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纳米粒子背包修复受损干细胞

导读新生儿的脐带内有可能挽救生命的干细胞,可用于对抗淋巴瘤和白血病等疾病。这就是为什么许多新父母选择储存(银行)他们婴儿富含干细胞的脐带

新生儿的脐带内有可能挽救生命的干细胞,可用于对抗淋巴瘤和白血病等疾病。这就是为什么许多新父母选择储存(“银行”)他们婴儿富含干细胞的脐带血。但在受妊娠糖尿病影响的6-15%的妊娠中,父母缺乏这种选择,因为这种情况会损害干细胞并使它们变得无用。

现在,在通讯生物学即将发表的一项研究中,圣母大学的生物工程师表明,一种新的策略可以恢复受损的干细胞,并使它们能够再次生长出新的组织。

这种新方法的核心是专门设计的纳米颗粒。每个球形纳米粒子直径只有150纳米——大约是红细胞大小的四分之一——能够储存药物,并通过直接附着在干细胞表面上将药物输送到干细胞本身。由于其特殊的配方或“调整”,这些颗粒会缓慢释放药物,即使在非常低的剂量下也能非常有效。

DonnyHanjaya-Putra是圣母大学生物工程研究生项目的航空航天和机械工程助理教授,他指导进行研究的实验室,他用一个类比描述了这个过程。“每个干细胞都像一个士兵。它聪明而有效;它知道去哪里和做什么。但是我们一起工作的‘士兵’受伤而虚弱。通过为他们提供这种纳米粒子‘背包’,我们正在为他们提供再次有效工作所需的东西。”

新“背包”干细胞的主要测试是它们是否能形成新的组织。Hanjaya-Putra和他的团队在没有“背包”的情况下测试了受损细胞,并观察到它们移动缓慢并形成不完美的组织。但是,当Hanjaya-Putra和他的团队应用“背包”时,先前受损的干细胞开始形成新的血管,无论是插入合成聚合物还是植入实验室小鼠的皮肤下,这两种环境旨在模拟人体状况.

尽管这项新技术可能需要数年时间才能进入实际的医疗保健环境,但Hanjaya-Putra解释说,它拥有迄今为止开发的任何方法中最清晰的路径。“将药物直接注入血液的方法会带来许多不必要的风险和副作用,”Hanjaya-Putra说。此外,基因编辑等新方法要获得食品和药物管理局(FDA)的批准还有很长的路要走。但是Hanjaya-Putra的技术只使用了FDA已经批准用于临床环境的方法和材料。

Hanjaya-Putra将这项研究的成功归功于一个高度跨学科的研究小组。“这是化学工程、机械工程、生物学和医学之间的合作——我总是发现最好的科学发生在几个不同领域的交汇处。”

该研究的主要作者是前圣母大学博士后学生LoanBui,现在是俄亥俄州代顿大学的教员;干细胞生物学家LauraS.Haneline和印第安纳大学医学院的前博士后研究员ShaniqueEdwards;圣母大学生物工程博士生EvaHall和LauraAlderfer;圣母大学本科生PietroSainaghi、KellenRound和2021年毕业典礼代表MadelineOwen;PrakashNallathamby,航空航天和机械工程研究助理教授;和来自德克萨斯大学西南医学中心的张思远。

研究人员希望他们的方法将用于恢复因其他类型的妊娠并发症(如先兆子痫)而受损的细胞。“与其丢弃干细胞,”Hanjaya-Putra说,“未来我们希望临床医生能够使它们恢复活力,并利用它们使身体再生。例如,由于先兆子痫而早产的婴儿可能不得不留在“新生儿重症监护室的肺发育不完善。我们希望我们的技术可以改善这个孩子的发育结果。”

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