Стволовые клетки могут дифференцироваться в клетки любого типа в организме и создавать новые ткани для восстановления повреждений. Способность контролировать дифференцировку стволовых клеток человека может улучшить восстановление тканей или обеспечить рост тканей и органов, которые можно использовать для восстановления.
Исследования, проведенные Японским национальным институтом материаловедения, основаны на предыдущих выводах о том, что наночастицы золота могут стимулировать дифференцировку стволовых клеток в костном мозге в костные клетки и что определенные биомолекулы могут ингибировать или способствовать дифференцировке стволовых клеток. Исследователи прикрепили три разные биомолекулы — одну положительно заряженную, одну отрицательно заряженную и другую без заряда — к поверхности наночастиц золота.
Затем они использовали стволовые клетки человека, полученные из костного мозга, которые обычно становятся костными клетками, чтобы проверить влияние наночастиц на пролиферацию и дифференцировку стволовых клеток.Наночастицы с отрицательными биомолекулами на поверхности способствовали пролиферации стволовых клеток, но подавляли «минерализацию матрикса»: процесс, который приводит к отложению минералов в каркасе кости, что делает кости прочными.
Положительно заряженные и нейтральные наночастицы мягко ингибировали пролиферацию стволовых клеток, но не влияли на их дифференцировку в костные клетки. Дальнейшие исследования показали, что наночастицы вызывают различную экспрессию некоторых генов, связанных с пролиферацией и дифференцировкой стволовых клеток.Полученные данные демонстрируют, что наночастицы золота, модифицированные различными способами, по-разному влияют на пролиферацию и дифференцировку стволовых клеток. Подобный подход может быть использован для создания ассортимента наночастиц с различными модификациями поверхности, предназначенными для управления функциями стволовых клеток в различных тканях.
Такой специфический контроль может улучшить манипуляции со стволовыми клетками для регенеративной медицины.Затем исследователи планируют разработать каркасы, которые можно будет использовать вместе с наночастицами для поддержки регенерации тканей.