Udvikling af guldnanopartikler, der styrer osteogen differentiering af stamceller

Tissue Regeneration Materials Unit hos MANA, NIMS udviklede med succes guld nanopartikler, der har funktionelle overflader og virker på osteogen differentiering af stamceller.

Tissue Regeneration Materials Unit (Guoping Chen, Enhedsdirektør) ved International Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA) (Masakazu Aono, Generaldirektør, MANA), National Institute for Materials Science (NIMS (Sukekatsu Ushioda, Præsident)) udviklede med succes guld nanopartikler, der har funktionelle overflader og virker på osteogen differentiering af stamceller. Dette forskningsresultat var blevet offentliggjort online version af journal Biomaterialer den 6. april 2015.

I regenerativ medicin, teknologien til at kontrollere stamcellefunktioner som differentiering og spredning er uundværlig. Det er blevet rapporteret, at nanoserede guldpartikler fremmer differentiering af humane mesenkymale stamceller til osteoblaster. Også, andre undersøgelser antydede, at forskellige funktionelle grupper såsom amino, carboxyl- og hydroxylgrupper fremmer eller hæmmer differentiering af stamceller. Baseret på disse rapporter, vi antog, at guldnanopartikler med overflade modificeret med funktionelle grupper er en lovende kandidat til at kontrollere stamcellefunktioner. Imidlertid, specifikke virkninger af sådanne partikler på differentiering af humane mesenkymale stamceller var ukendt.

Vi syntetiserede guldnanopartikler med overflade modificeret med en af ​​følgende funktionelle grupper:en positivt ladet aminogruppe (-NH2), en negativt ladet carboxylgruppe (-COOH) eller en neutral hydroxylgruppe (-OH), og identificerede, hvordan de påvirker den osteogene differentiering af mesenkymale stamceller, der var afledt af menneskelig knoglemarv. Blandt disse tre typer nanopartikler, dem med carboxylgrupperne blev optaget af celler og udviste en stærk knogledifferentieringshæmmende virkning sammenlignet med de andre typer nanopartikler. Desuden, vi undersøgte effekten af ​​guldnanopartikler med carboxylgrupper på genekspressionsprofilen for mesenkymale stamceller fra menneskelig knoglemarv. Resultaterne indikerede, at nanopartiklerne inhiberede flere genekspressioner relateret til osteogen differentiering. Derfor, guldnanopartiklernes indflydelse på at fremme eller hæmme osteogen differentiering varierede afhængigt af typer af funktionelle grupper.

I betragtning af regenerativ medicin, Det er vigtigt at udvikle teknologi, der muliggør styring af stamcellefunktioner samt sikre stamceller af høj kvalitet. I denne undersøgelse, vi forsøgte at kontrollere stamcellens funktioner gennem materialemanipulation, og vores fund vil bidrage til skabelsen af ​​nye nanomaterialer, der letter udviklingen af ​​stamcellemanipulation. Vi agter at bygge videre på disse resultater i vores fremtidige bestræbelser på at udvikle regenerativ medicin.