2022年9月18日，東南大學首席教授柴人傑團隊在國際著名期刊Advanced Science (IF=17.521)上在線發表了題為“Ti3C2TxMXene Composite 3D Hydrogel Potentiates mTOR signaling to Promote the Generation of Functional Hair Cells in Cochlea Organoids”的研究論文。在本研究中，研究人員發現了促進耳蝸類器官（Cochlea-Orgs）毛細胞再生的新方法，并闡明了MXene促進功能性毛細胞再生的新機制。柴人傑教授為本論文唯一通訊作者。柴人傑教授課題組博士生張重為該論文的第一作者，博士生高珊和胡楊楠為該論文的共同第一作者。論文鍊接：https://doi.org/10.1002/advs.202203557。
聽覺上皮是由具有機械感覺能力的毛細胞（hair cells）和非感覺能力的支持細胞（supporting cells）組成的。毛細胞感知由聲波或物理運動引起的機械振動并轉化為生物信号，經過神經元傳遞到聽覺皮層，産生聽覺。耳蝸毛細胞的退化是感音神經性聽力損失的主要誘因，成年人的内耳毛細胞一旦損失，無法再生。據世界衛生組織報道（WHO），感音神經性聽力損失已經成為全球最常見的健康問題之一，在老年群體中尤其嚴重。因此，毛細胞再生的相關研究對治療聽力損失至關重要。
本研究中，利用Ti3C2TxMXene調節了Matrigel水凝膠的理化特征，表現出優異的生物相容性。研究發現MXene-Matrigel複合水凝膠能夠調節耳蝸類器官（Cochlea-Orgs）的生長，尤其是促進耳蝸類器官毛細胞的再生和成熟。與Matrigel中的毛細胞相比，MXene-Matrigel中再生的毛細胞表現出更好的電生理特性，一些特征不亞于體内原位毛細胞。研究人員進一步闡明了MXene-Matrigel通過激活mTOR信号通路以促進毛細胞的再生，而抑制mTOR信号通路會抑制毛細胞的分化。此外，本研究還開發了耳蝸類器官和蝸軸神經元的共培養體系，并應用MXene-Matrigel促進了再生毛細胞與螺旋神經節神經元（SGNs）建立神經支配，以及提高突觸的形成效率。本研究克服了傳統類器官培養系統的一些局限性，促進了耳蝸類器官發育、成熟和毛細胞體外再生方面的研究。
本研究得到了中國科學院“器官重建與制造”A類戰略性先導科技專項、國家重點研發計劃幹細胞及轉化研究重點專項、國家自然科學基金面上項目等的資助。
