- следење или обележување
- испорака
- скеле / платформи
Некои наночестички се користат од 1990-тите, за апликации како што се козметички / нега на кожата, испорака на лекови и етикетирање. Експериментирањето со различни типови наночестички, како што се квантните точки, јаглеродни наноцевки и магнетни наночестички, на соматски клетки или микроорганизми, обезбеди позадина од која е започнато истражување на матични клетки. Малку е познат фактот дека првиот патент за подготовка на нановофили е снимен во 1934 година. Овие влакна на крајот ќе станат основа на скеле за култура и трансплантација на матични клетки - 70 години подоцна.
Визуелизација на матични клетки со користење на МРИ и SPIO честички
Истражувањата за апликациите на наночестички за магнетна резонанца (МРИ) се туркаат од потребата за следење на терапевтиката на матичните клетки. Чест избор за оваа апликација е суперпарамагнетните наночестички од железо оксид (SPIO), кои го зголемуваат контрастот на МРИ сликите.
Некои железни оксиди веќе се одобрени од страна на ФДА. Различните видови на честички се обложени со различни полимери од надвор, обично јаглени хидрати. Мрежното етикетирање може да се направи со приложување на наночестички на површината на матичните клетки или предизвикување на навлегување на честичката од матичната клетка преку ендоцитоза или фагоцитоза.
Наночестиците помогнаа да се додаде нашето знаење за тоа како матичните клетки мигрираат во нервниот систем.
Обележување со користење квантни точки
Квантните точки (Qdots) се кристали на нано-скала кои испуштаат светлина и се состојат од атоми од групите II-VI од периодниот систем, често инкорпорирајќи кадмиум. Тие се подобри за визуелизација на клетките од одредени други техники како што се бои, поради нивната фотоност и долговечност. Ова, исто така, им овозможува на нивната употреба за проучување на клеточната динамика, додека диференцијацијата на матичните клетки е во тек.
Qdots имаат пократок пат за употреба со матични клетки од SPIO / MRI и досега се користеле само во витро, поради потребата специјалната опрема да ги следи целите животни.
Нуклеотидна испорака за генетска контрола
Генетските контроли, користејќи ДНК или siRNA , се појавуваат како корисна алатка за контролирање на клеточните функции во матичните клетки, особено за насочување на нивната диференцијација. Наночестичките може да се користат за замена на традиционално користените вирусни вектори, како што се ретровирусите, кои се вмешани во предизвикување компликации кај цели организми, како што се индуцирање на мутации кои доведуваат до рак. Наночестиците нудат поефтин, полесно изводлив вектор за трансфекција на матични клетки, со помал ризик од имуногеност, мутагеност или токсичност.
Популарен пристап е да се користат катјонски полимери кои се во интеракција со молекулите на ДНК и РНК. Исто така постои простор за развој на паметни полимери , со карактеристики како што се насочени испораки или закажано ослободување . Јаглеродните наноцевки со различни функционални групи, исто така, се тестирани за доставување на дрога и нуклеинска киселина во клетки на цицачи, но нивната употреба во матичните клетки не е испитувана во голема мера.
Оптимизирање на животната средина на матичните клетки
Значајна област на истражување во истражувањето на матични клетки е онаа на екстрацелуларната средина и како условите надвор од клетката испраќаат сигнали за контрола на диференцијација, миграција, адхезија и други активности. Екстрацелуларниот матрикс (ЕЦМ) , се состои од молекули кои се секретираат од клетките како што се колаген, еластин и протеогликан. Сопственоста на овие екскрети и хемијата на околината што ја создаваат, обезбедуваат насока за активностите на матични клетки.
Наночестичките се користат за да се изработат поинакви моделирани топографии кои го имитираат ЕЦМ, за проучување на нивните ефекти врз матичните клетки.
Голема компликација која се среќава со терапиите со матични клетки е неуспехот на инјектираните клетки да се вградат во целните ткива. Скелестите од наноскоп го подобруваат опстанокот на клетките со помош на процесот на гравирање. Нановолошките отвори од синтетички полимери како поли (млечна киселина) (ПЛА), или природни полимери на колаген, свила протеин или хитозан, обезбедуваат канали за усогласување на матични и прогениторни клетки. Крајната цел е да се утврди кој состав на скеле најдобро ја промовира правилната адхезија и пролиферација на матичните клетки и ја користи оваа техника за трансплантација на матични клетки. Сепак, се чини дека морфологијата на клетките што се одгледуваат на нановолошките може да се разликуваат од клетките што се одгледуваат на други медиуми, а неколку студии кај in vivo биле пријавени.
Токсичност на наночестичките кај матичните клетки
Како и со сите биомедицински откритија, употребата на наночестички за овие апликации in vivo (кај луѓето) бара одобрение од ФДА. Со откривањето на потенцијалот на наночестичките за апликациите на матични клетки, дојде до ескалацијата на побарувачката за клинички испитувања за тестирање на нови откритија и зголемување на интересот за токсичност на наночестици .
Токсичноста на наночестичките на SPIO е проучена во голема мера. Во најголем дел, тие не се појавија токсични, но една студија сугерираше ефект врз диференцијацијата на матичните клетки. Сепак, сè уште постои некаква несигурност дали токсичноста била предизвикана од наночестичките или агенсот / соединението за трансфекција.
Податоците за токсичност за Qdots се ретки, но кои податоци не постојат, сите се согласуваат. Некои студии не пријавуваат негативни ефекти врз морфологијата на матичните клетки, пролиферацијата и диференцијацијата, додека други пријавуваат абнормалности. Разликите во резултатите од тестот може да се припишат на различните композиции на наночестичките или целните клетки, па затоа потребни се многу повеќе истражувања за да се утврди што е безбедно, а што не е, и за какви видови клетки. Она што е познато е дека оксидираниот кадмиум (Cd2 +) може да биде токсичен поради нејзиниот ефект врз митохондриите на клетките. Ова е дополнително комплицирано со ослободување на реактивни видови на кислород за време на деградација на Qdot.
Јаглеродните наноцевки се чини дека се генерално генотоксични, во зависност од нивната форма, големина, концентрација и составот на површината, и може да придонесат за генерирање на реактивни видови на кислород во клетките.
Наночестичките се ветувачки алатки за нови биомедицински техники, поради нивната мала големина и способност за пробивање на клетките. Како напредокот во истражувањето продолжува да придонесува кон нашето знаење за факторите кои ги контролираат функциите на матичните клетки, веројатно ќе бидат откриени нови апликации за наночестички, во соработка со матични клетки. Додека доказите сугерираат дека некои апликации ќе бидат покорисни или побезбедни од другите, постои огромен потенцијал за користење на наночестички за подобрување и подобрување на технологиите на матични клетки.
> Извор:
> Ferreira, L. et al. 2008. Нови можности: Употребата на нанотехнологиите за манипулирање и следење на матични клетки. Мобилни матични клетки 3: 136-146. doi: 10.1016 / j.stem.2008.07.020.