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验应用。
在生命体中，细胞依附在周围其他细胞、组织和蛋白质上，并靠它们支撑。细胞的正常环境由细小的纤维、间隙和孔洞组成，氧气、荷尔蒙和营养成分得以通过，而废物可以从里面过滤出来。细胞如果受到化学物质等的刺激，就会在这种天然环境中移动。那么，能不能创造出一种类似于细胞天然生存环境的培养皿呢？
张曙光在论文中说：“30多年来，科学家一直试图人工合成生物高分子微纤维支架，从而模拟三维微型生活环境，但是一直担心它们的降解产物。”然而现有的人工合成高分子生物材料太大，让细胞在它们上面生长如同强迫蜘蛛在摩天大楼的构架上吐丝结网。
张曙光试图解决这个问题，他和同事一直努力让一种名为自组装缩氨酸的细小氨基酸片段能够组成有用的结构。他们发明了一种由蛋白质纳米纤维组成的支架结构，其中每个蛋白质纤维是人的头发丝的1/5000，支架结构中包含的孔洞是针眼的1/20000。
新型的纳米纤维支架是现存培养系统的1/1000，在体积上更接近活细胞自我复制的细胞外基质。而且这种支架可以直接植入人体而没有副作用。研究人员已经能够在这种三维支架上长出健康的成年老鼠的干细胞群落，且没有二维培育系统的缺陷。
这种新型的人工合成结构不仅提供了一幅细胞在体内的生长和行为的精确图片，帮助研究人员更清楚地了解细胞在体内的状况，而且还为再生医学中的组织和组织细胞培养基提供了一种更适宜的微环境，例如皮肤移植、受损脑细胞的神经元修复等。
由于增加了名为活性功能域的修饰氨基酸片段，这种支架结构可以诱使干细胞按照某种期望的方向分化，比方说，分化成为某种身体组织或者向骨髓或其他天然目的地移动。而且，这种活性功能域引入法可以用于研究细胞间的相互作用，细胞迁移，肿瘤和癌症细胞与正常细胞的互动，以及基于细胞的药物测试等多种应用。
“现在终于可以从二维培养皿过渡到能够更好代表组织和器官细胞天然生长环境的培养体系了，”张曙光说，“我相信未来20多年里，所有的细胞培养都将在设计的三维支架上进行，当人们从三维培养基得到结果时，绝大多数细胞生物学的教科书将被改写。”
目前，研究人员们正在用各种细胞测试这种专门设计型支架，包括牙齿细胞、骨细胞、心脏细胞、肝细胞、软骨细胞、皮肤细胞、血细胞、胰脏细胞和动脉形成细胞。(何姣 王丹红)
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