随着世界人口的增加,人工培育或实验室培育的肉类(在实验室条件下生长的动物肌肉和脂肪细胞)已成为满足未来蛋白质需求的潜在方式。可食用、廉价的植物蛋白可用于培养这些细胞培养物。现在,ACS 生物材料科学与工程的研究人员报告说,非过敏性小麦蛋白麦谷蛋白成功地生长了横纹肌层和扁平脂肪层,它们可以结合起来产生类似肉的质地。
培养的细胞需要一个底座或支架来粘附以生产实验室培育的肉。植物蛋白是支架的有吸引力的候选者,因为它们是可食用的、丰富的且廉价的。先前的研究人员已经表明,由麦谷蛋白制成的植物基薄膜是培养牛骨骼肌细胞的成功基础。但为了使这种技术产生一种有前途的类似肉类的替代品,肌肉细胞需要形成对齐的纤维,类似于真实组织中的纹理。
此外,脂肪需要包含在 3D 结构中,以复制传统肉制品的成分。为了利用麦谷蛋白(麸质中的一种蛋白质,患有乳糜泻或麸质敏感性的人通常不会对其产生反应),Ya Yao、John Yuen, Jr.、Chunmei Li、David Kaplan 及其同事希望开发植物基薄膜用它来生长有纹理的肌肉细胞和脂肪层。
研究人员从小麦面筋中分离出麦谷蛋白,并形成平坦和脊状图案的薄膜。然后他们将发育成骨骼肌的小鼠细胞沉积在蛋白质基底上,并将细胞覆盖的薄膜孵育两周。细胞在平面和脊状薄膜上生长和增殖。正如预期的那样,与在明胶制成的对照膜上生长的细胞相比,基于麦谷蛋白的膜的性能较差但足够。
研究人员表示,必须做进一步的工作来改善细胞附着在植物基薄膜上的方式,以更接近动物源性生物材料上的生长。在培养的第二周,图案薄膜上的细胞形成长的平行束,再现了动物肌肉的纤维结构。
在另一项测试中,产生脂肪组织的小鼠细胞被沉积在平坦的麦谷蛋白薄膜上。在孵化期间,随着细胞增殖和分化,它们产生可见的脂质和胶原蛋白沉积物。