המחקר, בראשות ד"ר צ'נג-הוי לי מבית הספר לכימיה והנדסה כימית, אוניברסיטת נאנג'ינג וד"ר פנגפיי ג'נג מבית החולים לילדים של האוניברסיטה הרפואית של נאנג'ינג, פיתח בהצלחה שריר מלאכותי בעל תכונות מכניות הדומות לרקמת השריר הטבעית. . הצוות השתמש בתכנון מולקולרי כדי לסנתז את השריר המלאכותי באמצעות קו-פולימריזציה בלוק של פרפלואורופוליתר (PFPE) ופוליקפרולקטון דיול (PCL). על ידי כוונון מדויק של האינטראקציות התוך-מולקולריות של PFPE ו-PCL (למשל, אינטראקציות דיפול-דיפול) בתנאים מבוקרים, הם השיגו הרכבה עצמית והפרדת מיקרו-פאזות, ודיכוי התגבשות של יחידות PCL.
החומר מפגין מצב אמורפי בטמפרטורת החדר וללא כוח חיצוני, שומר על מודול אלסטי נמוך ואלסטיות גבוהה. תחת לחץ מתיחה, שרשראות הפולימר האמורפי נפרשות, מתיישרות ומתכוונות מחדש לאורך כיוון הטעינה, מה שמשפר משמעותית את חוזק המתיחה והקשיחות של החומר. החומר גם מפגין עמידות יוצאת דופן לקרעים ולדקורים. במהלך עיוות מתיחה מחזורי במתיחות גדולים, שרשראות PCL בורחות מהאזורים האמורפיים ליצירת מבנים מיקרו-גבישיים מיושרים לשרשרת, ומקנים לחומר תכונות שיפור אימון דמוי שריר.
בנוסף, השריר המלאכותי מציג זיכרון צורות וביצועי הפעלה יוצאי דופן, עם מתחי הפעלה של עד 600% וצפיפות אנרגיה של 1450 J/kg. תחת גירוי תרמי, החומר יכול להרים חפצים השוקלים יותר מפי 5000 ממשקלו ולבצע באופן אמין תנועות כיווץ והארכה הפיכות על פני מספר מחזורי חימום וקירור. "שריר מלאכותי זה משלב מודולוס נמוך וקשיחות גבוהה תוך שהוא משכפל בהצלחה את תפקודי שיפור האימון וההפעלה של השריר הטבעי, מראה פוטנציאל גדול במפעילי תותבות", אמר ד"ר לי.
החומר מפגין תאימות ביולוגית מעולה, ללא ציטוטוקסיות ומקדם באופן משמעותי את הצמיחה וההתמיינות של מיובלסטים, ויוצרים מיוטובים מיושרים לאורך כיוון המתיחה של החומר. הערכות היסטולוגיות לאחר ההשתלה גילו שהחומר הקל על צמיחת רקמת השריר לאורך הפיגום. לאחר ארבעה שבועות, השרירים המחודשים הפגינו מבנה ומורפולוגיה מאורגנים היטב, עם כוח התכווצות שרירים דומה לזה של חולדות רגילות. יתר על כן, התחדשות כלי דם, שהוערכה באמצעות צביעת CD31 ו-α-SMA, מעידה על אנגיוגנזה מוגברת, חיונית להתחדשות השרירים.
האלסטיות, הקשיחות והרכות יוצאת הדופן של השריר המלאכותי הזה מאפשרים לו ליצור אינטראקציה גמישה עם שרירים שיוריים. זה מאפשר לחולדות לשמור על פעילות יומיומית לאחר השתלת פיגום ללא ניוון שרירים או הפרעות בתפקוד המפרקים הנגרמים על ידי תפירה כירורגית מסורתית או קיבוע, מה שמקצר משמעותית את תקופת ההחלמה".
ד"ר פנגפיי ג'נג, בית החולים לילדים של האוניברסיטה הרפואית נאנג'ינג
חומר שרירים מלאכותי חדשני זה פותח אפיקים חדשים ליישומים ביו-רפואיים, במיוחד בתותבות, הנדסת רקמות ורפואה רגנרטיבית.
