干細胞核的奇特性質
劍橋大學的科學家們發(fā)現(xiàn),干細胞的核擁有匪夷所思的奇特性能,即細胞水平上的拉脹性。拉脹性(auxeticity)被廣泛用于隔音材料、高吸水性海綿和防彈衣的。
絕大多數(shù)材料在被拉伸時都會發(fā)生收縮。舉例來說,當我們拉橡皮筋的時候,它自己會變得更細。與此相反的是,積壓一個材料會使其發(fā)生擴張。例如,如果我們用兩只手擠壓網球,球的周長就會變得更大。
不過,材料科學家們已經開發(fā)出了*的拉脹性材料。這些材料在受到擠壓時會發(fā)生收縮,在被拉伸時會發(fā)生擴張。據(jù)介紹,這類材料特別適合緩沖裝置或者海綿,人們正在挖掘拉脹材的更多用途。
迄今為止,拉脹性只出現(xiàn)在人造材料中,在自然界里非常罕見。而現(xiàn)在,劍橋大學的研究人員在胚胎干細胞的細胞核中觀察到了拉脹性,這種細胞能夠分化成為任何類型的細胞。
領導這項研究的Dr Kevin Chalut說:“這是一個匪夷所思的發(fā)現(xiàn),令我們非常意外。我們看到,在干細胞分化為特定細胞類型時,它的細胞核表現(xiàn)出了拉脹性,允許干細胞像海綿一樣從周圍吸收必要的材料。據(jù)我所知,這還是在細胞水平上觀察到類似現(xiàn)象,這在自然界中非同尋常。”
研究人員發(fā)現(xiàn),只有當干細胞處于分化過程中時,細胞核才表現(xiàn)出拉脹性能。胚胎干細胞通過這一過程轉變?yōu)榻M織特異性的細胞,例如心臟組織的細胞。
Dr Chalut及其同事在干細胞的分化過程中,用染料處理了細胞核周圍的液體——細胞質。隨后,他們對細胞核進行拉伸,結果發(fā)現(xiàn)此時的細胞核吸收了周圍的染料。這說明拉伸使細胞核擴張成為了多孔結構,這也許是為了從細胞質或環(huán)境中吸收分子,幫助干細胞進行分化。
對于材料科學家和工程師們來說,拉脹材料具有非凡的吸引力。而這項研究暗示了一個拉脹材料的新途徑。目前,絕大多數(shù)拉脹材料是高度有序的,比如拉脹性蜂窩結構等。不過也存在一些無序拉脹材料的例子,例如將揉成一團的紙球拉開時,紙球的周長會發(fā)生擴張。這項研究顯示,在分化過程中,干細胞的核也是一種無序的拉脹材料。
“自然界中有許多值得我們學習的東西,”Dr Chalut補充道。“人們已經深入開發(fā)了拉脹性帶來的*吸收能力,但拉脹材料仍然非常少見,其方式也有待于進一步改進。為此,材料科學家們可以向大自然學習。理解自然形成的拉脹性,可以引導人們找到拉脹材料的新途徑,將這些材料廣泛應用于日常生活。”
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