生物帮想象一下要去给外科医生换一个患病或受伤的器官，以进行功能齐全的实验室种植的替换手术。这仍然是科幻小说，而不是现实，因为今天的研究人员努力将细胞组织成我们的身体可以自己掌握的复杂3D排列。
在实验室生长的器官和组织的道路上，有两个主要的障碍需要克服。第一种是使用可在其中生长细胞的生物相容性3D支架。第二种方法是用正确配置的生化信息装饰支架，以触发所需器官或组织的形成。
朝着将这种希望变成现实的重要一步，华盛顿大学的研究人员开发了一种技术，可以利用影响细胞行为的基于蛋白质的生化信息来修饰天然存在的生物聚合物。他们的方法于1月18日当周在《美国国家科学院院刊》上发表，该方法使用近红外激光触发蛋白质信息与由生物聚合物(如胶原蛋白)制成的支架的化学粘附，胶原蛋白是遍布我们整个人体的结缔组织身体。
威斯康星大学化学工程和生物工程学副教授Cole DeForest说，哺乳动物细胞对3D支架中粘附的蛋白质信号的反应达到了预期。这些生物支架上的蛋白质触发了细胞内消息传递途径的变化，从而影响细胞的生长，信号传导和其他行为。
DeForest表示，这些方法可能构成以生物为基础的支架的基础，这些支架有一天可能使功能性实验室生长的组织成为现实，他也是西澳大学分子工程与科学研究所以及西澳大学干细胞与再生医学研究所的教职员工。
DeForest说：“这种方法为我们提供了我们一直在等待的机会，以更好地控制天然衍生生物材料的细胞功能和命运-不仅在三维空间内，而且随着时间的流逝。”“此外，它利用了可以在4D中进行控制的极其精确的光化学，同时又独特地保留了蛋白质功能和生物活性。”
DeForest在该项目上的同事是第一作者，前UW化学工程和生物工程博士后研究员Ivan Batalov，以及合著者Kelly Stevens，他是UW生物工程以及实验室医学和病理学的助理教授。
他们的方法是该领域的第一个方法，它在空间上控制天然存在的生物材料内部的细胞功能，而不是合成衍生的材料。包括DeForest在内的数个研究小组已开发出基于光的方法，以利用蛋白质信号修饰合成支架。但是天然生物聚合物对于组织工程而言可能是更有吸引力的支架，因为它们天生具有细胞用于结构，通讯和其他目的所依赖的生化特性。
DeForest说：“像胶原蛋白这样的天然生物材料固有地包含许多与天然组织中发现的相同的信号提示。”“在许多情况下，这些类型的材料通过向细胞提供与在体内会遇到的信号相似的信号，使细胞'更快乐'。”
他们研究了两种类型的生物聚合物：胶原蛋白和纤维蛋白，一种参与血液凝固的蛋白质。他们将它们组装成称为水凝胶的充满液体的支架。
研究小组添加到水凝胶中的信号是蛋白质，它是细胞的主要信使之一。蛋白质有多种形式，它们都有自己独特的化学特性。结果，研究人员设计了他们的系统，采用了一种将蛋白质附着到水凝胶上的通用机制，即两个化学基团(烷氧基胺和醛)之间的结合。在水凝胶组装之前，他们用烷氧基胺基团修饰了胶原蛋白或纤维蛋白前体，并用“笼”将其物理封闭，以防止烷氧基胺过早反应。可以使用紫外线或近红外激光将笼子移开。
