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研究人员将治疗性干细胞微针插入受损组织

导读骨髓间充质干细胞有许多功能,因为它们可以自然补充构成骨、软骨和脂肪组织的细胞类型。然而,它们具有更广泛的再生潜力,这取决于它们迁移

骨髓间充质干细胞有许多功能,因为它们可以自然补充构成骨、软骨和脂肪组织的细胞类型。然而,它们具有更广泛的再生潜力,这取决于它们迁移和植入受损组织和分泌因子的能力,这些因子可以增强新血管的形成,抑制炎症和细胞死亡并促进愈合,从而使它们成为基于细胞的治疗的优秀候选,如心血管、肝脏、骨和软骨疾病、肺和脊髓损伤、自身免疫性疾病,甚至癌症和皮肤病。

由MSC健康供体引起的患者不会引起不良反应,或者可以忽略,并且可以很容易地从人体组织中分离出来,扩大到临床规模,生物保存和储存以立即输送。制备医用级MSC的效率与目前不能递送到患者靶组织的相对低的效率相反。临床医生通常需要高精度地管理大量的MSCS,以便能够成功地植入足够数量的细胞并随着时间的推移维持其功能。

为了克服这一瓶颈,研究人员开发了一种基于材料的方法,将MSC嵌入生物材料支架中,然后将其作为“补片”通过微创程序植入受损组织。然而,这些细胞的迁移能力、克服组织障碍并成功植入最需要其功能的组织微环境的能力通常是有限的。原则上,注射方法可以通过皮下注射针以更有针对性的方式将骨髓间充质干细胞引入组织,但任何直接注射到组织中的方法都是侵入性的,可能会导致意外的组织损伤和副作用,如疤痕组织的形成。

现在,洛杉矶Terasaki生物医学创新研究所和加州大学洛杉矶分校(UCLA)的研究团队在《高级功能材料》报告了一项新的研究,该研究开发了一种使用“微针”的微创方法,可以提供生物活性。MSC仓库。通过将相对少量的骨髓间充质干细胞嵌入凝胶状材料中,可以延长其生存能力和功能,并以高空间精度靶向受损组织,研究人员表明,他们的方法可以在切除皮肤部分的小鼠模型中加速伤口愈合。

“过去,微针已经成功地用于将药物无痛地输送到皮肤、血管和眼睛等目标组织。在这里,我们已经证明了类似的方法可以通过“可拆卸微针药房”在目标部位部署治疗细胞。本文作者阿里哈登姆侯赛尼,寺崎研究所所长兼首席执行官,加州大学洛杉矶分校微创治疗中心主任。“为了实现这一目标,我们研发了一种全新的微针贴片,可以支持干细胞的活力、对伤口刺激的反应能力以及加速伤口愈合的能力。”

在研究之初,Khademhosseini和他的同事假设将MSC包埋在生物相容性和可生物降解的生物材料基质中,可以帮助创造一个具有干细胞所需机械特性的水合环境,使其能够长期存活和发挥功能。研究人员首先设计了明胶纤维基质,它们相互交联形成一个可以容纳MSC的网络。这种生物材料模拟了骨髓间充质干细胞通常生活的正常组织的细胞外环境,并有助于重塑特定的基质环境,使骨髓间充质干细胞能够吸收营养,并通过它们通常接受和分布的可溶性因子与受损组织沟通。

挑战的另一部分是将字面上的“针”质量引入细胞递送装置,以便它可以温和地穿透组织到达其目标。为此,研究人员用一种更硬的生物材料包裹含有骨髓间充质干细胞的软明胶基质,这种材料被称为聚乳酸-乙醇酸,简称PLGA。一旦将针放在创口床上,“PLGA壳”(也具有生物相容性和生物可降解性)会慢慢降解,但在这个过程中,含有MSC的明胶基质会保持在原位,这样MSC就可以通过以下方式将其治疗因子壳中的裂缝释放到受损组织中。研究小组表明,复合微针中90%的MSCS可以存活24小时,

最后,研究小组开始研究小鼠皮肤伤口模型中微针的概念,该模型在表皮组织层中被清晰地切除。为了有策略地将单个微针放置在创口床中,将一排微针连接到一条透明胶带上,并设计了一种简单有效的展开机构,以使其尖端远离胶带。将胶带及其图案化的微针表面准确地放置在伤口上,以便单个微针可以穿透伤口床。然后,剥离胶带以分离微针并将其留在伤口组织中。Khademhosseini和他的同事总结了该装置的主要功能,将其命名为“可拆卸混合微针长效制剂”(d-HMND)。

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