- követés vagy címkézés
- kézbesítés
- állvány / állványok
Egyes nanorészecskék már az 1990-es évek óta használatban vannak, például kozmetikai / bőrápoló, gyógyszerkészítmény és címkézéshez. Különféle típusú nanorészecskékkel , például kvantumpontokkal, szén nanocsövekkel és mágneses nanorészecskékkel, szomatikus sejtekkel vagy mikroorganizmusokkal végzett kísérletezéssel szolgáltattak hátteret, amelyből az őssejtkutatás indult. Kevéssé ismert tény, hogy az első szabadalom a nanofibre-ek előállításához 1934-ben rögzült. Ezek a rostok végül az őssejt-kultúra és a transzplantáció alapjainak lettek volna alapulni - 70 évvel később.
Az őssejtek ábrázolása az MRI és az SPIO részecskék használatával
A nanorészecskék mágneses rezonancia leképezésre (MRI) történő alkalmazására vonatkozó kutatásokat az őssejt-terápiák nyomon követésének szükségessége okozta. Ennek az alkalmazásnak közös választéka a szuperparamágneses vas-oxid (SPIO) nanorészecskék, amelyek fokozzák az MRI-képek kontrasztját.
Néhány vas-oxidot az FDA már jóváhagyott. A különféle szemcsék különböző külső polimerekkel, általában szénhidrátokkal vannak bevonva. Az MRI jelölést úgy lehet elvégezni, hogy a nanorészecskéket az őssejt felszínére helyezi, vagy a részecsket az őssejtbe az endocitózis vagy a fagocitózis révén felveszi.
A nanorészecskék hozzájárultak ahhoz, hogy tudatában lássuk, hogyan válnak az őssejtek az idegrendszerben.
Címkézés kvantum pontok használatával
A kvantumpontok (Qdots) olyan nanoméretű kristályok, amelyek fényt bocsátanak ki, és amelyek az időszakos tábla II-VI. Csoportjában található atomokból állnak, gyakran kadmiumot tartalmaznak. Jobbak a sejtek vizualizálásához, mint bizonyos más technikákhoz, például színezékekhez, fotostabilitásuk és hosszú élettartamuk miatt. Ez lehetővé teszi a sejtdinamika tanulmányozását is, míg az őssejtek differenciálása folyamatban van.
A Qdots rövidebb eredményekkel rendelkezik az őssejtekhez való alkalmazásra, mint az SPIO / MRI, és csak eddig in vitro használtak, mivel a speciális berendezések követése teljes állatokban történt.
Nukleotidszállítás a genetikai kontrollhoz
A DNS-t vagy siRNS- t használó genetikai kontrollok hasznos eszközként szolgálnak az őssejtekben a sejtek funkcióinak szabályozására , különösen a differenciálódás irányítására. A nanorészecskék fel lehet használni a hagyományosan használt vírusvektorok, például a retrovírusok helyettesítésére, amelyek komplikációkat okoznak az egész szervezetben, például rákot kiváltó mutációk kiváltásához. A nanorészecskék olcsóbb, könnyebben előállítható vektorot kínálnak az őssejtek transzfekciójához, kisebb az immunogenitás, mutagenitás vagy toxicitás kockázata.
A népszerű megközelítés olyan kationos polimerek alkalmazása, amelyek kölcsönhatásba lépnek a DNS és RNS molekulákkal. Szintén lehetőség van intelligens polimerek kifejlesztésére, olyan jellemzőkkel, mint a célzott szállítás vagy tervezett kibocsátás . Különféle funkcionális csoportokkal rendelkező szén nanocsöveket is vizsgáltunk a hatóanyag és a nukleinsav bejuttatására emlőssejtekbe, de őssejtekben való alkalmazását nem vizsgálták nagymértékben.
Az őssejt-környezet optimalizálása
Az őssejtkutatás jelentős területe az extracelluláris környezeté, és a sejten kívüli állapotok hogyan jeleznek jeleket a differenciálódás, a migráció, az adhézió és más tevékenységek szabályozására. Az extracelluláris mátrix (ECM) sejtek által választott molekulákból áll, mint például a kollagén, az elasztin és a proteoglikán. Ezeknek a kiválasztásoknak és az általuk létrehozott környezet kémiai tulajdonságainak köszönhetően az őssejt-aktivitást irányítják.
A nanorészecskéket különböző módon mintázott topográfiák tervezésére használják, amelyek utánozzák az ECM-et az őssejtekre gyakorolt hatásuk tanulmányozására.
Az őssejtes terápiákkal kapcsolatban tapasztalt komoly szövődmény az volt, hogy az injektált sejtek a célszövetekbe beágyazódtak. A nanoméretű állványok javítják a sejtek túlélését azáltal, hogy elősegítik a felépülés folyamatát. A szintetikus polimerekből, például poli (tejsavból) (PLA) vagy természetes kollagén, selyemfehérje vagy kitozán polimerekből készült nanoszálak biztosítják a szár és a progenitor sejtek összehangolására szolgáló csatornákat. A végső cél annak meghatározása, hogy az állványzat összetétele legjobban elősegíti-e az őssejtek megfelelő tapadását és proliferációját, és ezt a technikát őssejt-transzplantációra használja. Azonban úgy tűnik, hogy a nanofibliensen termesztett sejtek morfológiája eltérhet a más táptalajon tenyésztett sejtektől, és kevés in vivo vizsgálatban is beszámoltak.
Nanorészecske-toxicitás őssejtekre
Mint minden biomedikai felfedezés esetében, az ilyen alkalmazásokban in vivo nanorészecskék használata (emberekben) az FDA jóváhagyását igényli. A nanorészecskéknek az őssejt-alkalmazásokban rejlő potenciál felfedezésével egyre növekvő igény mutatkozik a klinikai vizsgálatokban az új felfedezések tesztelésére és a nanorészecskék toxicitásának fokozódására.
Az SPIO nanorészecskék toxicitását nagymértékben tanulmányozták. A legtöbb esetben nem jelentettek toxikusnak, de egy tanulmány szerint az őssejtek differenciálódására gyakorolt hatást. Azonban még mindig van bizonyos bizonytalanság, hogy a nanorészecskék vagy a transzfekciós ágens / vegyület okozta-e a toxicitást.
A Qdots toxicitási adatai szűkösek, de a rendelkezésre álló adatok nem egyeznek meg. Egyes tanulmányok nem mutatnak káros hatásokat az őssejt-morfológiára, a proliferációra és a differenciálódásra, míg mások jelentenek abnormalitást. A vizsgálati eredményekben mutatkozó különbségek a nanorészecskék vagy a célsejtek különböző összetételeinek tulajdoníthatók, ezért sokkal több kutatásra van szükség annak megállapításához, hogy mi biztonságos és mi nem, valamint milyen típusú sejtek. Ismeretes, hogy az oxidált kadmium (Cd2 +) mérgező lehet a sejtek mitokondrióira gyakorolt hatása miatt. Ezt tovább bonyolítja a Qdot lebomlása során a reaktív oxigénfajták felszabadulása.
A szén nanocsövek általában formában, méretben, koncentrációban és felületi összetételükben genotoxikusnak tűnnek, és hozzájárulhatnak a reaktív oxigénfajták termelődéséhez a sejtekben.
A nanorészecskék ígéretes eszközöket jelentenek az új biomedikai technikák számára, mivel kis méretük és a sejtek behatolásának képessége áll. Ahogy a kutatás folytatja az őssejtfunkciókat befolyásoló tényezők ismereteinek bővítését, valószínű, hogy új nanorészecskék alkalmazásait, őssejtekkel együtt fogják felfedezni. Bár a bizonyítékok arra utalnak, hogy egyes alkalmazások hasznosnak vagy biztonságosabbnak bizonyulnak, mint mások, a nanorészecskék óriási potenciállal rendelkeznek az őssejt-technológiák fejlesztése és javítása érdekében.
> Forrás:
> Ferreira, L. és mtsai. 2008. Új lehetőségek: A nanotechnológiák használata az őssejtek manipulálására és nyomon követésére. Cell Stem Cell 3: 136-146. doi: 10.1016 / j.stem.2008.07.020.