伊利诺伊大学的研究人员在一项新研究中发现，在有沟纹的平台上生长肌肉组织有助于神经元更有效地与肌肉整合，这是实验室中工程化肌肉能够像人体中的肌肉一样作出反应并起作用的要求。

这种具有整合神经的工程肌肉在重建和康复医学以及工程生物机器或机器人中具有应用。

化学和生物分子工程学教授Hyunjoon Kong说：“通过这种方法，我们可以在体外构造肌肉，使其像人的肌肉一样做出反应。”人们通常只培养没有神经元的肌肉细胞。这样做很简单。但是神经元很难整合并与肌肉通讯，以使其发挥功能和响应。”

Kong与生物工程学教授，工程学院院长Rashid Bashir共同主持了这项研究。巴希尔和孔也隶属于伊利诺伊大学医学院。

研究人员的目标是创造一种能在身体中响应神经递质的肌肉，而不是依靠额外的电刺激或化学刺激。研究人员说，尽管其他小组已经证明工程肌具有某种神经整合，称为神经支配，但其功能和反应却受到限制。

伊利诺伊州小组改变了他们在其上孵育肌肉的表面，以查看拓扑结构是否影响了肌肉的生长，功能或神经支配。研究人员将老鼠的肌肉组织生长在越来越粗糙的表面上，然后用预备成为神经元的干细胞播种肌肉，并观察神经如何形成并与肌肉整合。

他们发现，在平坦的表面上，肌肉组织缺乏组织，神经无法有效穿透。研究的第一作者，研究生克莱尔(Eunkyung)Ko说，但是，表面越开槽，肌肉纤维越有序生长，神经元与肌肉的整合就越成功。

“如果您考虑肌肉的生理特性，那就非常一致了。有很多纤维捆在一起。带凹槽的基底为我们的天然骨骼肌提供了类似的环境，因此它可以帮助细胞排列并像真实的肌肉一样形成束。这些对齐的束还会引导神经元沿着神经组织延伸并进入肌肉组织。这为他们提供了成长的途径。”

然后，研究人员测试了受神经支配的肌肉对两种神经递质的反应，两种神经递质是向神经细胞发出信号的天然化学物质，一种刺激活动，另一种抑制活动。在凹槽表面上生长的组织反应最灵敏。

“如果肌肉和神经元共同起作用，则肌肉应在接触刺激神经元的化学物质时收缩，而在接触抑制剂时停止。我们做到了，”孔说。“我们是第一个证明我们的肌肉功能正常并且对这些化学物质的反应比其他化学物质更好的人。”

研究人员计划在人类肌肉和神经细胞的实验中改进其带凹槽的基底。他们希望将其方法开发为药物筛选和肌肉损伤或损伤患者组织工程的平台。

“当肌肉受损时，神经之间通常也会有缝隙。这会导致肌肉变弱和变小。因此，对于损伤治疗，重要的是让神经元重新支配肌肉。”“我们可以使用患者自己的细胞来工程肌肉样品，以筛选哪些药物可以增强神经元向肌肉的再引入。我们可以测试各种生长因子或蛋白质，然后观察它们对神经元一起再生肌肉的好处。”

研究人员还计划利用神经支配的肌肉来驱动微型生物机器或生物机器人。巴希尔说，巴希尔组织开发了由肌肉组织提供动力的生物机器人，该机器人对电和光作出反应，与神经元的整合将使这些机器具有感应能力，从而可以提供方向信息，例如，朝着环境毒素中和。