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标题: 纳米技术在干细胞领域的应用 [打印本页]

作者: nanocellmatrix    时间: 2010-4-24 17:28     标题: 纳米技术在干细胞领域的应用

本帖最后由 nanocellmatrix 于 2010-4-24 17:33 编辑 : F- f$ p2 m0 T$ ?" j8 \
) `, d/ h% w+ L" I8 [0 S
关注这个网站很久了,今天才注册。' y; _# `+ q% v  k1 {+ c* C9 j
   很高兴看到有这么多朋友投身于干细胞研究。我的主要工作是评价纳米材料对干细胞的效应,最终打算构建体外三维培养支架用于干细胞培养和诱导分化。干细胞与组织工程的发展和最终应用也不是单一学科都能解决的问题,在这里很想和大家探讨干细胞研究中有待解决的一些问题(细胞三维培养,定向分化,基因转染;体内示踪,体外构建niche,生物力学与干细胞命运)。
: a$ k. {. Q! a- e* b, q   , l' n; }$ x, V7 ^) }
随着纳米技术的特别是体内与体外成像、药物释放、基因传递、三维培养等领域的快速发展,它们大大推动了干细胞的研究和应用。先推荐几篇相关文献:$ X; ], x9 g0 L$ g1 X% t+ `
1)MIT 学院教授,组织工程和生物材料领域顶尖科学家 Robert Langer教授撰写的综述,New Opportunities: The Use of Nanotechnologies to Manipulate and Track Stem Cells;
/ Q& L" W- s4 j1 u: ^) O& x- g
$ x( E1 F" z  @) d- O2 Y2 W2)细胞形状和面积对干细胞命运的决定:University of Pennsylvania的Christopher Chen小组
: v% M$ S- L& r- H6 z4 oCell Shape, Cytoskeletal Tension, and RhoA Regulate Stem Cell Lineage Commitment
2 P  V; o# b5 m
$ v+ ?6 m) ?/ n# W3)生物力学因素(培养基底的弹性与硬度)对干细胞分化的影响:University of Pennsylvania的Dennis E. Discher小组
$ O6 K7 d" Q  U, UMatrix Elasticity Directs Stem Cell Lineage Specification
作者: nanocellmatrix    时间: 2010-4-24 19:20

真的希望对大家有所启发。这些研究属于生物工程领域,的确解决了一些技术难题,或许这些研究的成果/商业产品几年后就能在我们的实验室以及临床治疗中见到。
作者: nanocellmatrix    时间: 2010-4-24 19:51

基因治疗:
# v7 o) t( ^' k; }  目前干细胞转染效率很低(脂质体法)。电穿孔和病毒转染可能提高转染效率,但是电穿孔对细胞活力影响大,病毒转染安全性值得考虑。于是,一些研究人员正在开发智能化的纳米材料提高基因转染效率,同时可用于示踪细胞在体内的运输。
* M+ ?* p* H5 @- ], X   超顺磁纳米颗粒就是一种理想的载体。在转染方面,经过层层组装,形成从内到外的颗粒/质粒/特定化学分子结构。经过化学修饰过的纳米颗粒(表面包裹双亲性分子)可通过两种途径入胞。其一,直接跨膜入胞,进入胞浆,表面修饰物在胞浆内解体而暴露质粒;其二,通过细胞内吞方式入胞,但是存在被溶酶体降解的风险。在示踪方面,细胞内的磁性纳米颗粒可用于MRI成像,便于跟踪干细胞在机体内的定位。+ }5 V/ x6 q. t
8 Q- t* H. U' R; O$ a# W
磁性纳米颗粒用于细胞转染文章详情可见:
2 ?3 ~3 L9 m, z( p& b* p0 phttp://www.nature.com/nprot/journal/v2/n10/full/nprot.2007.352.html7 x$ h/ {3 S# v% Z/ T5 P9 ]% J

1 Q( x7 Q0 b% {- J) `/ [' ~, f5 y( AGeneration of magnetic nonviral gene transfer agents and magnetofection in vitro
& T* }; N! B  E) Q* bNature Protocols 2, 2391 - 2411 (2007) 0 }# a* u# |6 l; A8 \$ A; u' G
Olga Mykhaylyk, Yolanda Sánchez Antequera, Dialekti Vlaskou & Christian Plank0 L/ W. @8 R( Q! {( G
3 D+ B- G0 u" h3 h
This protocol details how to design and conduct experiments to deliver nucleic acids to adherent and suspension cell cultures in vitro by magnetic force–assisted transfection using self-assembled complexes of nucleic acids and cationic lipids or polymers (nonviral gene vectors), which are associated with magnetic (nano) particles. These magnetic complexes are sedimented onto the surface of the cells to be transfected within minutes by the application of a magnetic gradient field. As the diffusion barrier to nucleic acid delivery is overcome, the full vector dose is targeted to the cell surface and transfection is synchronized. In this manner, the transfection process is accelerated and transfection efficiencies can be improved up to several 1,000-fold compared with transfections carried out with nonmagnetic gene vectors. This protocol describes how to accomplish the following stages: synthesis of magnetic nanoparticles for magnetofection; testing the association of DNA with the magnetic components of the transfection complex; preparation of magnetic lipoplexes and polyplexes; magnetofection; and data processing. The synthesis and characterization of magnetic nanoparticles can be accomplished within 3–5 d. Cell culture and transfection is then estimated to take 3 d. Transfected gene expression analysis, cell viability assays and calibration will probably take a few hours. This protocol can be used for cells that are difficult to transfect, such as primary cells, and may also be applied to viral nucleic acid delivery. With only minor alterations, this protocol can also be useful for magnetic cell labeling for cell tracking studies and, as it is, will be useful for screening vector compositions and novel magnetic nanoparticle preparations for optimized transfection efficiency in any cell type.
作者: 可怜的孩子    时间: 2010-4-24 20:43

学习了,自己也在尝试做一些纳米材料对干细胞作用的研究。谢谢!
作者: nanocellmatrix    时间: 2010-4-24 20:54

转基因干细胞可向血管细胞分化。
* T2 V7 H/ Z0 R8 ^2 ]
9 @; O# r% U4 M, V2 uMIT的Daniel G. Anderson小组与Robert Langer小组研究发现:
2 P6 Q) y, b! i+ {
5 T$ a/ u0 L8 v' k! O( M5 [一种生物相容性材料(Poly(β-amino esters) (PBAE))用于转染VEGF基因,相比于传统的脂质体转染效率更高,而且细胞毒性低。携带该基因的MSC细胞和胚胎干细胞被移植到缺血动物的后肢,发现可再生血管,同时抑制肌肉退化与组织纤维化。
& K" s* Y3 U  {0 Z4 @+ H- k: E  b8 a7 D& B4 M
可见开发新型用于基因治疗的载体非常必要而且很有前景。* ~4 w8 W0 z4 V+ r

- M% }% t; p3 g' yGenetic engineering of human stem cells for enhanced angiogenesis using biodegradable polymeric nanoparticles
" i6 _1 }  L# fFan Yang, Seung-Woo Cho, Sun Mi Son, Said R. Bogatyrev, Deepika Singh, Jordan J. Green, Ying Mei,Sohyun Park, Suk Ho Bhang, Byung-Soo Kim, Robert Langer, and Daniel G. Andersonf
% t0 v) v# B& J8 y8 e% S, D  s: X4 y% ]) D; E
PNAS | February 23, 2010 | vol. 107 | no. 8 | 3317–3322
作者: nanocellmatrix    时间: 2010-4-24 21:00

不客气。也希望能和大家多讨论。毕竟着重点在材料,在分子机理上我就做的比较浅了。
作者: nhzxcsc    时间: 2010-4-24 21:45

很好的文章,受教了,不知楼主具体是做哪方面的?有空可以探讨探讨啊
作者: china1983chen    时间: 2010-4-24 21:58

大力支持
作者: ambassador    时间: 2010-4-24 23:21

nanocellmatrix 给我们一个全新的视角,来研究干细胞的分化!值得关注!
作者: nanocellmatrix    时间: 2010-4-29 20:07

主要研究材料载带药物,诱导干细胞的定向分化。以及利用纳米材料用于干细胞体内与体外成像。
作者: 奇怪    时间: 2010-5-20 08:36

多学科交叉才可能有新的发现!
$ ^. R5 n& g# D! x# |. U我了解的纳米技术在组织工程和缓释体系中有应用,希望它在干细胞体外培养条件的优化中发挥更大作用
作者: chinajinlei    时间: 2012-6-9 23:18

很不错的帖子,学习了,大家多多交流
作者: 邓子涵    时间: 2012-9-25 11:58

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