بررسی استفاده از فناوری نانو در پیوند سلول های جزیره

دیابت یکی از مداوم ترین چالش های سلامت جهانی است که بر بیش از ۵۰۰ میلیون نفر در سراسر جهان تأثیر می گذارد.برای افرادی که دارای دیابت نوع ۱ هستند و برخی از آنها مبتلا به دیابت نوع ۲ پیشرفته هستند، درمان انسولین اگزوژنیک استاندارد مراقبت است، با این وجود، دستیابی به کنترل پایدار گلیسمیک در مقیاس پایدار دشوار است و خطر ابتلا به هیپوآگلیسمی، آنزیم، آنزیم، و عوارض زیست محیطی قابل توجه است که یک راه حل پیوند بیولوژیکی را با استفاده از آن را فراهم می کند.

چالش پیوند سلول جزیره

پیوند سلول Islet شامل جدا کردن سلول های بتا تولید کننده انسولین از یک پانکراس اهدا کننده و تزریق آنها به داخل ورید پورتال گیرنده با دیابت است.این سلول های پیوند خورده در کبد و تحت شرایط ایده آل، شروع به ترشح انسولین در پاسخ به سطح قند خون می کنند.در حالی که این روش می تواند نیاز به تزریق انسولین را از بین ببرد یا کاهش دهد، چندین موانع قدرتمند موفقیت بلند مدت آن را محدود می کند.

عدم ثبات و استقلال

سیستم ایمنی گیرنده، جزایر اهدا کننده را به عنوان خارجی به رسمیت می شناسد و یک حمله سلول T را ایجاد می کند، بافت پیوند شده در عرض هفته ها یا ماه ها را از بین می برد، حتی با داروهای قوی ایمنی، اکثر پیوندها در عرض پنج سال، کاهش کامل و کاهش میزان autoimmunity در نوع 1 بیمار مبتلا به التهاب بیشتر، خطرات جدی را برای بیماران ایجاد نمی کند و جلوگیری از از از از از از از دست دادن آن، جلوگیری از آسیب پذیری، و عدم آسیب پذیری، و جلوگیری از آن، بسیاری از آسیب پذیری، و آسیب پذیری، و عدم آسیب پذیری در حال حاضر.

فرضیه و عدم موفقیت در اولویت

در طول روزهای اول پس از پیوند، جزایر فاقد یک منبع خون اختصاصی و وابسته به انتشار اکسیژن از بافت اطراف است.این محیط هیپوکسیک باعث مرگ سریع سلول می شود، با حداکثر 50 تا 70 درصد از قطرات در دوره اکسیژن پس از انتقال فوری از زایمان - سایت داخل پیوند به طور فیزیولوژیکی برای عملکرد استلت ایده آل نیست، به عنوان غلظت های محلی بالا از داروهای ایمنی، که باعث کاهش شدید می شوند، و اضافه شدن مواد مغذی ضروری در کاهش غلظت های پیوند می تواند به طور معمول جلوگیری از آن را کاهش دهد.

عرضه محدود

تعداد پانکراس های اهدا کننده در دسترس هر سال به مراتب کم از تقاضا است، حتی زمانی که یک ارگان مناسب در دسترس است، روش های انزوای سیمی مقادیر متغیر و کیفیت را ارائه می دهد.این کمبود نیاز به روش هایی را ایجاد می کند که بقای و عملکرد هر سلول پیوند خورده را بهبود می بخشد، علاوه بر این، وابستگی به اهداکنندگان cadaveric، تنوع پذیری را در کیفیت، خلوص و پیشرفت زیست محیطی است که نیاز به یک راه حل سلول های محافظت از سلول های بالقوه دارند، اما نیاز به خوبی از این سیستم های میکروبی دارند، ارائه می باشد.

فناوری نانو: راه حل های مهندسی در مقیاس مولکولی

فناوری نانو شامل طراحی و کاربرد مواد با ابعاد بین 1 تا 100 نانومتر است.در این مقیاس، مواد ویژگی های منحصر به فرد فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی را نشان می دهند که می تواند برای مقابله با چالش های خاص پیوند سیمی استفاده شود، نانو ذرات می توانند با هدف قرار دادن مولکول ها، کپسوله شده با عوامل درمانی، یا به سه داربست سه بعدی که تقلید از قابلیت های طبیعی برای تقویت این مواد تشکیل دهنده اکسیژن، در حالی که به طور همزمان قادر به بهبود آن هستند، و همچنین قادر به بهبود برخی از مواد تزریقی، در مقایسه با استفاده از مواد اکسیژن و تزریق اکسیژن، و تزریق اکسیژن، و تزریق اکسیژن، و همچنین با استفاده از مواد تزریقی، و تزریق می باشند، به طور همزمان، مواد تزریقی، به طور همزمان، و تزریق اکسیژن، به طور همزمان، مواد تشکیل دهنده، مواد تشکیل دهنده، به طور همزمان، مواد تشکیل دهنده، مواد تشکیل دهنده، و تزریق اکسیژن، مواد تشکیل دهنده عوامل بهداشتی، و تزریق، و تزریق اکسیژن، به طور همزمان، و تزریق، مواد تشکیل دهنده، مواد تشکیل دهنده، به طور همزمان، به طور همزمان، به طور همزمان، مواد تشکیل دهنده عوامل بهداشتی، مواد تشکیل دهنده ی چند عامل های اتصال به طور همزمان، ترکیب شده است.

نانوپوش برای حفاظت از Immune

یکی از امیدوار کننده ترین استراتژی ها محافظت از جزایر پیوند شده با پوشش های نانو مقیاس پایدار و نیمه قابل بازیافت است، در حالی که هنوز اجازه عبور گلوکز، انسولین، اکسیژن و محصولات زائد را می دهد، معمولا ضخامت سلول های T، ماکروفاژها و آنتی بادی ها - از تماس با سلول های اهدا کننده، اما هنوز اجازه عبور از گلوکز، انسولین، اکسیژن و مواد زائد است.

مواد مانند پلی اتیلن گلیکول (PEG)، آلجینات، chitosan و چند لایه چند منظوره تر به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته اند. لایه-به لایه (LbL) یک تکنیک به ویژه چند منظوره است، که در آن پلیمرهای ضد اسید ضد اسید می توانند به طور پیوسته بر روی سطح سیمی قرار گیرند، این اجازه می دهد تا دقیق کنترل ضخامت پوشش پوشش پوشش پوشش مبتنی بر پوشش های سطح را کاهش دهد.

نانوپوشانی دور بودن و Degradation

یک بررسی کلیدی برای ترجمه بالینی ثبات طولانی مدت نانوپوشیدن است.این پوشش باید برای ماه ها تا سالها بدون ترک یا تخریب باقی بماند، در حالی که همچنین قابل تجزیه برای جلوگیری از تجمع مزمن بدن خارجی است، محققان در حال توسعه پوشش های گوشتی بزرگ هستند که می توانند استرس مکانیکی را در طول تزریق و engraftment مقاومت کنند.

نانو-کرها و زیست محیطی Microvirtic

فراتر از پوشش های فردی، نانوتکنولوژی ایجاد داربست های سه بعدی را که معماری طبیعی محیط میکروبی و میکرو را بازسازی می کند، امکان می دهد.این داربست های نانوساختار شده به عنوان طاقچه های مصنوعی عمل می کنند، پشتیبانی از چسبندگی، بقا و عملکرد در حالی که تسهیل واژاسیون و تبادل مواد مغذی.

الکترودهای نانو فیبر از پلیمرهای تجزیه و تحلیل شده مانند پلی کاپلوتلوتلوتون (PCL)، پلی لاکتیک اسید پلیکو-گلیک (PLGA)، یا پروتئین های طبیعی مانند کلاژن و ژلاتین، سطح بالا و منافذ را فراهم می کند که از ماتریس اضافی تقلید می کنند.، فیبر، جهت گیری، و شیمی سطح می تواند برای رفتار سلول، به عنوان مثال، جهت گیری های مختلف و انتقال فیبر تنظیم شود.

هیدروگل ها بر اساس اجزای مقیاس نانو، مانند پپتیدهای خود جمع آوری یا پیوندهای نانو اندازه، یک پلت فرم چند منظوره دیگر را ارائه می دهند.این هیدروژل تزریقی را می توان از طریق کاتتر همراه با اسیدهای خود، تشکیل یک ژل پشتیبان (FLT:0in satu فعال [LT:1] در ترکیب عوامل کبدی مانند اسیدهای هیدروتروپاتیک (به طور سریع) یا کاهش می دهند.

کار اخیر نشان داده است که ماتریس اضافی سلول پانکراس، پردازش شده به یک داربست نانو فیبروز، حفظ نشانه های خاص بافت و به طور قابل توجهی بهبود ترشح انسولین در مقایسه با شرایط فرهنگ استاندارد، این داربست های مشتق شده از اندام هنوز در ارزیابی پیش بالینی اما نشان دهنده یک جهت امیدوار کننده برای پیوند شخصی است.

نانوذرات برای تحویل دارویی هدفمند

ایمنی سیستمیک باعث عوارض جانبی گسترده می شود. نانوذرات نانو می توانند داروهای سرکوب کننده ای را به صورت محلی به محل پیوند تحویل دهند، کاهش سمیت سیستمیک در حالی که حفظ غلظت های محلی موثر است.به عنوان مثال، نانوذرات تجزیه و تحلیل شده PLGA بارگیری شده با تاcrolimus یا رپایسین می توانند با کانکس ها ترکیب شوند، آزاد کردن دارو در طول چند هفته به طور مستقیم در پیوند این روش بقای کلی با دوزهای کوچک نشان داده شده است.

نانوذرات همچنین می توانند عوامل رشد را برای ارتقاء بقای و عملکرد استولت ارائه دهند.(اضافه کردن اسکلت بیرونی (GLP-1 آنالوگ) یا عامل رشد هگزاتووسیت در حامل های نانو اندازه محافظت از این پروتئین ها از تخریب و آزاد شدن پایدار اسید: در یک مطالعه، نانوذرات آلجینال بارگذاری شده با کورکومین، یک ترکیب ضد التهابی، کاهش پیوند اولیه و بهبود کنترل اسید آمینه، تنها به عنوان نمونه های مقاوم در برابر اکسیژن می توانند واکنش نشان دهند.

یکی دیگر از کاربردهای هیجان انگیز استفاده از نانوذرات اکسید آهن برای هدف گیری مغناطیسی است.(با تگ کردن ذرات با نانوذرات مغناطیسی، جراحان می توانند از یک میدان مغناطیسی خارجی برای تمرکز سلول ها در یک مکان مطلوب در داخل کبد یا دیگر سایت پیوند استفاده کنند، بهبود موقعیت های engraftment و کاهش از دست دادن سلول به گردش پورتال، مغناطیس نیز می تواند دستکاری شود (FLT:0vitroin[۳] [F] [F1] برای ایجاد یک سیستم تحویل مواد شیمیایی دوگانه و کاهش دادن مواد مخدر های ضد میکروبی به طور معمول، قبل از ساخت یک سیستم پیوند نانو.

نانو سنسور ها برای نظارت بر زمان واقعی

فناوری نانو همچنین توانایی نظارت بر عملکرد پیوند و محیط زیست محلی در زمان واقعی را فراهم می کند.سیگن های فلورسنت - مانند نانولوله های کربنی پلیمری یا نقاط کوانتومی - می توانند در کنار مخازن تزریق شده با کیفیت پیوند داده شوند؛ این سنسورها سیگنال نوری خود را در پاسخ به گلوکز، اکسیژن، pH، یا سیتوکین التهابی التهابی التهابی التهابی را با استفاده از یک خواننده کوچک یا دستگاه نظارت بر سنسور تشخیص می دهند.

تحقیقات فعلی و پیشرفت بالینی

ترجمه نانو از نیمکت به تخت پیوند است هنوز در مرحله اولیه، اما چندین کارآزمایی بالینی و مطالعات پیش بالینی پیشرفته راه را هموار می کند.یک مثال قابل توجه است که فاز I /II آزمایش از انکوژن سیستم دستگاه [LT: 1 ] (iacy / Nova)، که از یک روش تولید لوله ای که به طور کامل از سلول های بتای ساخته شده است، استفاده می کند.

محققان در دانشگاه هایی مانند MIT، دانشگاه کالیفرنیا سان فرانسیسکو و دانشگاه میامی به طور فعال در حال توسعه نانوپوش های گیاهی مطابق با استفاده از مونتاژ LbL و پلیمریزاسیون سطح اولیه است، مطالعات خود را در پستانداران غیر انسانی نشان داده است که طولانی مدت با حداقل التهاب است.ترجمه بالینی در پنج تا ده سال آینده انتظار می رود که توسعه امیدوار کننده دیگر استفاده از (fnocciticing) توسعه یافته است.

کتابخانه ملی پزشکی صدها مقاله بررسی شده در نانوتکنولوژی در پیوند سیمی، پوشش علم مواد، علوم ایمنی و مهندسی زیستی، بررسی جامع اخیر (FLT:2) منتشر شده در Nanomedicine [LT:4] ادامه یافته است مطالعه پیشرفت در برش ایمنی مواد نانو و آزمایش های بالینی (Fcincincincin) برای استفاده از یک نمونه های بالینی و چند نمونه های بالینی دیگر.

مسیر های آینده و چالش های باقی مانده

مقیاس پذیر تولید

یک مانع برای استقرار بالینی مقیاس پذیری و بازتولید نانوپوشی و ساخت داربست است. پوشش هزاران از جزایر فردی به سرعت و یکنواخت نیاز به فرآیندهای خودکار.سیستم های میکروفلوئیدیک و فن آوری های پوشش کیفیت اسپری برای رسیدگی به این.

قابلیت طولانی مدت Biocomibility

اگرچه بسیاری از نانومواد در پیوند کوتاه مدت سازگار هستند، اثرات طولانی مدت مانند التهاب مزمن، تجمع ذرات در کبد یا کلیه ها و بیماری های بالقوه سرطان زا باید به طور کامل ارزیابی شوند.استفاده از مواد تجزیه و تحلیل شده که به ترکیبات خوش خیم تجزیه و تحلیل می شوند، برای هر مسیر بالینی به جلو ضروری خواهد بود.

ادغام با تکنولوژی سلول های بنیادی

ترکیب نانوتکنولوژی با ایزوتوپ های مشتق شده از سلول های بنیادی یک منبع سلول تقریبا نامحدود را ارائه می دهد که با استفاده از سلول های بنیادی (iPSCs) که مخصوص بیمار هستند می تواند نیاز به سرکوب ایمنی را از بین ببرد، اما خطر ابتلا به داربست بزرگ باقی می ماند. Nanocarriers که عوامل تمایز یا ژن های خودکشی را ارائه می دهند، نقص های ایمنی اضافی را برای تجزیه و تحلیل های اصلی، برای اصلاح ترکیبات ژنتیکی، می تواند به عنوان مثال، برای اصلاح ترکیبات اصلی، استفاده از آن استفاده کند.

کاهش رشد بیش از حد فیبراتیک

حتی پیشرفته ترین نانوپوش ها می توانند یک پاسخ بدن خارجی را ایجاد کنند که منجر به انقباض فیبروتیک می شود، پیوند از استراتژی های جریان خون را جدا می کند تا پاسخ را اصلاح کند – مانند آزاد کردن داروهای ضد فیبروزاتیک مانند pirbrofenidone از نانوذرات، یا ترکیب تنظیم کننده ایمنی – در مدل های حیوانی که به طور طبیعی باعث تقویت ترکیبات غیرسلولی می شوند، اما به طور کامل می توانند از آن جلوگیری کنند.

نتیجه گیری

فناوری نانو پتانسیل فوق العاده ای برای تبدیل پیوند سلولی از یک متخصص تغذیه گذشته، روش بالا خطر به یک درمان اصلی برای دیابت دارد.با استفاده از نانوپوشیدن نانو برای جلوگیری از رد ایمنی، داربست های نانوساختار یافته برای ارائه یک محیط میکرو زنده، و سیستم های تحویل مواد نانومقیاس برای کنترل التهاب محلی و ترویج وانکول، محققان در حال پرداختن به موانع اساسی هستند که نظارت بر مواد اولیه برای بهبود سریع، توصیه می کند.