大体积肌肉缺失(VML)是由创伤、手术切除、先天缺陷、肿瘤切除或神经去支配引起的肌肉大范围丧失。由于肌肉丧失量超过其自我再生能力,VML常引发严重的功能障碍或损伤,显著降低患者生活质量。当前,VML的主要临床治疗方法是自体移植。然而,由于供体肌肉量有限且移植后再生效率低等问题,病患的肢体功能恢复效果不理想。现有支架材料虽具有一定的促进肌肉生长能力,但难以兼顾低模量与高韧性,同时缺乏模拟天然肌肉复杂运动和力输出所需的刺激响应能力,难以满足复杂的临床需求。针对上述问题,我们从天然肌肉的结构中汲取灵感,通过引入全氟聚醚(PFPE)和聚己内酯二醇(PCL)嵌段共聚的分子设计,精确调控聚合物链段间的相互作用,成功开发了一种柔软且超强韧的多功能人工肌肉,用于治疗VML。该材料具有与天然肌肉相似的生物力学特性,包括低弹性模量(5.27 ± 0.05 MPa)、高拉伸强度(72.67 ± 3.19 MPa)、超高韧性(742.02 ± 23.98 MJ m-3)以及优异的生物相容性。通过体外细胞实验和体内大鼠模型验证,该人工肌肉能显著促进成肌细胞的分化与排列,帮助血管生成,并在4周内完成肌肉功能恢复。此外,该人工肌肉还展现出类似天然肌肉的训练增强与可逆致动能力,可用于假肢驱动器。该研究不仅为多功能支架的开发提供了创新的材料设计方案,也为人工肌肉的临床应用开辟了新方向。相关研究以“A soft, ultra-tough and multifunctional artificial muscle for volumetric muscle loss treatment”发表在《National Science Review》上(
https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwae422/7907268?searchresult=1&login=true)。
南京市栖霞区仙林大道163号 南京大学仙林校区 210023