همگرایی فناوری نانو و سلول های بنیادی با هدف ترمیم سریع تر بافت استخوان آسیب دیده

آخیلش ک. گهاروار، دانشیار دپارتمان مهندسی زیست پزشکی و عضو موسسه آمریکایی مهندسی پزشکی و زیستی، و همکارانش نانوذرات چارچوب آلی کووالانسی دوبعدی (COF) پایدار در برابر آب ایجاد کرده‌اند که می‌تواند تمایز سلول‌های بنیادی مزانشیمی انسان را به سلول‌های استخوانی افزایش دهد.

تمرکز تحقیقاتی قابل توجهی روی COFهای دوبعدی صورت گرفته است که این امر به دلیل بلوری بودن، ساختار متخلخل منظم و قابل تنظیم و سطح ویژه بالای این مواد است. با این حال، دشواری پردازش COFها به مواد نانومقیاس، همراه با پایداری ضعیف آنها، کاربرد این مواد را در پزشکی احیاکننده و دارورسانی محدود کرده است.

پژوهشگران پایداری هیدرولیتیک COFها را با ادغام آنها با پلیمرهای آمفیفیلیک، که درشت مولکول‌هایی حاوی اجزای آبگریز و آبدوست هستند، افزایش داده‌اند. این رویکرد به COFها قابلیت پخش شدن در آب می‌دهد و کاربرد زیست پزشکی این نانوذرات را ممکن می‌سازد.

محققان دریافتند که COFهای دوبعدی حتی در غلظت‌های بالاتر، بر روی زنده ماندن و تکثیر سلول تأثیر نمی‌گذارد. آنها دریافتند که این COF‌های دوبعدی خاصیت زیست فعالی از خود نشان می‌دهند و سلول‌های بنیادی را به سمت سلول‌های استخوانی هدایت می‌کنند. مطالعه اولیه نشان داد که شکل و اندازه این نانوذرات می‌تواند این زیست‌فعالی را ایجاد کند و مطالعات عمیق بیشتر برای درک بهتر رفتار مکانیکی مورد نیاز است.

این نانوذرات بسیار متخلخل هستند و تیم گهاروار از این ویژگی منحصر به فرد برای تحویل دارو استفاده کرده است. آنها توانستند یک داروی القاکننده استخوان به نام دگزامتازون را در ساختار متخلخل COF بارگذاری کنند تا استخوان سازی را بیشتر تقویت کنند.