دانشمندان در حال بررسی روش های نوآورانه برای ارتقاء بازسازی بافت و تعمیر هستند.یک رویکرد امیدوار کننده شامل استفاده از نانوذرات مغناطیسی برای کنترل رشد و سازمان سلول های عروقی است.این تکنولوژی می تواند با فعال کردن هدایت دقیق تشکیل رگ های خونی، پرداختن به نیازهای حیاتی در بهبود زخم، ترمیم اندام و درمان بیماری های ایزوشیمیایی، داروهای نونسلی را تبدیل کند.

درک نانوذرات مغناطیسی

ترکیب و Properties

نانوذرات به طور معمول از هسته های اکسید آهن تشکیل شده اند، مانند مغناطیس (Fe3O4) یا ماگما (گلو-Fe2O3) که رفتار قوی سوپرپار مغناطیسی در دمای اتاق را نشان می دهد، اغلب از 10 تا 100 نانومتر در قطر، می تواند با پلیمر های سازگار با زیست سازگار، سیلیکا، سیلیس یا طلا پوشانده شود تا مانع از افزایش ثبات مغناطیسی شود و تولید ذرات میکرول با آنها در هر لحظه ای که قادر به پردازش بافت های میکروبی هستند.

چگونه نانوذرات مغناطیسی با سلول ها ارتباط برقرار می کنند

برای هدایت سلول های عروقی، محققان به طور معمول نانوذرات مغناطیسی را با ligands که به گیرنده های خاص در غشای سلولی متصل می شوند، به عنوان مثال، آنتی بادی هایی که گیرنده های عامل رشد وانکولیک را هدف قرار می دهند یا نانوت مکانیکی را به طور دقیق می توان با حذف سلول های هدایت نانو ذرات برگشت پذیر، هنگامی که متصل می شوند، واکنش نشان می دهند به میدان مغناطیسی هنگامی که یک شیب مغناطیسی خارجی اعمال می شود، یا نیروی هدایت غیر منظم را می دهد و یا رفتار غیر مخرب را هدایت می کند.

رفتار سلول های عروقی

سلول های پایانی و شبکه های عروقی

سلول های عروقی، به ویژه سلول های انتهایی که دیواره های داخلی رگ های خونی را خط می زنند، برای آنژیوژنز بنیادی هستند – تشکیل عروق خونی جدید از سلول های موجود در مهندسی بافت، ایجاد شبکه های عروقی عملکردی یک تنگنا بزرگ است، زیرا سلول ها باید در الگوهای دقیق برای شکل گیری ثبت، شاخه سازی نانو ذرات مغناطیسی راه حل ارائه می دهند: با بارگیری سلول های رشد پایدار و استفاده از این ذرات میزبان و استفاده از بافت های مستقیم می توانند به طور مستقیم در زمینه های حمل و انتقال دهنده ی این ترکیبات حاملی خود را در امتداد بافت های حاملی هدایت کنند.

مکانیسم های هدایت مغناطیسی

مکانیسم اساسی بر نیروی مغناطیسوفورتیک اعمال شده بر سلول های نانو برچسب زده شده متکی است، هنگامی که یک گرادینت میدان مغناطیسی اعمال می شود، نانوذرات - و در نتیجه سلول های حمل آنها - یک نیروی ترجمه به سمت مناطق از چگالی مغناطیسی بالاتر را تجربه می کنند، با شکل دادن میدان مغناطیسی با استفاده از آرایه های آهنرباهای دائمی یا الکترومحافظه کاران، دانشمندان می توانند نشانه های پیچیده ای ایجاد کنند، برای مثال شبیه سازی دیواره های تولید سلول های مغناطیسی متناوب می تواند یک سیم کشی از یک سیم کشی پالس را تشویق کند؛ به یک میدان مغناطیسی.

مزایای بیش از روش های سنتی

کنترل دقیق و Sambiotemporal Control

رویکردهای سنتی برای هدایت رشد سلول های عروقی به گرادیان بیوشیمیایی، نشانه های توپوگرافی از داربست ها یا تحریک مکانیکی متکی است، در حالی که موثر است، این روش ها اغلب فاقد توانایی تنظیم هدایت پویا در زمان واقعی هستند. نانوذرات مغناطیسی غیر تماس، کنترل قابل تنظیم را فعال می کنند: جهت و شدت میدان مغناطیسی می تواند بلافاصله تغییر کند، به محققان اجازه می دهد تا فواصل سلولی را تغییر دهند که به طور دقیق یا زاویه های پیچیده ای نیاز دارند.

عدم دخالت در حبس

از آنجا که میدان های مغناطیسی بدون محدودیت قابل توجه به بافت های بیولوژیکی نفوذ می کنند، هدایت سلول های نانو ذرات می تواند به طور غیر تهاجمی اعمال شود.درو، این بدان معنی است که ساختارهای سلولی کاشته شده با نانوذرات مغناطیسی می توانند از خارج بدن با استفاده از آهنرباهای خارجی هدایت شوند. نیازی به مداخله جراحی برای تغییر سلول های تروما، کاهش و خطر ابتلا به این ویژگی برای کاربردهای بالینی حیاتی است که حداقل تکنیک های کاردیوانه من را به زخم های درمانی ترجیح می دهند.

افزایش Angiogenesis

با هدایت فعالانه سلول های عروقی به مناطق خاص، نانوذرات مغناطیسی می توانند آنژیوژن را افزایش دهند که در آن بیشتر مورد نیاز است.در مطالعات پیش بالینی، استفاده از میدان های مغناطیسی به سلول های انتهایی نانو ذرات برچسب خورده منجر به متراکم تر و سازمان یافته تر شبکه های capillary در مقایسه با کنترل های هدایت نشده، رشد هدایت شده تضمین می کند که عروق جدید با میزبان به طور موثر تر، بهبود اکسیژن و تولید مواد مغذی، سرعت بخشیدن به این زخم های آسیب دیده، و زخم های آسیب دیده، اتصال می دهد.

تحقیقات و برنامه های فعلی

زخم شفا

زخم های مزمن، مانند زخم های دیابتی و زخم های فشار، اغلب از منبع خون ضعیف رنج می برند. محققان پانسمان های مبتنی بر نانوذرات مغناطیسی را توسعه داده اند که سلول های انتهایی را آزاد می کنند، زمانی که یک میدان مغناطیسی به صورت خارجی استفاده می شود، این رویکرد به طور قابل توجهی تسریع زخم و افزایش تراکم خازن های عملکردی در بافت گرانولیزاسیون.

بازسازی مجدد بدن

در پزشکی تجدید پذیر، ایجاد کل اندام ها در آزمایشگاه نیاز به شبکه های پیچیده عروقی برای حفظ نیازهای متابولیک از حجم بزرگ بافت دارد. نانوذرات مغناطیسی یک ابزار برای الگو سازی سلول های انتهایی در داربست های اندام های سلول زدایی شده یا ساخت بافت های مصنوعی بزرگ را ارائه می دهند.به عنوان مثال، با جاسازی نانوذرات مغناطیسی در بیوک ها و استفاده از میدان های مغناطیسی برای ترتیب آنها در طول چاپ، توانایی های سلسله مراتبی تولید شده و کاشت بافت های کلیدی را بهبود می دهد که عملکرد کاشت می دهند.

درمان بیماری های عروقی

فراتر از بازسازی، راهنمای نانوذرات مغناطیسی برای درمان بیماری های عروقی مانند بیماری عروق محیطی و ایزومی اندام حیاتی مورد بررسی قرار می گیرد.در این شرایط، کاهش جریان خون منجر به مرگ بافت می شود. تحویل سلول های پیش از سرطان زا با نانوذرات مغناطیسی برچسب خورده به منطقه ایسکیک و نگه داشتن آنها در محل با آهنربای خارجی می تواند باعث افزایش کارایی عروق محلی، بازگرداندن آزمایشات ایمنی اولیه شود و کاهش درد در درمان سلول های مغناطیسی با کمک می کند.

چالش ها و تلاش های مداوم

قابلیت زیست محیطی و سمیت

اطمینان از اینکه نانوذرات مغناطیسی برای استفاده از انسان ایمن هستند، یک چالش اصلی است.در حالی که اکسید آهن به طور کلی سازگار با بیو در نظر گرفته می شود، مواد پوشش و عملکرد سطح می تواند پاسخ ایمنی و مطالعات طولانی مدت را تحت تاثیر قرار دهد. نانوذرات باید برای جلوگیری از تجمع، به حداقل رساندن فنگوتوز، و در نهایت دفع یا متابولیزه بدون ایجاد استرس اکسیداتیو، استفاده از پوشش گسترده (IPPrantdex) نیاز به سوخت های صوتی مزمن دارند.

مقیاس و ترجمه بالینی

حرکت از آزمایشگاه به مقیاس پذیری شامل تولید نانوذرات ثابت، استریل و توسعه سیستم های تحویل میدان مغناطیسی قابل اعتماد است که در حال حاضر، اکثر آزمایشات از الکتروmagnet های سفارشی یا آهنرباهای دائمی استفاده می کنند که گرادیان زمینه کافی برای مطالعات حیوانی کوچک برای بیماران انسانی ایجاد می کنند، مغناطیسی بزرگتر و قوی تر برای ایجاد نیروهای موثر در اعماق بدن مورد گرمایش ذرات مغناطیسی (به طور دقیق) باید با دقت مدیریت شوند و مقابله با این مواد بیش از حد، و با دقت مدیریت شوند.

بهینه سازی سیستم های مغناطیسی Field Systems

برای دستیابی به هدایت دقیق سلول در سه بعد، پیکربندی های پیچیده میدان مغناطیسی مورد نیاز است. محققان در حال توسعه آرایه هایی از آهنرباهای دائمی یا الکتروmagnet با بازخورد کنترل شده کامپیوتر برای هدایت سلولها در امتداد مسیرهای برنامه ریزی شده تصویربرداری زمان واقعی (به عنوان مثال، MRI) می تواند با دستکاری مغناطیسی ترکیب شود تا سلول های نانو ذرات را ردیابی کند و هدایت در پاسخ به یادگیری بافت های پیچیده برای پیش بینی این پارامترهای پیچیده تر هدایت شود.

چشم انداز آینده

زمینه رشد سلول های هدایت شده نانوذرات مغناطیسی به سرعت در حال پیشرفت است. نانوذرات نسل بعدی ممکن است هدف، تصویربرداری و توابع درمانی را ترکیب کنند - به اصطلاح عوامل هیدروزیناتیک - اجازه هدایت همزمان سلول و نظارت بر سیستم های چند منظوره سازی که نانوذرات مغناطیسی را به داربست های هوشمند یا ⁇ ها می توانند پشتیبانی ساختاری و راهنمایی فعال را ارائه دهند، علاوه بر این، ترکیب تکنیک های انتقال الکتریکی یا عوامل محرک های انتقال الکتریکی.

از آنجایی که پروفایل های ایمنی بهبود می یابند و فن آوری های میدان مغناطیسی بالغ هستند، برنامه های بالینی احتمالاً فراتر از بهبود زخم گسترش می یابند و ایزومی شامل درمان های بی رویه، سکته مغزی و بیماری های عروقی محیطی است.در بلند مدت، توانایی هماهنگی دقیق مونتاژ سلول های عروقی می تواند ساخت کل ارگان های مهندسی زیستی را تحت تاثیر قرار دهد، کاهش وابستگی به چالش های پیوند دهنده، در حالی که تقویت کننده، تقویت کننده، و مهندسی مجدد بافت، و تقویت کننده، و مهندسی مجدد، حفظ می کند.

برای مطالعه بیشتر، بررسی های اخیر در مورد نانوذرات مغناطیسی در آنژیوژنز [فناوری نانو] ، بررسی های بالینی از درمان سلول های هدایت مغناطیسی (FLT:2 (انتقاد تحویل پیشرفته دارو) و اصول طراحی برای ابزارهای مغناطیسی (FLT:4 (Physic in Biology and [Famp]؛5:5