Tế bào gốc có thể phát triển thành nhiều loại tế bào khác nhau trong cơ thể. Ví dụ, khi một người bị thương, tế bào gốc sẽ đến vị trí bị thương và hỗ trợ chữa lành các mô bị tổn thương. Công nghệ nano mới có thể tận dụng tiềm năng tái tạo của cơ thể bằng cách chỉ đạo các tế bào gốc hình thành mô xương.
Tế bào gốc có thể phát triển thành nhiều loại tế bào khác nhau trong cơ thể. Ví dụ, khi một người bị thương, tế bào gốc sẽ đến vị trí bị thương và hỗ trợ chữa lành các mô bị tổn thương. Công nghệ nano mới được phát triển bởi một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Texas A&M có thể tận dụng tiềm năng tái tạo của cơ thể bằng cách chỉ đạo các tế bào gốc hình thành mô xương.
Akhilesh K. Gaharwar, phó giáo sư và là thành viên của Tổng thống Tác động trong Khoa Kỹ thuật Y sinh và một thành viên của Viện Kỹ thuật Y tế và Sinh học Hoa Kỳ, dẫn đầu nhóm. Các nhà nghiên cứu đã phát triển các hạt nano khung hữu cơ cộng hóa trị 2D (COF) ổn định trong nước, có thể chỉ đạo sự biệt hóa của tế bào gốc trung mô của người thành tế bào xương.
Sự chú ý nghiên cứu đáng kể đã được dành cho 2D COF - polyme hữu cơ xốp - do tính kết tinh của chúng, cấu trúc xốp có trật tự và có thể điều chỉnh được, và diện tích bề mặt riêng cao. Tuy nhiên, khó khăn trong việc xử lý COFs thành các vật liệu nano - cùng với tính ổn định kém của chúng - đã hạn chế ứng dụng của chúng trong y học tái sinh và phân phối thuốc. Cần có các phương pháp tiếp cận mới để cung cấp cho các COF này đủ ổn định sinh lý trong khi vẫn duy trì tính tương thích sinh học của chúng.
(adv)
Nhóm của Gaharwar đã nâng cao tính ổn định thủy phân (nước) của COF bằng cách tích hợp chúng với các polyme amphiphilic, là các đại phân tử có chứa cả thành phần kỵ nước và ưa nước. Cách tiếp cận này, chưa được báo cáo trước đây, mang lại khả năng phân tán trong nước đối với COF, cho phép ứng dụng y sinh của các hạt nano này.
Gaharwar cho biết: “Theo hiểu biết tốt nhất của chúng tôi, đây là báo cáo đầu tiên chứng minh khả năng của COF trong việc hướng tế bào gốc đến mô xương. “Công nghệ mới này có khả năng tác động vào quá trình điều trị tái tạo xương”.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng COF 2D không ảnh hưởng đến khả năng tồn tại và tăng sinh của tế bào, ngay cả ở nồng độ cao hơn. Họ quan sát thấy rằng các COF 2D này thể hiện hoạt tính sinh học và hướng các tế bào gốc về phía các tế bào xương. Nghiên cứu sơ bộ chỉ ra rằng hình dạng và kích thước của các hạt nano này có thể truyền đạt hoạt tính sinh học này, và các nghiên cứu chuyên sâu bổ sung cần được thực hiện để có những hiểu biết về cơ học.
Các hạt nano này rất xốp, và nhóm của Gaharwar đã tận dụng đặc tính độc đáo này để phân phối thuốc. Họ có thể nạp một loại thuốc gây tạo xương gọi là dexamethasone vào cấu trúc xốp của COF để tăng cường hơn nữa sự hình thành xương.
Sukanya Bhunia, tác giả cao cấp của nghiên cứu và cộng tác viên postdoc tại bộ phận kỹ thuật y sinh cho biết: “Những hạt nano này có thể kéo dài thời gian vận chuyển thuốc đến các tế bào gốc trung mô của con người, vốn thường được sử dụng trong quá trình tái tạo xương. "Việc cung cấp thuốc liên tục dẫn đến tăng cường biệt hóa tế bào gốc đối với dòng xương và kỹ thuật này có thể được sử dụng để tái tạo xương."
Gaharwar lưu ý rằng, sau khi cung cấp một khái niệm bằng chứng, bước tiếp theo của nhóm nghiên cứu sẽ là đánh giá công nghệ nano này trong một mô hình bị bệnh.
Những phát hiện này rất quan trọng đối với việc thiết kế vật liệu sinh học trong tương lai có thể đưa ra định hướng cho các ứng dụng tái tạo mô và phân phối thuốc.
Nguồn Đại học Texas A&M
