一项由爱尔兰高威大学和利默里克大学的研究人员进行的新研究表明，电刺激可能对于肌腱维持其健康状态至关重要，为肌腱修复和再生提供了新的可能性。这项研究在CÃRAM医疗器械研究中心进行，该中心由爱尔兰研究署（前身为科学基金会爱尔兰）资助。
肌腱能够抵抗强烈的机械应力，同时促进肌肉向骨骼传递力量。它们还具有压电特性，即当被拉伸时会产生电场，这被认为对调节肌腱细胞功能非常重要。然而，当肌腱受伤时，其愈合能力有限，常常导致慢性疼痛和残疾，从而影响患者的生产力。2023年，美国全职就业者中近50万人因肌腱、韧带和肌肉的重大撕裂或创伤性损伤而受到影响。肌腱损伤的恢复过程缓慢，通常需要广泛的康复治疗，每例损伤会导致近两个月的工作日损失。目前的再生医学在肌腱修复方面尚未能重现肌腱细胞的天然环境，这最终限制了其治疗潜力。
由马科斯·费尔南德斯-亚瓜博士领导的研究团队专注于了解电和机械信号如何共同控制肌腱细胞的功能。费尔南德斯-亚瓜博士在高威大学CÃRAM研究中心完成了他的博士学位。传统上，肌腱细胞在实验室中极难培养，因为一旦从体内分离出来，它们会迅速且不可逆地失去其类似肌腱的功能。为了解决这些挑战，研究团队开发了一种新型细胞培养装置——“鼓膜压电生物反应器”，其工作原理类似于人耳鼓膜，可以向肌腱细胞提供机械振动和电刺激。这种双重刺激使细胞在实验室中扩增时更好地保留其健康的、特定于肌腱的特性，从而使其可用于组织修复和再生方法。
“我们的工作基于对细胞如何感知和与其环境互动的深刻理解。到目前为止，肌腱细胞在实验室中是在一种专门的设备中培养的，该设备通过拉伸来模拟身体运动的效果。然而，这种方法忽略了肌腱组织是压电的，即在受到机械应力时会产生电信号。我们的研究项目设计了一个动态电-机械刺激系统，为细胞提供所需的特定信号，成功引导其发展，从而重现正常组织形成和修复过程中观察到的关键环境条件。”费尔南德斯-亚瓜博士表示。
马努斯·比格斯博士是高威大学的副教授，也是该研究的主要研究员，他概述了研究的一些更广泛的影响：“虽然我们的方法在最终在实验室中生长肌腱组织方面显示出巨大潜力，但它也对生成其他响应双电-机械力的组织（如软骨、骨骼甚至心血管组织）具有重要意义。这项研究为开发促进组织强化的疗法开辟了新的可能性，并提供了替代或补充当前物理康复方法的策略。”
“我们理解传统的肌肉骨骼疗法通常依赖于提供机械信号给再生组织的细胞。相比之下，结合电刺激可以更精确地控制细胞的反应，为再生医学应用提供更有效的方法。重要的是，肌腱的压电特性长期以来被认为具有生理功能。这项研究是首批证明压电信号可以调节细胞分化和发展的研究之一。”比格斯博士补充道。
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