Die neue Stammzelltechnik verspricht eine Knochenreparatur

Anonim

Eine neuere Studie, die an UNIST angeschlossen ist, hat eine neue Methode zur Reparatur verletzter Knochen unter Verwendung von Stammzellen aus menschlichem Knochenmark und einem Kohlenstoffmaterial mit photokatalytischen Eigenschaften entwickelt, die zu wirksamen Behandlungen von Verletzungen des Skelettsystems wie Frakturen oder Parodontitis führen können.

Diese Forschung wurde gemeinsam von Professor Youngkyo Seo für Biowissenschaften und Dr. Jitendra N. Tiwari für Chemie in Zusammenarbeit mit Professor Kwang S. Kim für Naturwissenschaften, Professor Pann-Ghill Suh für Biowissenschaften und sieben weiteren Forschern von UNIST durchgeführt.

In der Studie berichtete das Forscherteam, dass rotlichtabsorbierende Kohlenstoffnitrid- (C & sub3; N & sub4;) - Schichten zu einer bemerkenswerten Proliferation und osteogenen Differenzierung durch run-related Transkriptionsfaktor 2 (Runx2) -Aktivierung, einem Schlüsseltranskriptionsfaktor, der mit Osteoblastendifferenzierung assoziiert ist, führen.

Die Ergebnisse der Studie wurden in der Januar-Ausgabe der ACS Nano Journal veröffentlicht. Das Forschungsteam geht davon aus, dass dieser Forschungsdurchbruch zu einer Verbesserung der Knochenregeneration führen kann.

Die Verwendung von menschlichen Knochenmark-abgeleiteten mesenchymalen Stammzellen (hBMSCs) wurde erfolgreich in der Frakturbehandlung aufgrund ihres Potentials, Knochen bei Patienten zu regenerieren, die große Bereiche von Knochen entweder durch Krankheit oder Trauma verloren haben, versucht. In letzter Zeit wurden viele Versuche unternommen, die Funktion von Stammzellen unter Verwendung von Kohlenstoff-Nanoröhren, Graphenen und Nanooxiden zu verbessern.

In der Studie untersuchten Professor Kim und Professor Suh die C & sub3; N & sub4; Folien. Sie fanden heraus, dass dieses Material rotes Licht absorbiert und dann Fluoreszenz emittiert, die zur Beschleunigung der Knochenregeneration verwendet werden kann. Professor Kims Team synthetisierte Kohlenstoffstickstoffderivate aus Melaminverbindungen. Dann analysierten sie die Lichtabsorptionseigenschaften von C & sub3; N & sub4; -Folien in einem Wellenlängenbereich von 455-635 Nanometer (nm). Als Ergebnis wurde gefunden, daß die C & sub3; N & sub4; -Folie bei einer Wellenlänge von 635 nm Fluoreszenz emittierte, wenn sie im flüssigen Zustand rotem Licht ausgesetzt war. Zu dieser Zeit induzierten die freigesetzten Elektronen, dass sich Kalzium im Cytoplasma anhäuft.

Professor Suh führte eine biomedizinische Anwendung dieses Materials durch. Zuerst wurden Stammzellen und Krebszellen in einem Medium gezüchtet, das 200 ug / ml C & sub3; N & sub4; -Schichten enthielt. Nach zwei Testtagen zeigte das Material keine Zytotoxizität, was es als Biomaterial geeignet macht.

Es wurde auch bestätigt, dass C & sub3; N & sub4; -Folien auf Stammzellen wirken, um sich zu Osteoblasten zu differenzieren, um die Mineralbildung zu fördern. In diesem Prozess proliferierten die osteogenen Differenzierungsmarkergene (ALP, BSP und OCN). Darüber hinaus wurde auch der Rux2 (Runt-related Transkriptionsfaktor 2), ein Schlüsselfaktor für die Differenzierung von Osteoblasten, aktiviert. Dies führte zu einer erhöhten Osteoblastendifferenzierung und beschleunigten Knochenbildung.

"Diese Forschung hat die Möglichkeit eröffnet, ein neues Medikament zu entwickeln, das Skelettverletzungen wie Frakturen und Osteoporose effektiv behandelt", sagte Professor Young-Kyo Seo. "Es wird ein sehr nützliches Werkzeug sein, um künstliche Gelenke und Zähne mit dem 3D-Druck herzustellen."

Er fügt hinzu: "Dies ist ein wichtiger Meilenstein in der Analyse biomechanischer Funktionen, die für die Entwicklung von Biomaterialien benötigt werden, einschließlich Adjuvantien für hartes Gewebe wie beschädigte Knochen und Zähne."

Das Forschungsteam erwartet, dass ihre Ergebnisse das Potenzial von C & sub3; N & sub4; -Blättern bei der Entwicklung von Knochenbildung und der Ausrichtung von hBMSCs auf die Knochenregeneration bestätigen.

Diese Forschung wurde mit Unterstützung des National Honor Scientist Programme und des Technologieentwicklungsprojekts der alternden Quelle durchgeführt, das vom koreanischen Ministerium für Wissenschaft, IKT und Zukunftsplanung gefördert wird.

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