 시스템의 3D 모델을 개발하는 데 사용될 수 있음을 시사합니다.

섬유 공학, 화학 및 과학 대학원생인 Muh Amdadul Hoque는 "우리는 우리의 섬유 로봇이 세포에 매우 적합한 비계라는 것을 발견했으며 주파수와 수축 비율을 변경하여 세포에 더 적합한 환경을 만들 수 있다는 것을 발견했습니다."라고 말했습니다. NC 주. "이것은 개념 증명 연구였습니다. 궁극적으로 우리의 목표는 이 섬유를 줄기 세포의 지지체로 연구할 수 있는지, 아니면 향후 연구에서 인공 장기를 개발하는 데 사용할 수 있는지 확인하는 것입니다."

연구자들은 고무와 유사한 재료로 만들어진 풍선 모양의 튜브를 땋은 직물 외장에 넣어 모양이 바뀌는 섬유를 만들었습니다. 공기 펌프로 내부 풍선을 부풀리면 편조 피복이 팽창하여 짧아집니다.

연구자들은 재료와 성능 사이의 관계를 이해하기 위해 다양한 재료로 만들어진 섬유의 힘과 수축률을 측정했습니다. 그들은 더 강하고 더 큰 직경의 원사가 더 강한 수축력을 생성한다는 것을 발견했습니다. 또한 풍선을 만드는 데 사용된 재료가 수축 크기와 생성된 힘에 영향을 미친다는 사실도 발견했습니다.

NC State의 섬유 공학, 화학 및 과학 조교수인 Xiaomeng Fang은 "우리는 장치의 요구되는 성능에 맞게 재료 특성을 조정할 수 있다는 것을 발견했습니다."라고 말했습니다. "우리는 또한 이 장치를 충분히 작게 만들어 직물 형성 및 웨어러블 및 보조 장치를 포함한 기타 섬유 응용 분야에 잠재적으로 사용할 수 있다는 것을 발견했습니다."

후속 연구에서 연구자들은 형태 변화 섬유를 다른 조직이나 기관을 지지하는 데 도움이 되는 결합 조직에서 발견되는 세포 유형인 섬유아세포의 지지체로 사용할 수 있는지 여부를 평가했습니다.

"스트레칭의 아이디어는 신체가 움직이는 방식의 역동적인 특성을 모방하는 것입니다."라고 NC 주립 대학의 섬유 공학, 화학 및 과학 조교수이자 연구 공동 저자인 Jessica Gluck은 말했습니다.

그들은 모양을 바꾸는 섬유의 움직임과 섬유 구성에 사용되는 다양한 재료에 대한 세포의 반응을 연구했습니다. 그들은 세포가 섬유 로봇의 편조 피복을 덮고 심지어 관통할 수 있다는 것을 발견했습니다. 그러나 섬유 로봇의 수축이 일정 수준 이상으로 확장되면 동일한 재료로 만들어진 장치에 비해 세포의 대사 활동이 감소하는 것으로 나타났습니다.

연구자들은 섬유를 3D 생물학적 모델로 사용할 수 있는지 확인하고 움직임이 세포 분화에 영향을 미치는지 여부를 조사하기 위해 발견을 기반으로 하는 데 관심이 있습니다. 그들은 자신들의 모델이 2차원으로만 움직일 수 있기 때문에 스트레칭 및 기타 동작에 대한 세포 반응을 보여주기 위해 개발된 다른 기존 실험 모델보다 발전할 것이라고 말했습니다.

"일반적으로 세포에 신축성이나 긴장감을 더하고 싶다면 플라스틱 접시에 세포를 놓고 한 방향이나 두 방향으로 늘립니다."라고 Gluck은 말했습니다. "이 연구에서 우리는 이 3D 동적 배양에서 세포가 최대 72시간 동안 생존할 수 있음을 보여줄 수 있었습니다.

"이것은 줄기 세포에 특히 유용합니다"라고 Gluck은 덧붙였습니다. "미래에 우리가 할 수 있는 일은 세포에 기계적 스트레스가 가해질 때 세포 수준에서 어떤 일이 일어날 수 있는지 살펴보는 것입니다. 근육 세포를 보고 근육 세포가 어떻게 발달하는지 확인하거나 기계적 작용이 세포를 분화하는 데 어떻게 도움이 되는지 확인할 수 있습니다. ."