Mesenchymale Stammzellen (MSCs) sind multipotente, dass Sie ganz natürlich wieder aufzufüllen, die Zelltypen, die am Aufbau von Knochen, Knorpel und Fettgewebe. Jedoch, Sie weisen eine viel breitere regenerative Potenzial, einschließlich Ihre Fähigkeit zu migrieren und engraft in verletztem Gewebe und sezernieren Faktoren, die die Bildung neuer Blutgefäße unterdrücken Entzündung und Zelltod, und die Heilung fördern. Diese Eigenschaften machen Sie exquisite Kandidaten für Zellbasierte Therapien für die Krankheiten so vielfältig wie Herz-Kreislauf -, Leber -, Knochen-und Knorpel-Erkrankungen, Lungen und Rückenmark Verletzungen, Autoimmun-Erkrankungen und sogar Krebs-und Haut-Läsionen.
MSCs provozieren keinen oder einen vernachlässigbaren Nebenwirkungen bei Patienten, empfangen von gesunden Spendern, und kann leicht isoliert aus menschlichen Geweben, erweitert, um die klinischen Skalen, biopreserved, gespeichert und für point-of-care delivery. Diese Effizienz bei der Vorbereitung medical-grade-MSCs kontrastiert mit der relativen Ineffizienz, mit der Sie zurzeit ausgeliefert werden, die Zielgewebe von Patienten. Ärzte müssen oft zum verwalten einer großen Anzahl von MSCs mit hoher Präzision zu erreichen, eine ausreichende Zahl von Zellen, die erfolgreich engraft und funktionsfähig bleiben über die Zeit.
Zur überwindung dieses Engpasses haben Forscher entwickelten Materialien-basierten Ansätzen, in denen MSCs sind eingebettet in die biomaterial-Gerüste, die dann eingepflanzt werden können als „patches“ in das beschädigte Gewebe in der minimal-invasiven Verfahren. Die Zellen sind jedoch oft beschränkt in Ihrer Fähigkeit zu migrieren, zu überwinden Gewebe Hindernisse zu überwinden und erfolgreich engraft in Gewebe mikroumgebungen, wo Ihre Wirkung am meisten benötigt wird. Im Prinzip Injektion Ansätze einführen können MSCs in das Gewebe über Injektionsnadeln in gezielter Weise, sondern direkte Injektion in das Gewebe ist invasiv und kann zu unbeabsichtigten Gewebeschädigung und Nebenwirkungen wie die Bildung von Narbengewebe.
Nun, eine neue Studie berichtet, in Advanced Functional Materials , die von einem team an der Terasaki-Institut für Biomedizinische Innovation in Los Angeles und der University of California, Los Angeles (UCLA) entwickelt hat, eine minimal-invasive Ansatz mit Mikronadeln zur Lieferung einer bioaktiven depot von MSCs. Einbettung der vergleichsweise geringen Anzahl von MSCs in einer gel-ähnlichen material, das verlängert Ihre Lebensfähigkeit und Funktionalität und Ausrichtung der geschädigten Gewebe mit hoher räumlicher Präzision beschleunigt die Wundheilung in einem Maus-Modell mit exzidierter Haut Segmente.
„Mikronadeln haben Sie bereits erfolgreich in der Vergangenheit schmerzfrei zu liefern Medikamente, um Zielgewebe wie Haut, Blutgefäße und Augen. Wir zeigen hier mit abnehmbarer microneedle-depots, die eine entsprechende Vorgehensweise kann für die Bereitstellung therapeutischer Zellen im target-sites“, sagte co-entsprechenden Autor Ali Khademhosseini, der Direktor und CEO der Terasaki-Institut, wer war zuvor Direktor des UCLA Center für die Minimal-Invasive Behandlungsmöglichkeiten. „Um dies zu erreichen, entwickelten wir ein völlig neues microneedle patch, unterstützt die Stammzellen‘ Zukunftsfähigkeit, Reaktionsfähigkeit um die Wunde reizen und die Fähigkeit, um die Wundheilung zu beschleunigen.“
Zu Beginn Ihrer Studie, Khademhosseini und seine Mitarbeiter stellten die Hypothese auf, dass die Einbettung von MSCs in einer biokompatiblen und biologisch abbaubaren Biomaterialien matrix wäre eine hydratisierte Umgebung mit den mechanischen Eigenschaften, die Stammzellen brauchen, um am Leben zu bleiben, und funktionieren über einen längeren Zeitraum. Der Forscher begann durch die Konstruktion einer matrix aus Gelatine Fasern, die Kreuz-miteinander verbunden in einem Netzwerk unterbringen konnte, dass MSCs. Das biomaterial ahmten die normale extrazelluläre Umgebung der Gewebe, in denen MSCs normalerweise aufhalten, und es half, für die Umgestaltung des spezifischen matrix-Umgebung in einer Weise, die erlaubt MSCs zu nehmen, bis die Nährstoffe und die Kommunikation mit beschädigten Gewebe über lösliche Faktoren, die Sie normalerweise empfangen und zu versenden.
Der andere Teil der Herausforderung war die Einführung von funktionellen Mikronadeln in die Zelle-Lieferung-Gerät, das es ermöglicht, die sanft Gewebe einzudringen, um zu erreichen Ihre Ziel-sites. Zu diesem Zweck haben die Forscher umhüllt die weichere MSC-haltigen Gelatine-matrix mit einer zweiten, viel härter biomaterial bekannt als poly(Milch-co-Glykol) Säure, kurz, PLGA. Sobald die Nadeln geliefert wurden, zu einem wundbett, die PLGA-shell, die ist auch biokompatibel und biologisch abbaubar ist, langsam abgebaut, aber während des Prozesses hielt die MSC-haltigen Gelatine-matrix im Ort, so dass MSCs, die Freigabe der therapeutischen Faktoren in das geschädigte Gewebe durch neu entstehende Lücken in der Schale. Das team zeigte, dass in der composite-microneedle, 90% der MSCs, blieb lebensfähig für 24 Stunden, und dass die Zellen nicht zu verlieren, Ihr Potenzial als Stammzellen („stemness“), die kritisch für Ihre heilenden Eigenschaften.
Schließlich, das team zu untersuchen, Ihre microneedle-Konzept in einem Maus-Haut-Wunde-Modell, in dem eine definierte Exzision wurde in den epidermalen Gewebe Schichten. Strategisch platzieren Sie die einzelnen Mikronadeln im wundbett, die Forscher mit einem array von Mikronadeln auf einen kleinen Streifen tesafilm, mit Ihren Spitzen enden abgewandt von der Band. Präzise Positionierung des Bandes mit seinen gemusterten microneedle Oberfläche auf der Wunde erlaubt die individuelle Mikronadeln dringen in die Wunde Bett. Dann das Band war abgeschält, wodurch die Mikronadeln zu trennen und bleiben eingebettet in die Wunde Gewebe. Khademhosseini und seine Kollegen nennen dieses system die Abnehmbare Hybrid-Microneedle-Depot (d-HMND).
In der Maus-Modell, das MSC-geladen d-HMND Gerät stimuliert eine Anzahl von kritischen Parametern, Zusammenhang mit der Wundheilung. Im Vergleich zu einer gleichen Anzahl von MSCs injiziert direkt in die verwundete Haut, und eine version der d-HMND Gerät, dass nicht enthalten jede der MSCs (cell-free), die MSC-haltigen d-HMND beschleunigt die Kontraktion der Wunde und re-Wachstum der epidermalen Hautschichten (re-Epithelisierung). Verwendeten die Forscher ein panel von histologischen und molekularen Markern, um zu bestätigen über einen Zeitraum von 14 Tagen, dass das Gerät unterdrückt Entzündung und stimuliert die Gewebe-Remodellierung, die Bildung neuer Blutgefäße, und das nachwachsen der Haare—alle Vitalfunktionen eines robusten Wundheilung Antwort.