- sekti arba ženklinti
- pristatymas
- pastoliai / platformos
Kai kurios nanodalelės buvo naudojamos nuo praėjusio amžiaus dešimtojo dešimtmečio, tokios programos kaip kosmetikos / odos priežiūros paslaugos, vaistų pristatymas ir ženklinimas. Eksperimentas su skirtingų tipų nanodalelėmis, tokiomis kaip kvantiniai taškai, anglies nanovamzdeliai ir magnetinės nanodalelės, ant somatinių ląstelių ar mikroorganizmų, suteikė pagrindą pradėti kamieninių ląstelių tyrimą. Tai mažai žinomas faktas, kad pirmas patentas nanofiberams paruošti buvo užfiksuotas 1934 metais. Šie pluoštai ilgainiui taptų paminklų pagrindu kamieninių ląstelių kultūrai ir transplantacijai - praėjus 70 metų.
Vizualizuojant kamienines ląsteles naudojant MR ir SPIO daleles
Magnetinio rezonanso tomografijos (MRT) nanodalelių taikymo tyrimus lėmė poreikis stebėti kamieninių ląstelių terapijas. Paprastai šiam taikymui yra superparamagnetinės geležies oksido (SPIO) nanodalelės, kurios sustiprina MRT vaizdų kontrastą.
Kai kuriuos geležies oksidus jau patvirtino FDA. Skirtingų tipų dalelės yra padengtos skirtingais polimerais iš išorės, paprastai angliavandenių. MR ženklinimas gali būti atliekamas pritvirtindamas nanodaleles prie kamieninių ląstelių paviršiaus arba sukeldamas kamieninių ląstelių įsisavinimą per endocitozę arba fagocitozę.
Nanodalelės padėjo mums suprasti, kaip kamieninės ląstelės migruojamos nervų sistemoje.
Ženklinimas naudojant "Quantum Dots"
Kvantiniai taškai (Qdots) yra nano masto kristalai, kurie išskiria šviesą, ir jie susideda iš periodinių lentelių II-VI grupių atomų, dažnai su kadmis. Jie geriau vizualizuoti ląsteles nei kai kurie kiti metodai, tokie kaip dažikliai, dėl jų fotostabumo ir ilgaamžiškumo. Tai taip pat leidžia juos naudoti tyrinėjant ląstelių dinamiką, kol vyksta kamieninių ląstelių diferenciacija.
"Qdots" turi trumpesnį įrašą, skirtą naudoti su kamieninėmis ląstelėmis, negu "SPIO" / "MRI", ir iki šiol buvo naudojami tik in vitro, nes reikalaujama specialios įrangos, leidžiančios juos stebėti su visais gyvūnais.
Nukleotido pristatymas genetinei kontrolei
Genetinis kontrolė, naudojant DNR arba siRNR , tampa naudinga priemone kamieninių ląstelių funkcijoms kontroliuoti , ypač skiriant jų diferencijavimą. Nanodalelės gali būti naudojamos tradiciškai naudojamiems virusiniams vektoriams, pvz., Retrovirusams, pakeisti, kurie sukelia komplikacijų visame organizme, pvz., Sukelia vėžį sukeliančias mutacijas. Nanodalelės yra pigesnis, lengviau pagamintas kamieninių ląstelių transfekcijos vektorius, kurio imunogeniškumo, mutageniškumo ar toksiškumo rizika yra mažesnė.
Populiarus būdas yra naudoti katijoninius polimerus, kurie sąveikauja su DNR ir RNR molekulėmis. Taip pat yra galimybių kurti pažangiuosius polimerus su tokiomis savybėmis kaip tikslinis pristatymas ar planinis išleidimas . Anglies nanovamzdeliai su skirtingomis funkcinėmis grupėmis taip pat buvo išbandyti narkotikų ir nukleorūgščių patekimo į žinduolių ląsteles atvejų, tačiau jų naudojimas kamieninėse ląstelėse nebuvo iš esmės ištirtas.
Kamieninių ląstelių aplinkos optimizavimas
Svarbi kamieninių ląstelių tyrimo sritis - tai netikslinė aplinka ir kaip sąlygos už ląstelės ribų siunčia signalus diferencijavimui, migracijai, sukibimui ir kitai veiklai kontroliuoti. Netikslinė matrica (ECM) susideda iš molekulių, kurias išskleidžia tokios ląstelės kaip kolagenas, elastinas ir proteoglikanas. Šių išskyrų savybės ir jų sukurtos aplinkos chemija suteikia kryptį kamieninių ląstelių veiklai.
Nanodalelės buvo naudojamos skirtingai paryškintoms topografijoms, kurios imituojančios ECM, siekiant ištirti jų poveikį kamieninėms ląstelėms.
Pagrindinė komplikacija, su kuria susiduriama su kamieninių ląstelių terapija, buvo nesugadinta injekcinių ląstelių, skirtų tiksliniams audiniams. Nanoskalkių pastoliai pagerina ląstelių išgyvenimą, prisidedant prie pritraukimo proceso. Nano pluoštai, sukieti iš sintetinių polimerų, tokių kaip poli (pieno rūgštis) (PLA) arba natūralūs kolageno, šilko baltymo ar chitozano polimerai, suteikia kanalų, skirtų kamieno ir progenitorių ląstelėms išlyginti. Galutinis tikslas yra nustatyti, kokia pastolių sudėtis geriausiai skatina tinkamą kamieninių ląstelių sukibimą ir proliferaciją, ir naudoti šią technologiją kamieninių ląstelių transplantacijai. Tačiau atrodo, kad ląstelių, auginamų nanofibriais, morfologija gali skirtis nuo ląstelių, auginamų kitose terpėse, ir buvo pranešta apie keletą in vivo tyrimų.
Toksiškumas nanodalelėms kamieninėms ląstelėms
Kaip ir visuose biomedicinos atradimuose, nanodalelių naudojimas šioms reikmėms in vivo (žmonėms) turi būti patvirtintas FDA. Ištyrus nanodalelių potencialą kamieninių ląstelių panaudojimui, kyla didėjanti klinikinių bandymų, reikalingų išbandyti naujus atradimus ir didėja susidomėjimas nanodalelių toksiškumu, poreikis.
SPIO nanodalelių toksiškumas iš esmės buvo ištirtas. Iš esmės jie nėra toksiški, tačiau vienas tyrimas pasiūlė poveikį kamieninių ląstelių diferenciacijai. Tačiau vis dar yra tam tikrų abejonių, ar toksiškumas buvo susijęs su nanodalelėmis arba transfekcijos agentu / junginiu.
Qdots toksiškumo duomenys yra menki, tačiau kokie duomenys yra ne visi. Kai kurie tyrimai nekelia neigiamo poveikio kamieninių ląstelių morfologijai, proliferacijai ir diferencijavimui, o kiti nurodo, kad yra nenormalumų. Bandymų rezultatų skirtumai gali būti priskiriami skirtingoms nanodalelių arba tikslinių ląstelių kompozicijoms, todėl reikia daugiau mokslinių tyrimų, siekiant nustatyti, kas yra saugu ir kas ne, ir kokių ląstelių tipų. Yra žinoma, kad oksiduotas kadmis (Cd2 +) gali būti toksiškas dėl jo poveikio ląstelių mitochondrijoms. Tai dar labiau apsunkina reaktyvių deguonies formų išsiskyrimas Qdot degradacijos metu.
Atrodo, kad anglies nanovamzdeliai paprastai būna genotoksiški, priklausomai nuo jų formos, dydžio, koncentracijos ir paviršiaus sudėties ir gali prisidėti prie reaktyvių deguonies formų generavimo ląstelėse.
Nanodalelės yra perspektyvios naujų biomedicininių metodų priemonės dėl jų mažo dydžio ir sugebėjimo įsiskverbti į ląsteles. Kadangi mokslinių tyrimų pažanga ir toliau papildo mūsų žinias apie kamieninių ląstelių funkcijų valdymą, tikėtina, kad bus atrasti nauji nanodalelių taikymai kartu su kamieninėmis ląstelėmis. Nors iš įrodymų matyti, kad kai kurios programos pasirodys esančios naudingesnės arba saugesnės nei kiti, yra daug galimybių nanodalelių panaudojimui kamieninių ląstelių technologijų tobulinimui ir tobulinimui.
> Šaltinis:
> Ferreira, L. et al. Naujos galimybės: nanotechnologijų naudojimas kamieninių ląstelių manipuliavimui ir stebėjimui. Ląstelių kamieninių ląstelių 3: 136-146. doi: 10.1016 / j.stem.2008.07.020.