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)的新納米技術可以通過引導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，領導該團隊。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，可以指導人類間充質(zhì)干細胞分化為骨細胞。
由于其結晶度、有序和可調(diào)的多孔結構以及高比表面積，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е凉墙M織的報告，”Gaharwar 說。“這項新技術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藥物加載到 COF 的多孔結構中，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)給藥導致干細胞向骨譜系分化增強，這種技術可用于骨再生。”
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