- การติดตามหรือติดฉลาก
- การจัดส่ง
- นั่งร้าน / แพลตฟอร์ม
อนุภาคนาโนบางชนิดมีการใช้ตั้งแต่ปี 1990 สำหรับการใช้งานเช่นการจัดส่งเครื่องสำอาง / ผิวหนังการจัดส่งยาและการติดฉลาก การทดลองกับ อนุภาคนาโนชนิดต่างๆ เช่นจุดควอนตัมท่อนาโนคาร์บอนและอนุภาคนาโนแม่เหล็กบนเซลล์โซมาติกหรือจุลินทรีย์ได้ให้ข้อมูลเบื้องหลังการค้นคว้าวิจัยเกี่ยวกับเซลล์ต้นกำเนิด เป็นความจริงที่ทราบกันดีว่าสิทธิบัตรแรกในการจัดทำ nanofibers ได้รับการบันทึกไว้ในปีพ. ศ. 2477 เส้นใยเหล่านี้จะกลายเป็นรากฐานของโครงสำหรับการเพาะเลี้ยงเซลล์ต้นกำเนิดและการปลูกถ่ายมากกว่า 70 ปีต่อมา
การสร้างภาพเซลล์ต้นกำเนิดโดยใช้ MRI และอนุภาค SPIO
การวิจัยเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้อนุภาคนาโนสำหรับ การถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (MRI) ได้รับการผลักดันโดยความต้องการในการติดตามการบำบัดด้วยเซลล์ต้นกำเนิด ทางเลือกสำหรับโปรแกรมนี้คือ superparamagnetic เหล็กออกไซด์ (SPIO) อนุภาคนาโนซึ่งจะช่วยเพิ่มความคมชัดของภาพ MRI
เหล็กออกไซด์บางชนิดได้รับการรับรองจาก FDA แล้ว อนุภาคต่างๆจะเคลือบด้วยโพลีเมอร์ที่ต่างกันด้านนอกโดยปกติจะเป็นคาร์โบไฮเดรต การติดฉลาก MRI สามารถทำได้โดยยึดอนุภาคนาโนไว้กับผิวเซลล์ต้นกำเนิดหรือทำให้เกิดการดูดซึมของอนุภาคโดยเซลล์ต้นกำเนิดผ่าน endocytosis หรือ phagocytosis
อนุภาคนาโนช่วยเพิ่มความรู้ของเราเกี่ยวกับการอพยพของเซลล์ต้นกำเนิดในระบบประสาท
การติดฉลากโดยใช้จุดควอนตัม
จุดควอนตัม (Qdots) คือคริสตัลนาโนที่ปล่อยแสงและประกอบด้วยอะตอมจากกลุ่ม II-VI ของตารางธาตุซึ่งมักประกอบด้วยแคดเมี่ยม พวกเขาจะ ดีกว่าสำหรับการมองเห็นเซลล์ มากกว่าเทคนิคอื่น ๆ เช่นสีย้อมเนื่องจากความสว่างและอายุการใช้งานของพวกเขา นอกจากนี้ยังช่วยให้พวกเขาใช้สำหรับการศึกษาพลวัตของเซลล์ในขณะที่ความแตกต่างของเซลล์ต้นกำเนิดอยู่ระหว่างดำเนินการ
Qdots มีประวัติที่สั้นกว่าสำหรับการใช้งานกับเซลล์ต้นกำเนิดกว่า SPIO / MRI และถูกนำมาใช้ในหลอดทดลองเท่านั้นเนื่องจากความต้องการอุปกรณ์พิเศษในการติดตามสัตว์ทั้งตัว
การส่งมอบนิวเคลียสเพื่อควบคุมพันธุกรรม
การควบคุมทางพันธุกรรมโดยใช้ดีเอ็นเอหรือ siRNA เป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์ในการ ควบคุมการทำงานของเซลล์ ในเซลล์ต้นกำเนิดโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการกำกับความแตกต่างของเซลล์ อนุภาคนาโนสามารถใช้เพื่อแทนที่เวกเตอร์ไวรัสที่ใช้กันทั่วไปเช่น retroviruses ซึ่งมีส่วนเกี่ยวข้องในการก่อให้เกิดภาวะแทรกซ้อนในสิ่งมีชีวิตทั้งหมดเช่นทำให้เกิดการกลายพันธุ์ที่นำไปสู่มะเร็ง อนุภาคนาโนเสนอเวกเตอร์ที่ผลิตได้ง่ายและราคาไม่แพงสำหรับการถ่ายเทเซลล์ต้นกำเนิดซึ่งมีความเสี่ยงต่อการสร้างภูมิคุ้มกันการกลายพันธุ์หรือความเป็นพิษต่ำ
วิธีที่นิยมคือการใช้โพลิเมอร์ประจุบวกที่มีปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอ นอกจากนี้ยังมีห้องสำหรับพัฒนา โพลิเมอร์สมาร์ท ด้วยคุณสมบัติต่างๆเช่น การจัดส่งที่ตรงเป้าหมาย หรือการ เปิดตัวที่กำหนดไว้ ท่อนาโนคาร์บอนที่มีกลุ่มที่แตกต่างกันได้รับการทดสอบเพื่อการส่งมอบยาและกรดนิวคลีอิกเข้าไปในเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม แต่การใช้เซลล์ต้นกำเนิดไม่ได้รับการตรวจสอบในระดับใหญ่
การเพิ่มประสิทธิภาพสภาวะแวดล้อมต้นกำเนิด
พื้นที่ที่สำคัญในการศึกษาวิจัยเซลล์ต้นกำเนิดคือสภาพแวดล้อมภายนอกเซลล์และวิธีการที่สภาพภายนอกเซลล์ส่งสัญญาณเพื่อควบคุมความแตกต่างการย้ายถิ่นการยึดเกาะและกิจกรรมอื่น ๆ เมทริกซ์นอกเซลล์ (ECM) ประกอบด้วยโมเลกุลที่หลั่งออกมาจากเซลล์เช่นคอลลาเจนอิลาสตินและ proteoglycan คุณสมบัติของการขับถ่ายและเคมีของสิ่งแวดล้อมที่พวกมันสร้างขึ้นให้แนวทางในการทำกิจกรรมของเซลล์ต้นกำเนิด
Nanoparticles ถูกใช้ในการออกแบบภูมิประเทศที่มีลวดลายแตกต่างกันซึ่งเลียนแบบ ECM เพื่อศึกษาผลกระทบของเซลล์ต้นกำเนิด
ภาวะแทรกซ้อนที่สำคัญที่เกิดขึ้นกับการรักษาด้วยเซลล์ต้นกำเนิดคือความล้มเหลวของเซลล์ที่ฉีดเข้าไปในเนื้อเยื่อเป้าหมาย โครง นาโนช่วยเพิ่มการอยู่รอดของเซลล์ด้วยการช่วยกระบวนการสร้างเส้นเลือด Nanofibres spun จากโพลิเมอร์สังเคราะห์เช่น poly (lactic acid) (PLA) หรือโพลิเมอร์ธรรมชาติของคอลลาเจนโปรตีนไหมหรือไคโตซานทำให้เป็นช่องสำหรับจัดตำแหน่งของลำต้นและเซลล์ต้นกำเนิด เป้าหมายสูงสุดคือการกำหนดว่าองค์ประกอบของสเกิร์ตที่ดีที่สุดส่งเสริมการยึดติดและการงอกของเซลล์ต้นกำเนิดที่เหมาะสมและใช้เทคนิคนี้ในการปลูกถ่ายเซลล์ต้นกำเนิด อย่างไรก็ตามปรากฏว่าสัณฐานวิทยาของเซลล์ที่ปลูกในนาโนไฟเบอร์อาจแตกต่างจากเซลล์ที่ปลูกในอาหารอื่น ๆ และมีรายงานการศึกษาในร่างกายเพียงไม่กี่ราย
อนุภาคนาโนต่อเซลล์ต้นกำเนิด
เช่นเดียวกับการค้นพบทางการแพทย์ทั้งหมดการใช้อนุภาคนาโนสำหรับการใช้งานเหล่านี้ ในร่างกาย (ในมนุษย์) ต้องได้รับการอนุมัติจาก FDA ด้วยการค้นพบศักยภาพของอนุภาคนาโนสำหรับการใช้งานเซลล์ต้นกำเนิดมีความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการทดลองทางคลินิกเพื่อทดสอบการค้นพบใหม่และเพิ่มความสนใจใน ความเป็นพิษของอนุภาคนาโน
ความเป็นพิษของ อนุภาคนาโน ของ SPIO ได้รับการศึกษาในระดับมากแล้ว ส่วนใหญ่พวกเขาไม่ได้ปรากฏเป็นพิษ แต่การศึกษาหนึ่งชิ้นมีผลต่อความแตกต่างของเซลล์ต้นกำเนิด อย่างไรก็ตามยังคงมีความไม่แน่นอนว่าความเป็นพิษเกิดจากอนุภาคนาโนหรือสารการถ่ายเท / สารประกอบ
ข้อมูลความเป็นพิษสำหรับ Qdots มีน้อยมาก แต่ข้อมูลใดที่มีทั้งหมดไม่สอดคล้องกัน การศึกษาบางชิ้นรายงานว่าไม่มีผลข้างเคียงต่อสัณฐานวิทยาการขยายตัวและความแตกต่างของเซลล์ต้นกำเนิดในขณะที่คนอื่น ๆ รายงานถึงความผิดปกติ ความแตกต่างในผลการทดสอบอาจเกิดจากส่วนประกอบที่แตกต่างกันของอนุภาคนาโนหรือเซลล์เป้าหมายดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อสร้างสิ่งที่ปลอดภัยและสิ่งที่ไม่ได้และสำหรับเซลล์ประเภทใด สิ่งที่เป็นที่รู้จักกันคือแคดเมียมออกซิไดซ์ (Cd2 +) อาจเป็นพิษเนื่องจากมีผลต่อ mitochondria ของเซลล์ นี่เป็นเรื่องที่ซับซ้อนมากขึ้นโดยการปลดปล่อยออกซิเจนในช่วงที่มีการย่อยสลายแบบ Qdot
ท่อนาโนคาร์บอนมี ลักษณะเป็นสารพันธุกรรมโดยทั่วไปขึ้นอยู่กับรูปร่างขนาดความเข้มข้นและองค์ประกอบของพื้นผิวและอาจนำไปสู่การสร้างอนุมูลอิสระในเซลล์
อนุภาคนาโนเป็นเครื่องมือที่มีแนวโน้มในการใช้เทคนิคทางการแพทย์ใหม่เนื่องจากมีขนาดเล็กและสามารถเจาะเซลล์ได้ ขณะที่ความก้าวหน้าด้านการวิจัยยังคงเพิ่มความรู้ของเราเกี่ยวกับปัจจัยที่ควบคุมการทำงานของเซลล์ต้นกำเนิดมีความเป็นไปได้ที่การค้นพบ nanoparticles ใหม่ ๆ ร่วมกับเซลล์ต้นกำเนิด ในขณะที่หลักฐานแสดงให้เห็นว่าโปรแกรมประยุกต์บางอย่างจะกลายเป็นประโยชน์มากขึ้นหรือปลอดภัยกว่าคนอื่น ๆ มีศักยภาพมหาศาลในการใช้อนุภาคนาโนเพื่อปรับปรุงและปรับปรุงเทคโนโลยีเซลล์ต้นกำเนิด
> ที่มา:
> Ferreira, L. et al. 2008 โอกาสใหม่: การใช้นาโนเทคโนโลยีในการจัดการและติดตามเซลล์ต้นกำเนิด เซลล์ต้นกำเนิด 3: 136-146 ดอย: 10.1016 / j.stem.2008.07.020