干細胞可以在體內(nèi)發(fā)育成許多不同類型的細胞。例如，當一個人受傷時，干細胞會到達受傷部位并幫助修復(fù)受損組織。德克薩斯 A&M 大學的一組研究人員開發(fā)的新納米技術(shù)可以通過引導(dǎo)干細胞形成骨組織來利用身體的再生潛力。
Akhilesh K. Gaharwar是生物醫(yī)學工程系副教授兼影響力研究員、美國醫(yī)學和生物工程研究所研究員，領(lǐng)導(dǎo)該團隊。研究人員開發(fā)了水穩(wěn)定的二維共價有機框架 (COF) 納米顆粒，可以指導(dǎo)人類間充質(zhì)干細胞分化為骨細胞。
由于其結(jié)晶度、有序和可調(diào)的多孔結(jié)構(gòu)以及高比表面積，二維 COFs(多孔有機聚合物)受到了廣泛的研究關(guān)注。然而，將 COF 加工成納米材料的難度——以及它們的穩(wěn)定性差——限制了它們在再生醫(yī)學和藥物輸送中的應(yīng)用。需要新的方法來為這些 COF 提供足夠的生理穩(wěn)定性，同時保持它們的生物相容性。
Gaharwar 的團隊通過將 COF 與兩親聚合物結(jié)合來增強 COF 的水解(水)穩(wěn)定性，兩親聚合物是同時包含疏水和親水成分的大分子。這種以前沒有報道過的方法使 COF 具有水分散性，從而使這些納米粒子能夠應(yīng)用于生物醫(yī)學。
“據(jù)我們所知，這是第一份證明 COF 能夠?qū)⒏杉毎龑?dǎo)至骨組織的報告，”Gaharwar 說。“這項新技術(shù)有可能影響骨再生的治療。”
研究人員發(fā)現(xiàn)，即使在較高濃度下，二維 COF 也不會影響細胞的活力和增殖。他們觀察到這些 2D COF 表現(xiàn)出生物活性并將干細胞引導(dǎo)至骨細胞。初步研究表明，這些納米粒子的形狀和大小可以賦予這種生物活性，需要進行額外的深入研究以獲得機理見解。
這些納米顆粒是高度多孔的，Gaharwar 的團隊利用這種獨特的特性進行藥物輸送。他們能夠?qū)⒁环N稱為地塞米松的骨誘導(dǎo)藥物加載到 COF 的多孔結(jié)構(gòu)中，以進一步增強骨形成。
“這些納米顆?？梢匝娱L藥物向人類間充質(zhì)干細胞的輸送時間，這些細胞通常用于骨再生，”該研究的資深作者、生物醫(yī)學工程系博士后助理 Sukanya Bhunia 說。“藥物的持續(xù)給藥導(dǎo)致干細胞向骨譜系分化增強，這種技術(shù)可用于骨再生。”
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