可用於治療大體積肌肉缺失的多功能人工肌肉∣NSR

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研究背景

《柳葉刀》於2020年釋出了一項基於2019年全球疾病負擔研究（GBD）的資料分析，指出肌肉骨骼疾病是需要康復服務人數最多的疾病領域，影響約17.1億人，給全球健康和殘疾管理帶來了巨大挑戰，其中包括大體積肌肉缺失（VML）。VML的主要臨床治療方法是自體移植，但存在供體肌肉數量有限和移植後再生效率低等問題。現有支架材料雖具有一定的促進肌肉生長能力，但難以同時兼顧低模量與高韌性，導致承載力不足，無法實現早期功能替代，從而延長患者治療週期並降低生活質量。此外，現有材料功能單一，難以滿足臨床中的複雜需求。

研究成果

近日，南京大學李承輝教授與南京醫科大學附屬兒童醫院鄭朋飛教授團隊合作，從天然肌肉的結構中汲取靈感，成功開發了一種柔軟且超強韌的多功能人工肌肉用於治療VML，該材料不僅克服了傳統支架在生物相容性和力學適配性上的侷限，還具備作為假肢驅動器的潛力，為人工肌肉的臨床應用和生物醫用材料的發展提供了新思路。相關研究以“A soft, ultra-tough and multifunctional artificial muscle for volumetric muscle loss treatment”為題發表在National Science Review上。南京大學博士研究生邱鵬飛和南京醫科大學附屬兒童醫院博士後強磊為論文共同第一作者，共同通訊作者為南京大學化學化工學院李承輝教授和南京醫科大學附屬兒童醫院鄭朋飛教授。

成果簡介

研究者透過選用具有生物相容性的高分子鏈段以及精確調控鏈段間的相互作用獲得了具有與天然肌肉相似的生物力學特性的人工肌肉，包括低彈性模量（5.27 ± 0.05 MPa）、高拉伸強度（72.67 ± 3.19 MPa）、超高韌性（742.02 ± 23.98 MJ m^-3），以及優異的抗撕裂和抗穿刺效能。此外，該人工肌肉還展現了類似天然肌肉的訓練增強特性和可逆致動能力，具有作為假肢驅動器的潛力。透過體外細胞實驗和體內大鼠模型驗證，該人工肌肉對肌細胞無毒性，而且能顯著促進成肌細胞的分化與排列，促進血管生成，並在4周內實現肌肉功能恢復。