骨髓間充質(zhì)干細胞有許多功能，因為它們可以自然補充構(gòu)成骨、軟骨和脂肪組織的細胞類型。然而，它們具有更廣泛的再生潛力，這取決于它們遷移和植入受損組織和分泌因子的能力，這些因子可以增強新血管的形成，抑制炎癥和細胞死亡并促進愈合，從而使它們成為基于細胞的治療的優(yōu)秀候選，如心血管、肝臟、骨和軟骨疾病、肺和脊髓損傷、自身免疫性疾病，甚至癌癥和皮膚病。
由MSC健康供體引起的患者不會引起不良反應(yīng)，或者可以忽略，并且可以很容易地從人體組織中分離出來，擴大到臨床規(guī)模，生物保存和儲存以立即輸送。制備醫(yī)用級MSC的效率與目前不能遞送到患者靶組織的相對低的效率相反。臨床醫(yī)生通常需要高精度地管理大量的MSCS，以便能夠成功地植入足夠數(shù)量的細胞并隨著時間的推移維持其功能。
為了克服這一瓶頸，研究人員開發(fā)了一種基于材料的方法，將MSC嵌入生物材料支架中，然后將其作為“補片”通過微創(chuàng)程序植入受損組織。然而，這些細胞的遷移能力、克服組織障礙并成功植入最需要其功能的組織微環(huán)境的能力通常是有限的。原則上，注射方法可以通過皮下注射針以更有針對性的方式將骨髓間充質(zhì)干細胞引入組織，但任何直接注射到組織中的方法都是侵入性的，可能會導(dǎo)致意外的組織損傷和副作用，如疤痕組織的形成。
現(xiàn)在，洛杉磯Terasaki生物醫(yī)學(xué)創(chuàng)新研究所和加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)的研究團隊在《高級功能材料》報告了一項新的研究，該研究開發(fā)了一種使用“微針”的微創(chuàng)方法，可以提供生物活性。MSC倉庫。通過將相對少量的骨髓間充質(zhì)干細胞嵌入凝膠狀材料中，可以延長其生存能力和功能，并以高空間精度靶向受損組織，研究人員表明，他們的方法可以在切除皮膚部分的小鼠模型中加速傷口愈合。
“過去，微針已經(jīng)成功地用于將藥物無痛地輸送到皮膚、血管和眼睛等目標(biāo)組織。在這里，我們已經(jīng)證明了類似的方法可以通過“可拆卸微針?biāo)幏俊痹谀繕?biāo)部位部署治療細胞。本文作者阿里哈登姆侯賽尼，寺崎研究所所長兼首席執(zhí)行官，加州大學(xué)洛杉磯分校微創(chuàng)治療中心主任?！盀榱藢崿F(xiàn)這一目標(biāo)，我們研發(fā)了一種全新的微針貼片，可以支持干細胞的活力、對傷口刺激的反應(yīng)能力以及加速傷口愈合的能力。”
在研究之初，Khademhosseini和他的同事假設(shè)將MSC包埋在生物相容性和可生物降解的生物材料基質(zhì)中，可以幫助創(chuàng)造一個具有干細胞所需機械特性的水合環(huán)境，使其能夠長期存活和發(fā)揮功能。研究人員首先設(shè)計了明膠纖維基質(zhì)，它們相互交聯(lián)形成一個可以容納MSC的網(wǎng)絡(luò)。這種生物材料模擬了骨髓間充質(zhì)干細胞通常生活的正常組織的細胞外環(huán)境，并有助于重塑特定的基質(zhì)環(huán)境，使骨髓間充質(zhì)干細胞能夠吸收營養(yǎng)，并通過它們通常接受和分布的可溶性因子與受損組織溝通。
挑戰(zhàn)的另一部分是將字面上的“針”質(zhì)量引入細胞遞送裝置，以便它可以溫和地穿透組織到達其目標(biāo)。為此，研究人員用一種更硬的生物材料包裹含有骨髓間充質(zhì)干細胞的軟明膠基質(zhì)，這種材料被稱為聚乳酸-乙醇酸，簡稱PLGA。一旦將針放在創(chuàng)口床上，“PLGA殼”(也具有生物相容性和生物可降解性)會慢慢降解，但在這個過程中，含有MSC的明膠基質(zhì)會保持在原位，這樣MSC就可以通過以下方式將其治療因子殼中的裂縫釋放到受損組織中。研究小組表明，復(fù)合微針中90%的MSCS可以存活24小時，
最后，研究小組開始研究小鼠皮膚傷口模型中微針的概念，該模型在表皮組織層中被清晰地切除。為了有策略地將單個微針放置在創(chuàng)口床中，將一排微針連接到一條透明膠帶上，并設(shè)計了一種簡單有效的展開機構(gòu)，以使其尖端遠離膠帶。將膠帶及其圖案化的微針表面準(zhǔn)確地放置在傷口上，以便單個微針可以穿透傷口床。然后，剝離膠帶以分離微針并將其留在傷口組織中。Khademhosseini和他的同事總結(jié)了該裝置的主要功能，將其命名為“可拆卸混合微針長效制劑”(d-HMND)。
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