以往研究中也曾用过纳米粒子,但那些粒子涂层有毒,或者会改变干细胞性质。新粒子的涂层是聚乙二醇,内部为直径约15纳米的氧化铁核,能保护细胞免受伤害。“纳米粒子的涂层是独特的,因此细胞生存能力不受影响;我们也没有发现干细胞的分化能力等特征有任何改变。”论文第一作者、埃默里大学医学院医学与生物医学工程教授、心脏病学分部主管罗伯特·泰勒说。
实验所用细胞是间叶干细胞。它能很容易地从成熟组织中取得,如骨髓或脂肪,能变成骨髓、脂肪和软骨细胞,但不能变成肌肉、脑等类型的细胞。它们能分泌多种营养和抗炎症因子,在治疗心血管病或自身免疫紊乱方面是极有价值的工具。
在细胞的溶酶体中,粒子会变黏,能停驻在细胞中至少一个星期而不被觉察。研究人员检测了细胞中携带的铁成分,确定每个细胞吸收了大约150万个粒子。给干细胞“装入”氧化铁粒子后,他们分别在培养细胞和活动物身上测试了用磁力驱动细胞的能力。
在小鼠实验中,研究人员将条形稀土磁铁放在尾部靠近身体的地方,吸引注射的干细胞到达小鼠尾部,并给干细胞做了荧光染色标记用于跟踪。一般情况下,大部分间叶干细胞会在肺部或肝脏沉积下来,而使用磁铁时,到达小鼠尾部的干细胞数量是原来的6倍。此外,氧化铁粒子本身也可用于跟踪细胞在体内的进程。
“这是关键的原理实验证据。最终,我们将把这些专门用于特定肢体、异常血管,甚至心脏。”泰勒说,“下一步,我们打算重点研究在动物模型上的治疗应用,用磁铁引导这些细胞到达精确部位,影响新血管的修复和再生。”(记者常丽君)
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生活中,鲜活农产品要通过长途运输而不变质,就必须对运输车辆进行改造,加装制冷或输氧等设备。医学上,纳米氧化铁粒子就是一种备受关注的运输工具,作为一种新型靶向给药系统,它可在外加磁场控制下,将药物准确运到患处,实现使命必达。然而,如果把死的药物变成了活的干细胞,并让干细胞在生物体内的长途旅行中保持活力,就必须对载体进行表面改性,以增强其稳定性和生物相容性等,这便是本成果的核心价值所在。
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