(PhysOrg.com) -- Een grote vraag in regeneratieve geneeskunde is hoe stamcellen het meest effectief kunnen worden afgegeven -- evenals andere nuttige cellen, eiwitten en grote moleculen -- tot beschadigde weefsels zoals het ruggenmerg, hart en hersenen.

Een team van de Northwestern University is de eerste die een methode demonstreert die cellen levert in dezelfde uitlijning als de cellen in deze weefsels, die nieuwe groei en genezing op gang kunnen brengen. De bevindingen worden gepubliceerd als het omslagverhaal in het juli-nummer van het tijdschrift Natuurmaterialen .

In de studie, de onderzoekers produceerden centimeter lange gel "strings" van uitgelijnde nanovezels die levende cellen bevatten die op lineaire wijze zijn uitgelijnd. Deze reeksen cellen, die flexibel zijn, biologisch afbreekbaar en kan in verschillende lengtes en breedtes worden gemaakt, kan operatief op beschadigd weefsel worden geplaatst, waar ze zich op natuurlijke wijze zouden hechten.

"We hebben ontdekt hoe filamenten op nanoschaal kunnen worden uitgelijnd met de menselijke hand over lange afstanden, het produceren van een steiger die we kunnen vullen met cellen, eiwitten of andere grote moleculen, " zei Samuel I. Stupp, senior auteur van de krant, Raad van Toezicht Hoogleraar Scheikunde, Materiaalkunde en techniek, en geneeskunde, en directeur van het Instituut voor BioNanotechnologie in de Geneeskunde (IBNAM).

de cellen, eiwitten of andere moleculen bewegen door de noedelvormige draad, evenwijdig aan de muren van de string en net als voertuigen op een snelweg, en diffuus de uiteinden naar het weefsel. "Het is een zeer gerichte levering, wat de kans op een succesvolle regeneratie vergroot, " zei Stupp. "We passen de morfologie van natuurlijke weefsels aan."

De methode heeft al veelbelovend getoond in het versnellen van weefselregeneratie. Een recente studie, onder leiding van Carol Podlasek, assistent-professor urologie aan de Northwestern's Feinberg School of Medicine, toonde aan dat een kritieke zenuw vaak beschadigd is tijdens een prostaatoperatie om een ​​kankerklier te verwijderen, regenereert sneller wanneer een speciaal eiwit aan de zenuw wordt afgegeven via Stupp's noedelgel.

Stupp werkt samen met andere onderzoekers aan onderzoeken waarbij de noodle-gel wordt gebruikt voor de levering van stamcellen. Een project met H. Georg Kuhn van het Center for Brain Repair in Göteborg, Zweden, zal zich richten op het gebruik van de uitgelijnde structuren als snelwegen om stamcellen om te leiden van het ene deel van de hersenen waar ze overvloedig aanwezig zijn naar andere waar ze nodig kunnen zijn om ziekten te genezen, zoals de ziekte van Parkinson. Stupp en John A. Kessler, de Ken en Ruth Davee hoogleraar stamcelbiologie aan Feinberg, onderzoeken het gebruik van bioactieve vormen van de noedelgel als een strategie om verlamming bij chronische ruggenmergletsels om te keren.

Om de noedelgel te maken, Stupp en zijn team beginnen met aggregaten van speciaal ontworpen peptide-amfifiele moleculen in water. Door de oplossing te verwarmen, komen ze tevoorschijn in tweedimensionale vlakke platen die in water zijn opgehangen. Wanneer afgekoeld, de vellen breken spontaan in bundels vezels, onomkeerbaar een ongewoon vloeibaar kristal vormen. De onderzoekers mengen vervolgens cellen in het vloeibare kristal en, met behulp van een pipet, trek de vloeistof met de hand over een zoutoplossing. De vloeistof geleert onmiddellijk; het resultaat is een touwtje in de vorm van een stuk gekookte spaghetti en samengesteld uit uitgelijnde nanovezels met enorme populaties ingekapselde cellen.

Als onderdeel van de studie, de onderzoekers kapselden hartcellen in de noedelachtige draad in en maten de elektrische signalen. De signalen vloeiden in milliseconden van het ene uiteinde van de snaar naar het andere -- als een draad, maar van cellen, niet metaal. Dit toont het potentieel aan dat de uitgelijnde nanovezelgel kan worden gebruikt voor signaaloverdracht over lange afstand in belangrijke organen in het lichaam.

Deze nieuwe methode is minder schadelijk voor levende cellen dan bestaande methoden om over lange afstanden uitgelijnde vezels te maken, die doorgaans afhankelijk zijn van elektrische of mechanische krachten.

De zachte kracht van een menselijke hand die het vloeibare kristal over een oppervlak sleept, lijnt de vezels in één richting uit; een zoutoplossing kan de uitlijning onmiddellijk bevriezen voordat de wanorde begint. Stupp en co-auteur Monica Olvera de la Cruz, een advocaat Taylor Professor en hoogleraar materiaalkunde en techniek aan de Northwestern's McCormick School of Engineering and Applied Science, geloof dat de ongebruikelijke vloeibare kristalvormen het resultaat zijn van een fenomeen dat ze beschrijven als 'tweedimensionale Rayleigh-instabiliteit'. De gemakkelijke uitlijning van filamenten op nanoschaal kan ook worden gebruikt om de koolstofnanobuisjes uit te lijnen, zoals aangetoond in de studie, of andere geleidende structuren van belang in niet-biologische elektronische toepassingen.