Целенаправленная доставка и захват клеток в определенные участки тела желательна для различных биомедицинских применений. Доставка нейральных стволовых клеток в мозг с помощью сфокусированного ультразвука под контролем МРТ была предложена в качестве возможного варианта лечения нейродегенеративных заболеваний, черепно-мозговой травмы и инсульта. Мезенхимальные стволовые клетки изучаются на предмет их способности доставлять противораковые препараты к опухолям благодаря их природным опухолево-тропнымсвойствам 2,3. Сердечные стволовые клетки были доставлены в сердце в качестве возможного лечения инфаркта миокарда4,5. Сосудистые стенты были разработаны с антителами к CD34 для захвата циркулирующих клеток-предшественников6. Несмотря на многообещающие перспективы, эти подходы к таргетированию клеток имеют недостатки, включая недостаточную специфичность клеток, непоследовательное удержание клеток и доставку клеток-мишеней вне мишени.
Общая цель текущего метода - обеспечить магнитно-направленное нацеливание на клетки для различных приложений доставки и сортировки клеток. Магнитное нацеливание позволяет осуществлять контролируемую доставку определенных клеток к определенному целевому участку с минимальными нецелевыми эффектами7. Магнитные поля могут создаваться имплантированными или внешними устройствами для безопасного управления движением магнитно-меченых клетокв организме. Многочисленные исследовательские усилия были сосредоточены на магнитно-направленном нацеливании стволовых клеток на поврежденные ткани, такие как сердце9-14, сетчатка15,легкие 16, кожа17, спинной мозг18,19, кости20, печень21 и мышцы22,23, с целью улучшения результатов регенерации.
Магнитное нацеливание на клетки также широко изучалось как средство эндотелизации имплантируемых сердечно-сосудистых устройств. Однородный и полный эндотелий обеспечивает барьер между устройством и циркулирующими элементами крови для смягчения тромбоза и воспаления. Эндотелиальные клетки могут быть доставлены в устройство как до имплантации, так и через сосудистую систему после имплантации. В обоих случаях магнитные поля используются для захвата клеток на поверхности устройства и удержания клеток при воздействии напряжения сдвига, создаваемого циркулирующей кровью. Для этой цели были изготовлены и испытаны магнитные сосудистые стенты24-27 и сосудистые трансплантаты28.
Нацеливание на магнитные клетки требует стратегии для маркировки клеток частицами-магнитными носителями. Эти частицы могут связываться с поверхностью клеток через антитела или пары лиганд/рецептор, или они могут быть эндоцитозированы в клетках. Суперпарамагнитные наночастицы оксида железа (СИОН) биоразлагаемы, биосовместимы и легко эндоцитируются различными типами клеток29. Эти частицы эффективно делают клетку чувствительной к магнитным полям и естественным образом разрушаются с течением времени. SPION представляют собой простой и безопасный способ магнитного мечения клеток в культуре для различных применений магнитного нацеливания и сортировки. Предложен способ синтеза СПИОНОВ с сердцевиной из магнетита (Fe3O4) и оболочки из полимолочной ко-гликолевой кислоты (PLGA). Кроме того, предусмотрен метод мечения клеток в культуре со СПИОНами.