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科学家使用纳米技术检测骨愈合的干细胞无袖洋装

2022-08-19

科学家使用纳米技术检测骨愈合的干细胞

南安普敦大学的研究人员已经开发出一种使用纳米材料识别和富集骨骼干细胞的新方法-这一发现最终可能会导致新的重大骨折治疗方法以及修复丢失或损坏的骨骼。

由物理学家,化学家和组织工程专家组成的团队共同合作,使用经过特殊设计的金纳米颗粒来“寻找”特定的人类骨干细胞-发出荧光光,以揭示它们在其他类型的细胞中的存在,并使其得以分离或分离。 “丰富”okmart.com。

研究人员得出结论,他们的新技术比其他方法更简单,更快捷,并且在富集干细胞方面的功效高达50-500倍。

这项研究由物理和天文学学院量子,光与物质小组的肌肉骨骼科学教授Richard Oreffo和Antonios Kanaras教授领导,并发表在国际认可的多学科期刊ACS Nano上。

在实验室测试中,研究人员使用了金纳米颗粒(由数千个金原子组成的微小球形颗粒)并涂有寡核苷酸(DNA链),以光学方式检测骨髓中骨骼干细胞的特定信使RNA(mRNA)签名。 。当进行检测时,在显微镜下观察,纳米颗粒释放出荧光染料,从而使干细胞与周围的其他细胞区分开。然后可以使用复杂的荧光细胞分选方法分离干细胞。

干细胞是尚未专门化的细胞,可以发育成执行不同的功能。骨骼干细胞的鉴定使科学家能够在确定的条件下生长这些细胞,从而促进骨骼和软骨组织的生长和形成-例如,帮助修补骨折的骨头。

人口老龄化带来的挑战之一是需要新颖且具有成本效益的骨修复方法。全世界有三分之一的女性和五分之一的男性有患骨质疏松性骨折的风险,因此付出的代价是巨大的,仅骨折一项每年就给欧洲经济造成170亿欧元的损失,给美国造成200亿美元的经济损失。

在南安普敦大学的骨与关节研究小组中,理查德·奥雷弗教授(Richard Oreffo)及其团队一直在研究基于骨干细胞的疗法,已有15年的历史,以了解骨组织的发育以及产生骨骼和软骨的情况。

在同一时期内,量子,光和物质小组的Antonios Kanaras教授及其同事一直在设计新颖的纳米材料,并研究它们在生物医学和能源领域的应用。这项最新研究有效地将这些学科整合在一起,并且是协作,跨学科工作可以带来的影响的一个典范。

Oreffo教授说:“基于骨骼干细胞的疗法为衰老人群提供了一些最令人振奋和最有希望的领域,用于骨疾病治疗和骨再生医学。目前的研究利用了我们认为可以丰富骨骼干细胞的靶标的独特DNA序列。并且,通过使用荧光激活细胞分选术(FACS),我们能够富集患者的骨干细胞,独特的标志物的鉴定是骨干细胞生物学的圣杯,尽管我们还有很长的路要走;这些研究提供了一个改变我们靶向和鉴定人骨干细胞的能力以及其中令人兴奋的治疗潜力。”

Oreffo教授补充说:“重要的是,这些研究显示了跨学科研究的优势,可以解决当前最先进的分子/细胞生物学与纳米材料的化学平台技术相结合的难题。”

卡纳拉斯教授说:“正确的材料设计对于它们在复杂系统中的应用至关重要。定制纳米颗粒的化学性质,我们能够对设计中的特定功能进行编程。

“在该研究项目中,我们设计了覆盖有短DNA序列的纳米颗粒,它们能够感知骨骼干细胞中的HSPA8 mRNA和Runx2 mRNA并结合先进的FACS门控策略,从而能够从人骨髓中分离出相关细胞。

“纳米材料设计的一个重要方面涉及调节纳米颗粒表面上寡核苷酸密度的策略,这有助于避免细胞中DNA酶的降解。寡核苷酸上的荧光报告分子使我们能够观察纳米颗粒在不同阶段的状态实验,以确保细胞内传感器的质量。”

两位主要研究人员还认识到,由于参与该研究的所有经验丰富的研究员和博士生的工作,以及与牛津大学的汤姆·布朗教授和Afaf E-Sagheer博士的合作,牛津大学的成就是可能的。多种功能性寡核苷酸。

科学家们目前正在将单细胞RNA测序技术应用到与牛津大学和南安普敦生命科学研究所(IfLS)合作开发的平台技术上,以进一步完善和丰富骨干细胞并评估功能。该小组建议,然后通过临床前骨形成研究进入临床应用,以产生概念验证研究。

通过BBSRC授予Oreffo教授和Kanaras教授的项目,这项工作得以实现。

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