Gerichte levering en opvang van cellen naar specifieke locaties in het lichaam is wenselijk voor een verscheidenheid aan biomedische toepassingen. Levering van neurale stamcellen naar de hersenen door MRI-gestuurde gerichte echografie is voorgesteld als een mogelijke behandelingsoptie voor neurodegeneratieve ziekten, hersenletsel en beroerte1. Mesenchymale stamcellen worden bestudeerd op hun vermogen om middelen tegen kanker naar tumoren te brengen vanwege hun natuurlijke tumor-trofische eigenschappen2,3. Hartstamcellen zijn toegediend aan het hart als een mogelijke behandeling voor een hartinfarct4,5. Vasculaire stents zijn ontwikkeld met CD34-antilichamen om circulerende stamcellen op te vangen6. Hoewel veelbelovend, vertonen deze celtargetingbenaderingen nadelen zoals gebrek aan celspecificiteit, inconsistente celretentie en celbezorging op niet-doelwitten.
Het algemene doel van de huidige methode is om magnetisch gerichte targeting van cellen mogelijk te maken voor een verscheidenheid aan celbezorgings- en sorteertoepassingen. Magnetische targeting maakt gecontroleerde levering van specifieke cellen naar een specifieke doelplaats mogelijk met minimale bijwerkingen op niet-doelwitten7. De magnetische velden kunnen worden gegenereerd door geïmplanteerde of externe apparaten om de beweging van magnetisch gelabelde cellen in het lichaam veilig te richten8. Talrijke onderzoeksinspanningen hebben zich gericht op magnetisch geleide targeting van stamcellen naar gewonde weefsels zoals het hart9-14, netvlies15, long16, huid17, ruggenmerg18,19, bot20, lever21 en spier22,23 om de regeneratieresultaten te verbeteren.
Magnetische targeting van cellen is ook uitgebreid bestudeerd als een middel om implanteerbare cardiovasculaire apparaten te endotheliëren. Een uniform en compleet endotheel biedt een barrière tussen het apparaat en circulerende bloedelementen om trombose en ontsteking te verminderen. Endotheelcellen kunnen naar het apparaat worden gebracht, hetzij vóór implantatie of via het vasculaire systeem na implantatie. In beide gevallen worden magnetische velden gebruikt om cellen vast te leggen op het oppervlak van het apparaat en de cellen vast te houden wanneer ze worden blootgesteld aan de schuifspanning die wordt gegenereerd door circulerend bloed. Magnetische vasculaire stents24-27 en vaattransplantaten28 zijn beide vervaardigd en getest voor dit doel.
Magnetische celtargeting vereist een strategie voor het labelen van cellen met magnetische dragerdeeltjes. Deze deeltjes kunnen aan het oppervlak van cellen worden gebonden via antilichamen of ligand/receptorparen of ze kunnen in de cellen worden endocyteerd. Superparamagnetische ijzeroxide nanodeeltjes (SPION) zijn biologisch afbreekbaar, biocompatibel en gemakkelijk endocyteerd door verschillende celtypen29. Deze deeltjes maken een cel effectief responsief voor magnetische velden en worden na verloop van tijd natuurlijk afgebroken. SPION's bieden een eenvoudige en veilige manier om cellen in cultuur magnetisch te labelen voor een verscheidenheid aan magnetische targeting- en sorteertoepassingen. Er wordt een methode gegeven voor het synthetiseren van SPION's met een magnetiet (Fe3O4) kern en poly(lactisch-co-glycolzuur) (PLGA) mantel. Bovendien wordt een methode gegeven voor het labelen van cellen in cultuur met SPION's.