间充质干细胞(MSCs)是多能的，因为它们可以自然地补充构建我们的骨骼、软骨和脂肪组织的细胞类型。然而，基于它们在受损组织中迁移和移植的能力以及分泌促进新组织形成的因子，它们的再生潜力更大血管，抑制炎症和细胞死亡，促进愈合，使其成为心血管、肝脏、骨骼和软骨疾病、肺和脊髓损伤、自身免疫性疾病甚至癌症和皮肤损伤等多种疾病的细胞疗法的最佳候选。
在从健康供体接受MSCs的患者中，没有或可忽略的不良反应，MSCs可以很容易地从人体组织中分离出来，扩展到临床规模，进行生物保存，并储存在护理点交付。这种制备医用级间充质干细胞的效率与目前将其运送到患者靶组织的相对低效形成对比。临床医生通常需要使用大量高精度的间充质干细胞，以达到足够数量的细胞，使其成功移植并长期保持功能。
为了克服这一瓶颈，研究人员开发了基于材料的方法，将间充质干细胞嵌入生物材料中支架然后可以用微创手术将其作为“补丁”植入受损组织。然而，这些细胞的迁移能力、克服组织障碍的能力以及在最需要它们的组织微环境中成功移植的能力往往受到限制。原则上，注射方法可以通过皮下注射针头以更有针对性的方式将间充质干细胞引入组织，但任何直接注射到组织的方法都是侵入性的，可能会造成不经意的组织损伤和副作用，如瘢痕组织的形成。
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现在，洛杉矶Terasaki生物医学创新研究所和加州大学洛杉矶分校(UCLA)的研究人员已经开发出一种微创方法。微针“这提供了一个MSC的生物活性库。通过将相对较少数量的MSC嵌入凝胶状材料中，延长其生存能力和功能，并以高空间精度靶向受损组织，研究人员展示了他们在切除皮肤段的小鼠模型中加速伤口愈合的方法。
“过去，微针已经成功地用于将药物无痛地输送到目标组织，如皮肤、血管和眼睛。我们在这里用“可拆卸的微针库”演示，类似的方法可以在目标部位部署治疗细胞。”共同通讯作者阿里·哈德姆霍塞尼（Ali Khademhosseini）说，他是Terasaki研究所所长兼首席执行官，曾任加州大学洛杉矶分校微创治疗中心主任。“为了实现这一目标，我们开发了一种全新的微针贴片，支持干细胞的生存能力、对伤口刺激的反应能力以及加速伤口愈合的能力。”
在研究开始时，Khademhosseini和他的同事们假设，将骨髓间充质干细胞植入一种生物相容性和可生物降解的生物材料基质中，可以帮助创造一个含水的环境，具备干细胞在更长时间内保持活性和功能所需的机械性能。研究人员从工程学开始一种明胶纤维基质，相互交联形成一个可容纳骨髓间充质干细胞的网络。这种生物材料模拟了骨髓间充质干细胞通常居住的组织的正常细胞外环境，有助于重塑特定的基质环境，使骨髓间充质干细胞能够吸收营养物质并与受损组织沟通e通过他们通常接收和发送的可溶因子。
挑战的另一部分是将字面意义上的“针”质量引入细胞输送设备，使其能够温和地穿透组织，以到达它们的目标位置。为了达到这个目的，研究人员用另一种更硬的生物材料聚乳酸-乙醇酸(简称PLGA)包裹了更软的含有msc的明胶基质。一旦带进针的位置在伤口床上,“PLGA壳”,这也是生物相容性和生物可降解的,慢慢地退化,但过程中保持MSC-containing凝胶矩阵,使得msc释放他们的治疗因素通过新兴的缝隙外壳受损组织。研究小组显示，在复合微针中，90%的间充质干细胞可以存活24小时，重要的是，这些细胞没有失去作为干细胞的潜能(“干细胞性”)，这对它们的愈合特性至关重要。
最后，该团队开始在小鼠皮肤伤口模型中研究他们的微针概念，在该模型中，在表皮组织层进行明确的切除。为了能够有策略地将单个微针放置在创面内，设计了一种简单而有效的部署机制，将一组微针固定在一小条透明胶带上，其尖端朝向胶带。将带有图案的微针表面的胶带精确地定位在伤口上，使单个的微针能够穿透到伤口床上。然后，剥离胶带，使微针分离并留在伤口组织中。Khademhosseini和他的同事总结了该设备的显著特征，将其命名为“可拆卸的混合微针库”(d-HMND)。
在小鼠模型中，加载MSC的d-HMND装置确实刺激了许多与伤口愈合相关的关键参数。与直接注射到受伤皮肤中的相同数量的MSC以及不包含任何MSC（无细胞）的d-HMND装置相比，含有d-HMND的MSC加速了伤口的收缩和表皮皮肤层的再生长（再上皮化）研究人员使用了一组组织学和分子标记物，在14天的时间里证实了该装置抑制了炎症，刺激了组织重塑、新血管的形成和头发的重新生长——所有这些都是伤口愈合反应强劲的生命体征。
“在未来情景,d-HMNDs可以快速装配式前不久在临床实验室使用,用于治疗皮肤损伤,和探索更广泛的治疗各种疾病,包括黑色素瘤和其他皮肤疾病,可能受益于MSC细胞的力量,“Khademhosseini说。“这个概念甚至可以在更个性化的设备方法中使用患者来源的细胞。”作为Terasaki研究所研究计划的一部分，Khademhosseini和他的同事正在进一步探索这项技术的应用。
来源:Terasaki研究所
