- sledenje ali označevanje
- dostava
- oder / ploščadi
Nekateri nanodelci se uporabljajo že od devetdesetih let, za aplikacije, kot so dostava kozmetičnih sredstev / kože, dostava zdravil in označevanje. Eksperimentiranje z različnimi vrstami nanodelcev , kot so kvantne pike, ogljikove nanocevke in magnetne nanodelce, na somatskih celicah ali mikroorganizmih, je zagotovilo ozadje, s katerega se je začelo raziskovanje izvornih celic. Manj znano dejstvo je, da je bil prvi patent za pripravo nanofibresov zabeležen leta 1934. Ta vlakna bi sčasoma postala temelj odrah za kulturo in transplantacijo matičnih celic - več kot 70 let kasneje.
Vizualizacija izvornih celic z uporabo MRI in delcev SPIO
Raziskave uporabe nanodelcev za slikanje z magnetno resonanco (MRI) so bile potisnjene s potrebo po sledenju terapevticam matičnih celic. Skupna izbira za to aplikacijo je superparamagnetni nanodelci železovega oksida (SPIO), ki povečujejo kontrast slik MRI.
Nekatere železove okside je že odobrila FDA. Različne vrste delcev so obložene z različnimi polimeri na zunanji strani, ponavadi ogljikovi hidrati. Označevanje MRI se lahko opravi tako, da se nanodelci nanesejo na površino matičnih celic ali povzročijo absorpcijo delcev s pomočjo matične celice skozi endocitozo ali fagocitozo.
Nanodelci so pripomogli k dodatnemu znanju o tem, kako se matične celice selijo v živčni sistem.
Označevanje z uporabo kvantnih pik
Kvantne pike (Qdots) so nano-obsegni kristali, ki oddajajo svetlobo in so sestavljeni iz atomov iz skupin II-VI periodne tabele, ki pogosto vsebujejo kadmij. Bolje so, da vizualizirajo celice kot nekatere druge tehnike, kot so barve, zaradi njihove fotostabilnosti in dolgoživosti. To omogoča tudi njihovo uporabo pri proučevanju celične dinamike, medtem ko poteka diferenciacija matičnih celic.
Qdots imajo krajšo zgodovino za uporabo s izvornimi celicami kot SPIO / MRI in so se doslej uporabljali samo in vitro zaradi zahteve po posebni opremi za sledenje pri celih živalih.
Nukleotidna dostava za genetski nadzor
Genetske kontrole, ki uporabljajo DNA ali siRNA , se pojavljajo kot uporabno orodje za nadzor celičnih funkcij v izvornih celicah, zlasti za usmerjanje njihove diferenciacije. Nanodelce lahko nadomestimo tradicionalno uporabljene virusne vektorje, kot so retrovirusi, ki so bili vpleteni v povzročanje zapletov v celih organizmih, kot so mutacije, ki vodijo k raku. Nanodelci ponujajo cenejši, lažji produktivni vektor za transfekcijo izvornih celic, z manjšim tveganjem imunogenosti, mutagenosti ali strupenosti.
Popularni pristop je uporaba kationskih polimerov, ki interagirajo z molekulami DNA in RNA. Obstaja tudi prostor za razvoj pametnih polimerov s funkcijami, kot je ciljna dostava ali predvidena izdaja . Na ogljikove nanocevke z različnimi funkcionalnimi skupinami smo testirali tudi dostavo zdravila in nukleinske kisline v celice sesalcev, vendar njihova uporaba v matičnih celicah v veliki meri ni raziskana.
Optimiziranje okolja izvornih celic
Pomembno področje raziskav na področju raziskav izvornih celic je v zunajceličnem okolju in kako razmere zunaj celice pošiljajo signale za nadzor diferenciacije, migracije, adhezije in drugih dejavnosti. Ekstracelularni matriks (ECM) sestavljajo molekule, ki jih izločajo celice, kot so kolagen, elastin in proteoglikan. Lastnosti teh izločkov in kemije okolja, ki jih ustvarjajo, zagotavljajo smer delovanja za izvorne celice.
Nanodelci so bili uporabljeni za inženiranje različno vzorčenih topografij, ki posnemajo ECM, za proučevanje njihovih učinkov na matične celice.
Glavna zapletenost s terapijami z matičnimi celicami je bila neuspeh vbrizganih celic, da bi se lahko lotili tkiv. Nanosalni odri izboljšajo preživetje celic s pomočjo postopka vlečenja. Nanofibriji iz sintetičnih polimerov, kot so poli (mlečna kislina) (PLA) ali naravni polimeri kolagena, beljakovin svile ali hitozana, zagotavljajo kanale za poravnavo izvornih in progenitorskih celic. Končni cilj je določiti, kateri sestavek odra najbolje spodbuja pravilno adhezijo in proliferacijo matičnih celic, in to tehniko uporabimo za transplantacije izvornih celic. Vendar pa se zdi, da se morfologija celic, ki se gojijo na nanofibrijih, lahko razlikuje od celic, gojenih na drugih medijih, in poročali o nekaj študijah in vivo.
Strupenost nanodelcev na matične celice
Kot pri vseh biomedicinskih odkritjih, uporaba nanodelcev za te aplikacije in vivo (pri ljudeh) zahteva odobritev FDA. Z odkritjem potenciala nanodelcev za aplikacije matičnih celic se je povečalo povpraševanje po kliničnih preskušanjih, da bi testirali nova odkritja in povečali zanimanje za toksičnost nanodelcev .
Toksičnost nanodelcev SPIO je bila preučevana v veliki meri. Večinoma se niso pojavili kot strupeni, vendar je ena študija predlagala učinek na diferenciacijo matičnih celic. Vendar je še vedno nekaj negotovosti, ali so toksičnost povzročili nanodelci ali transfekcijski agent / spojina.
Podatki o strupenosti za Qdots so redki, vendar se vsi podatki ne strinjajo. Nekatere študije ne poročajo o škodljivih učinkih na morfologijo, proliferacijo in diferenciacijo izvornih celic, medtem ko druge poročajo o abnormalnosti. Razlike v rezultatih testov bi lahko pripisali različnim sestavkom nanodelcev ali ciljnih celic, zato je potrebno veliko več raziskav, da bi ugotovili, kaj je varno in kaj ne, in za katere vrste celic. Znano je, da je oksidiran kadmij (Cd2 +) lahko strupen zaradi njegovega vpliva na mitohondrije celic. To je še bolj zapleteno s sproščanjem reaktivnih vrst kisika med razgradnjo Qdot.
Zdi se, da so ogljikove nanocevke na splošno genotoksične, odvisno od njihove oblike, velikosti, koncentracije in površinske sestave ter lahko prispevajo k generativnemu reaktivnim vrstam kisika v celicah.
Nanodelci so obetavna orodja za nove biomedicinske tehnike, zaradi majhne velikosti in sposobnosti prodiranja celic. Ker napredek pri raziskavah še naprej dopolnjuje naše znanje o dejavnikih, ki uravnavajo funkcije matičnih celic, je verjetno, da bodo odkrili nove aplikacije za nanodelce, skupaj s izvornimi celicami. Medtem ko dokazi kažejo, da se bodo nekatere aplikacije izkazale za bolj uporabne ali varnejše od drugih, obstaja ogromen potencial za uporabo nanodelcev za izboljšanje in izboljšanje tehnologij matičnih celic.
> Vir:
> Ferreira, L. in sod. 2008. Nove možnosti: uporaba nanotehnologij za manipulacijo in sledenje izvornih celic. Matična celica celice 3: 136-146. doi: 10.1016 / j.stem.2008.07.020.