从威斯康星大学麦迪逊分校在近20年前发现了用途广泛的人类干细胞以来，由于一系列并发症，它们进入市场和临床的道路已经放缓。

胚胎干细胞和诱导性多能干细胞均因其在体内形成任何细胞的能力而受到重视。

威斯康星大学麦迪逊分校的一个团队本周在《自然生物医学工程》杂志上报道说，他们在广泛使用干细胞的道路上已经跨越了主要障碍。生物医学工程学教授威廉·墨菲(William Murphy)和同事埃里克·阮(Eric Nguyen)和威廉·戴利(William Daly)使用他们设计的自动筛选测试，发明了一种全化学替代品，以替代目前用来培养这些脆弱细胞的令人困惑甚至危险的材料。

墨菲说：“我们着手创建一种简单，完全合成的材料，该材料将支持干细胞，而不会产生意想不到的效果和缺乏可重复性的问题。”

干细胞对化学信号作出反应，触发其发展为大脑，肌肉和血管中的专门细胞。在实验室中，研究人员使用一种“底物”材料将细胞固定在适当的位置并发出必要的信号。基质胶(Matrigel)是目前最流行的这些基质，是一种源自小鼠肿瘤的复杂炖菜。墨菲说：“基质胶可以是一种非常强大的材料，因为它包含1,500多种不同的蛋白质，它们可以以多种方式影响细胞行为。Matrigel已被用作瑞士军刀来生长细胞和组装组织，但由于它是一种复杂的材料，因此在可重复性方面存在实质性问题。”

鉴于其生物学起源，Matrigel可以携带病原体或其他危害。

在已经获得两项美国专利的进步中，墨菲的小组开发了新的底物，用于：

-培养用于再生医学的多种用途的干细胞。由于底物完全是由化学物质制成的，因此消除了现有底物中由小鼠蛋白质引起的危险和混乱，并且

-来自干细胞的静脉和动脉的生长，可以用作评估药物毒性或发现影响血管生长的药物(例如通过阻断血管生长“饿死”肿瘤的药物)的试验台。药物对发育中血管的广泛毒性是可能怀孕的妇女无法使用这么多药物的原因之一。源自干细胞的血管细胞还可以提供一种筛选环境化学物质是否具有血管毒性的新方法，这解释了为什么环境保护署与国立卫生研究院共同资助了墨菲的工作。

为了找到一种改进的化学方法，当干细胞变成特殊的细胞时可以容纳并支持这些细胞，墨菲使用机器人仪器将载有100多种材料的阵列喷在载玻片上。他说：“我们开发了一种流程，使我们能够在单张幻灯片上测试一系列材料-每种材料的硬度或附着于干细胞的能力都略有不同。”“它使用液体处理机器人实现了自动化，我们可以在一个月内筛选数百种材料;我们现在可以做一个星期。”

在‘昔日，’墨菲说，每个实验只能够到屏幕约10种材料，这意味着他们目前每周屏幕会采取年。

Stem Pharm的联合创始人兼首席科学官Murphy说，一家名叫Stem Pharm的西澳大学麦迪逊分公司从威斯康星州校友研究基金会获得了该材料的专利许可，并开始将该系统出售给制药公司和科研机构。墨菲说：“越来越多的制药公司将创新外部化，因为在内部，它们没有像以前那样强大的创新能力。”“许多公司对摆脱Matrigel表示了浓厚的兴趣，我们的血管筛查产品已经在多个地点成功进行了beta测试。”

共同负责人墨菲说，为干细胞寻找更好的生长底物似乎比首先鉴定出细胞不那么性感，但这是必须清除的障碍之一，这样这些超柔韧的细胞才能发挥其潜能。威斯康星大学麦迪逊分校的干细胞和再生医学中心。“实现人类干细胞的承诺的下一步涉及更有效地制造细胞本身以及它们产生的组织。我们已经证明，简单的材料可以用作干细胞制造的凿子和锤子。”