- праћење или етикетирање
- испорука
- скеле / платформе
Одређени наноцелици се користе од деведесетих година прошлог века, за апликације попут козметичке / кожне неге, испоруке лекова и етикетирања. Експериментисање са различитим врстама наночестица, као што су квантне тачке, угљеничне наноцеви и магнетне наночестице, на соматским ћелијама или микроорганизмима, обезбедило је позадину из које је покренуто истраживање матичних ћелија. Мало је позната чињеница да је први патент за припрему нанофибера забележен 1934. године. Ова влакна би на крају постала темељ скеле за културу и трансплантацију матичних ћелија - 70 година касније.
Визуелизација матичних ћелија помоћу МРИ и СПИО честица
Истраживање примене наночестица за магнетну резонанцу (МРИ) потиснуо је потреба да се прати терапеутика матичних ћелија. Заједнички избор за ову примену су суперпарамагнетни наноцелици од жељезног оксида (СПИО), који повећавају контраст МРИ слика.
Неке гвоздене оксиде су већ одобрене од стране ФДА. Различите врсте честица су обложене различитим полимерима споља, углавном угљеним хидратима. Означавање МРИ може се извршити додавањем наноделаца на површину матичних ћелија или изазивањем узимања честица матичним ћелијама кроз ендоцитозу или фагоцитозу.
Наноделци су допринели додатним знањима о томе како се матичне ћелије мигрирају у нервни систем.
Означавање помоћу квантних тачака
Квантне тачке (Кдотс) су кристали нано-скале који емитују светлост и састоје се од атома из група ИИ-ВИ периодне таблице, често садрже кадмијум. Боље су за визуелизацију ћелија него одређене друге технике као што су боје, због њихове фотостабилности и дуговечности. Ово такође омогућава њихово кориштење за проучавање ћелијске динамике док је у питању диференцијација матичних ћелија.
Кдотс имају краћу евиденцију за употребу са матичним ћелијама од СПИО / МРИ и до сада су коришћени само ин витро, због потребе да се њихова специјална опрема прати код целих животиња.
Нуклеотидна испорука за генетску контролу
Генетске контроле, користећи ДНК или сиРНА , појављују се као корисно средство за контролу ћелијских функција у матичним ћелијама, посебно за усмеравање њихове диференцијације. Наноделци се могу користити за замјену традиционално коришћених вирусних вектора, као што су ретровируси, који су укључени у изазивање компликација у цијелим организмима као што су индуцирање мутација које доводе до рака. Наноделци нуде јефтинији, лакши продуктивни вектор за трансфекцију матичних ћелија, са мањим ризиком од имуногености, мутагености или токсичности.
Популаран приступ је коришћење катионских полимера који међусобно делују са молекулима ДНК и РНК. Постоји простор за развој паметних полимера , са карактеристикама као што су циљана испорука или заказано издање . Карбонске наноцевке са различитим функционалним групама такође су тестиране на испоруку лекова и нуклеинске киселине у ћелије сисара, али њихова употреба у матичним ћелијама није у великој мјери истражена.
Оптимизација окружења матичних ћелија
Значајна област студије у истраживању матичних ћелија је она из екстрацелуларног окружења и како услови изван ћелије шаљу сигнале за контролу диференцијације, миграције, адхезије и других активности. Екстрацелуларна матрица (ЕЦМ) , састоји се од молекула излучених од ћелија као што су колаген, еластин и протеогликан. Карактеристике ових излучивања и хемије животне средине коју стварају пружају смернице за активности матичних ћелија.
Наноделци су коришћени за инжењеринг различито узоркованих топографија које имитирају ЕЦМ, за проучавање њихових ефеката на матичне ћелије.
Главна компликација са терапијама матичних ћелија била је неуспјех ћелија које су убризгавале у циљање ткива. Наношке скеле побољшавају преживљавање ћелија помоћу процеса гравирања. Нанофибрирају из синтетичких полимера као што су поли (млечна киселина) (ПЛА) или природни полимери колагена, свилених протеина или хитозана, обезбеђују канале за поравнање стемова и прогениторских ћелија. Крајњи циљ је да одреди који састав скеле најбоље промовира адхезију и пролиферацију матичних ћелија и користи ову технику за трансплантацију матичних ћелија. Међутим, чини се да се морфологија ћелија одрастаних на нанофибрима може разликовати од ћелија одраслих на другим медијима, а неколико ин виво студија је пријављено.
Токсичност нанопартикла матичним ћелијама
Као и код свих биомедицинских открића, употреба нанопартија за ове примене ин виво (код људи) захтева одобрење ФДА. Откривањем потенцијала наночестица за примену матичних ћелија дошло је до ескалације потражње за клиничким испитивањима ради тестирања нових открића и повећања интереса за токсичност нанопартикла .
Токсичност наночестица СПИО је у великој мјери проучавана. У већини случајева нису се појавили као токсични, али једна студија је предложила ефекат на диференцијацију матичних ћелија. Међутим, и даље постоји нека неизвесност да ли је токсичност проузрокована наноделцима или трансфекционим агенсом / једињењем.
Подаци о токсичности за Кдотс су оскудни, али који подаци се не слажу сви. Неке студије не показују штетне ефекте на морфологију матичних ћелија, пролиферацију и диференцијацију, док други извјештавају о абнормалностима. Разлике у резултатима теста могу се приписати различитим композицијама наночестица или циљних ћелија, па је потребно много истраживања да би се утврдило шта је сигурно, а шта није, и за које врсте ћелија. Оно што је познато је да оксидовани кадмијум (Цд2 +) може бити токсичан због свог дејства на митохондријске ћелије. Ово је додатно компликовано ослобађањем реактивних врста кисеоника током деградације Кдот.
Изгледа да су угљене наноцеви углавном генотоксични, у зависности од њиховог облика, величине, концентрације и састава површине и могу допринијети стварању реактивних врста кисеоника у ћелијама.
Наноделци су обећавајући алати за нове биомедицинске технике, због њихове мале величине и могућности пенетрације ћелија. Како напредак истраживања наставља да додаје нашем знању о факторима који контролишу функције матичних ћелија, вероватно ће бити откривене нове апликације за наночестице, у договору са матичним ћелијама. Док докази указују на то да ће неке апликације бити корисније или сигурније од других, постоји огроман потенцијал за коришћење наночестица за побољшање и побољшање технологија матичних ћелија.
> Извор:
> Ферреира, Л. и др. 2008. Нове могућности: Коришћење нанотехнологија за манипулацију и праћење матичних ћелија. Ћелијска ћелија ћелија 3: 136-146. дои: 10.1016 / ј.стем.2008.07.020.