组织工程涉及使用移植物或支架来帮助细胞再生，它正在成为治疗体积肌肉损失(VML)的关键医疗实践，VML是一种大量肌肉组织损失超出身体自然再生能力的疾病。为了改善手术效果，传统的肌肉移植正在让位于人造支架材料，其中MXene纳米颗粒(NP)脱颖而出，成为一种有前途的选择。

MXeneNP是主要由过渡金属碳化物和氮化物组成的二维材料。它们具有高导电性，可以容纳多种功能基团，并具有促进细胞相互作用和肌肉生长的堆叠结构。虽然实验室已经进行了实际演示，展示了它们促进骨骼肌重建的能力，但其具体机​​制仍不清楚。

为了弥补这一差距，釜山国立大学解剖学系和生物医学信息学系的YunHakKim副教授与釜山国立大学认知机电工程系的SuckWonHong教授和Dong-WookHan教授一起开发了含有MXeneNP的纳米纤维基质作为脚手架。他们使用DNA测序来揭示MXeneNP激活的基因和生物途径，以帮助肌肉再生。

这些研究结果发表在Nano-MicroLetters上，标志着使用MXene支架治疗肌肉损伤的重大进步。

金教授解释说：“这一发现为利用这些材料来增强受伤或损伤后肌肉组织再生的功效提供了一条前瞻性途径。”

在初始阶段，该团队创建了一种纳米纤维PCM基质，其中含有聚丙交酯-ε-己内酯(P)、胶原蛋白(C)和Ti3C2TxMXene纳米颗粒(M)增强。为了确定MXeneNP对肌肉生长的具体影响，他们准备了三种对照：原始PLCL(P)、含有胶原蛋白的PLCL(PC)和含有MXene的PLCL(PM)。在诱导体积肌肉损失的小鼠模型上测试所有支架后，研究人员观察到，与其他组相比，经过PCM治疗的小鼠的肌肉细胞总数显着增加。

为了了解MXene纳米颗粒(NP)如何在分子水平上影响肌肉再生和生长，研究人员将C2C12成肌细胞(肌肉细胞的前体)引入到PC和PCM基质上。目的是分析两个基质之间基因表达水平的差异。在PCM基质中，诱导型一氧化氮合酶(iNOS)和血清/糖皮质激素调节激酶1(SGK1)的产生量增加，这两种蛋白质与钙信号传导和肌肉再生密切相关。

这些结果表明MXene促进细胞周围钙离子(Ca2+)沉积。细胞内Ca2+水平升高会触发产生iNOS和SGK1蛋白的基因激活。SGK1影响mTOR-AKT通路，促进细胞增殖、存活和肌生成(成肌细胞向肌纤维的转化)。同时，iNOS会增加一氧化氮(NO)的产生，有助于成肌细胞增殖和肌纤维融合。

综合作用导致成熟肌肉组织的发育。对齐的PCM纳米纤维基质为细胞内生化信号传导提供生物物理线索，指导生肌行为。这一发现有助于我们了解MXene肌肉再生的潜力，并有望改进支架设计以进一步增强这一过程。