新加坡南洋理工大学近期发布了一篇非常有意思的论文，利用创新的细胞培养模拟伤口愈合，发现波浪形伤口相比直线伤口，愈合速度提速5倍。有人开玩笑说，手术刀是不是也要改成波浪形了？当然，手术刀不会这么乱改，但不可否认这可能会影响未来外科手术的切口方式。
要模拟伤口愈合，当然要先模拟皮肤的环境，传统的培养皿细胞培养是2D贴壁培养，跟生物体3D的细胞生长有很大区别，为此南洋理工大学K Jimmy Hsia教授的课题组使用了带微图案的水凝胶做MDCK细胞培养。水凝胶是一种3D细胞培养平台，能更好地模拟生物体真实环境，可以用MF53-N等倒置荧光显微镜进行观察，MDCK细胞是犬肾脏细胞，跟人类的上皮细胞性质相近，两者结合可以比一般细胞划痕实验更接近真实皮肤。为了模拟不同伤口形状，研究人员在水凝胶上做了从30微米到100微米不等宽度的划痕，有直线划痕和波浪状划痕两类。使用倒置显微镜10X物镜相衬观察成像，记录试验后64小时的细胞弥合、重新上皮化的过程，从结果来看，同样宽度的直线伤口和波浪状伤口，波浪状伤口的恢复度显著更高，大概43小时左右其实就愈合了，而直线伤口60小时还没愈合。为了对细胞运动进行数据化测量，研究人员使用了微流控技术和粒子图像测速法（PIV），使用类似明美MS16-H的千帧级高帧率高速相机，来进行高速图片捕获，并使用MATLAB的PIVlab进行计算。研究发现，在波浪状伤口上，细胞以一种涡旋式轨迹运动，可以比较快达到愈合，而直线伤口细胞尝试涡旋式移动似乎会受制于其他细胞，最终呈现为几乎平行于伤口的直线运动，运动方式的差异导致波浪状伤口恢复速度几乎是直线伤口的5倍。论文的第一作者、博士生徐红梅表示：“与直线伤口相比，波浪形伤口引起的高度不均匀和旋转运动使细胞有更多机会移动。这使细胞能够迅速与伤口边缘相反部位的类似细胞连接，形成桥梁，并比直的伤口间隙更快地关闭波浪形的伤口间隙。”这项研究有点像经典的细胞划痕实验，但做了很多有意思的创新，综合使用了水凝胶仿生细胞培养、倒置显微镜相衬观察、倒置荧光显微镜定量分析、微流控和高速相机做粒子图像测速等实验设备实验方法，这一发现可能为加快伤口愈合、减少瘢痕带来新的思路，对伤口护理、组织修复和美容手术都有参考价值。感兴趣的可以查看PNAS原文：Hongmei Xu et al, Geometry-mediated bridging drives nonadhesive stripe wound healing, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2221040120本站无法鉴别所上传图片、字体或文字内容的版权，如无意中侵犯了哪个权利人的知识产权，请来信或来电告之，本站将立即予以删除，谢谢。
