- ndjekja ose etiketimi
- dorëzim
- tribunë / platforma
Disa nga nanopartikalet kanë qenë në përdorim që nga vitet 1990, për aplikime të tilla si ofrimi kozmetik / kujdesit të lëkurës, shpërndarja e drogës dhe etiketimi. Eksperimentimi me lloje të ndryshme të nanopartikulave si pikat kuantike, nanotubet e karbonit dhe nanopartikalet magnetike, në qelizat somatike ose mikroorganizmat, ka dhënë sfondin nga i cili është nisur hulumtimi i qelizave burimore. Është pak e njohur fakti se patentat e para për përgatitjen e nanofibrave u regjistruan në vitin 1934. Këto fibra përfundimisht do të bëheshin themeli i skelave për kulturën e qelizave staminale dhe transplantimin - mbi 70 vjet më vonë.
Visualizing Cells Stem duke përdorur MRI dhe SPIO Grimcave
Hulumtimi mbi aplikimet e nanopartikulave për imazhe rezonancë magnetike (MRI) është shtyrë nga nevoja për të ndjekur terapeutikën e qelizave burimore. Një zgjedhje e zakonshme për këtë aplikim është nanopartikalet superparamagnetike të hekurit (SPIO), të cilat rrisin kontrastin e imazheve MRI.
Disa okside hekuri tashmë janë miratuar nga FDA. Llojet e ndryshme të grimcave janë të veshura me polimere të ndryshme jashtë, zakonisht një karbohidrate. Etiketimi MRI mund të bëhet duke lidhur nanopartikalet në sipërfaqen e qelizës burimore ose duke shkaktuar marrjen e grimcave nga qeliza burimore përmes endocitozës ose fagocitozës.
Nanopartikalet kanë ndihmuar në shtimin e njohurive tona se si qelizat burimore migrojnë në sistemin nervor.
Etiketimi i përdorimit të pikave kuantike
Pikat kuantike (Qdots) janë kristale nano-shkallë që lëshojnë dritë dhe përbëhen nga atomet nga grupet II-VI të tabelës periodike, shpesh duke përfshirë kadmiumin. Ata janë më të mirë për pamjen e qelizave sesa disa teknika të tjera të tilla si ngjyra, për shkak të fotostabilitetit të tyre dhe jetëgjatësisë. Kjo gjithashtu lejon përdorimin e tyre për të studiuar dinamikën qelizore ndërsa diferencimi i qelizave staminale është në progres.
Qdots kanë një rekord më të shkurtër për përdorim me qelizat burimore sesa SPIO / MRI dhe janë përdorur vetëm në vitro deri më tani, për shkak të kërkesës për pajisje speciale për t'i ndjekur ato në kafshë të tëra.
Dorëzimi i nukleotideve për kontrollin gjenetik
Kontrollet gjenetike, duke përdorur ADN ose siRNA , po shfaqen si një mjet i dobishëm për kontrollin e funksioneve qelizore në qelizat burimore, veçanërisht për drejtimin e diferencimit të tyre. Nanopartikalet mund të përdoren për të zëvendësuar vektorët viralë të përdorur tradicionalisht, të tilla si retroviruset, të cilat kanë qenë të implikuara në shkaktimin e komplikimeve në organizma të tëra, të tilla si nxitja e mutacioneve që çojnë në kancer. Nanopartikalet ofrojnë një vektor më pak të shtrenjtë, më lehtë të prodhueshëm për transfektimin e qelizave burimore, me një rrezik më të ulët të imunogjenitetit, mutagjenitetit ose toksicitetit.
Një qasje popullore është të përdorin polimere kationike që ndërveprojnë me molekulat e ADN-së dhe ARN-së. Ka gjithashtu hapësirë për zhvillimin e polimereve të mençur , me karakteristika të tilla si shpërndarja në shënjestër ose lirimi i planifikuar . Nanotubet e karbonit me grupe të ndryshme funksionale janë testuar gjithashtu për dërgimin e drogës dhe acidit nukleik në qelizat e gjitarëve, por përdorimi i tyre në qelizat burimore nuk është hetuar në masë të madhe.
Optimizimi i mjedisit të qelizave burimore
Një fushë e rëndësishme e studimit në hulumtimin e qelizave burimore është ajo e mjedisit ekstracelular dhe se si kushtet jashtë qelizës dërgojnë sinjale për kontrollin e diferencimit, migrimit, aderimit dhe aktiviteteve të tjera. Matrica ekstracelulare (ECM) , përbëhet nga molekula të sekretuara nga qeliza të tilla si kolagjen, elastin dhe proteoglikan. Vetitë e këtyre sekrecioneve dhe kimisë së mjedisit që ata krijojnë, sigurojnë drejtim për aktivitetet e qelizave staminale.
Nanopartikalet janë përdorur për të inxhinieruar topografi të modeluara ndryshe që imitojnë ECM, për të studiuar efektet e tyre mbi qelizat staminale.
Një ndërlikim i madh që haset me terapitë e qelizave staminale ka qenë dështimi i qelizave të injektuara që të përfshihen në indet e synuara. Skelet Nanoscale përmirësojnë mbijetesën e qelizave duke ndihmuar procesin e shkrirjes. Nanofibrat e nxitura nga polimere sintetike si poli (acid laktik) (PLA) ose polimere natyrale të kolagjenit, proteina të mëndafshit ose kitozës, sigurojnë kanale për shtrirjen e qelizave rrjedhin dhe paraardhës. Qëllimi përfundimtar është të përcaktojë se çfarë përbërja skelë më së miri nxit adezionin e duhur dhe përhapjen e qelizave staminale dhe përdor këtë teknikë për transplantet e qelizave burimore. Megjithatë, duket se morfologjia e qelizave të rritur në nanofibra mund të ndryshojë nga qelizat e rritur në media të tjera, dhe disa studime in vivo janë raportuar.
Toksiciteti i nanoparticitetit te qelizat burimore
Ashtu si me të gjitha zbulimet biomjekësore, përdorimi i nanopartikulave për këto aplikime in vivo (në njerëzit) kërkon miratimin e FDA. Me zbulimin e potencialit të nanopartikulave për aplikimet e qelizave burimore, ka ardhur një kërkesë në rritje për provat klinike për të testuar zbulimet e reja dhe rritjen e interesimit për toksicitetin e nanopartikularëve .
Toksiciteti i nano-pjesëve SPIO është studiuar në një masë të madhe. Për pjesën më të madhe, ato nuk janë shfaqur toksike, por një studim ka sugjeruar një efekt mbi diferencimin e qelizave staminale. Megjithatë, ka ende disa paqartësi nëse toksiciteti është shkaktuar nga nanopartikalet ose agjenti i transfektimit / përbërjes.
Të dhënat e toksicitetit për Qdots janë të pakta, por cilat të dhëna nuk janë të gjitha dakord. Disa studime raportojnë se nuk ka efekte negative në morfologjinë e qelizave staminale, përhapjen dhe diferencimin, ndërsa të tjerë raportojnë anomalitë. Dallimet në rezultatet e testimit mund t'i atribuohen kompozicioneve të ndryshme të nanopartikulave ose qelizave të synuara, prandaj kërkohet shumë më tepër kërkime për të përcaktuar se çfarë është e sigurt dhe çfarë nuk është dhe për çfarë lloj qelizash. Ajo që dihet është se kadmiumi i oksiduar (Cd2 +) mund të jetë toksik për shkak të efektit të tij në mitokondri të qelizave. Kjo është komplikuar më tej nga çlirimi i specieve reaktive të oksigjenit gjatë degradimit të Qdot.
Nanotubet e karbonit duket se janë përgjithësisht gjenotoksike, varësisht nga forma, madhësia, përqendrimi dhe përbërja e sipërfaqes dhe mund të kontribuojnë në gjenerimin e specieve reaktive të oksigjenit në qeliza.
Nanopartikalet janë vegla premtuese për teknikat e reja biomjekësore, për shkak të madhësisë së tyre të vogël dhe aftësisë për të depërtuar në qeliza. Ndërsa përparimet e hulumtimit vazhdojnë të shtojnë njohuritë tona për faktorët që kontrollojnë funksionet e qelizave staminale, ka të ngjarë që aplikacionet e reja për nanopartikalet, në bashkëpunim me qelizat burimore, të zbulohen. Ndërsa dëshmitë sugjerojnë se disa aplikacione do të rezultojnë më të dobishme ose më të sigurta se të tjerat, ka potencial të madh për përdorimin e nanopartikulave për të përmirësuar dhe përmirësuar teknologjitë e qelizave burimore.
> Burimi:
> Ferreira, L. et al. 2008. Mundësi të reja: Përdorimi i nanoteknologjive për të manipuluar dhe ndjekur qelizat staminale. Qeliza qelizore e qelizës 3: 136-146. doi: 10,1016 / j.stem.2008.07.020.