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The effect of magnetic field exposure on differentiation of magnetite nanoparticle-loaded adipose-derived stem cells
Biomaterials Advances ( IF 5.5 ) Pub Date : 2020-01-07 , DOI: 10.1016/j.msec.2020.110652
Luminita Labusca , Dumitru-Daniel Herea , Camelia-Mihaela Danceanu , Anca Emanuela Minuti , Cristina Stavila , Marian Grigoras , Daniel Gherca , George Stoian , Gabriel Ababei , Horia Chiriac , Nicoleta Lupu

Magnetic nanoparticles (MNPs) are versatile tools for various applications in biotechnology and nanomedicine. MNPs-mediated cell tracking, targeting and imaging are increasingly studied for regenerative medicine applications in cell therapy and tissue engineering. Mechanical stimulation influences mesenchymal stem cell differentiation. Here we show that MNPs-mediated magneto-mechanical stimulation of human primary adipose derived stem cells (ADSCs) exposed to variable magnetic field (MF) influences their adipogenic and osteogenic differentiation. ADSCs loaded with biocompatible magnetite nanoparticles of 6.6 nm, and with an average load of 21 picograms iron/cell were exposed to variable low intensity (0.5 mT - LMF) and higher intensity magnetic fields (14.7 and 21.6 mT - HMF). Type, duration, intensity and frequency of MF differently affect differentiation. Short time (2 days) intermittent exposure to LMF increases adipogenesis while longer (7 days) intermittent as well as continuous exposure favors osteogenesis. HMF (21.6 mT) short time intermittent exposure favors osteogenesis. Different exposure protocols can be used to increase differentiation dependently on expected results. Magnetic remotely-actuated MNPs up-taken by ADSCs promotes the shift towards osteoblastic lineage. ADSCs-MNPs under MF exposure could be used for enabling osteoblastic conversion during cell therapy for systemic osteoporosis. Current results enable further in vivo studies investigating the role of remotely-controlled magnetically actuated ADSCs-MNPs for the treatment of osteoporosis.



中文翻译:

磁场暴露对负载磁铁矿纳米脂肪的干细胞分化的影响

磁性纳米颗粒(MNP)是用于生物技术和纳米医学中各种应用的多功能工具。越来越多地研究MNPs介导的细胞跟踪,靶向和成像,以用于细胞疗法和组织工程中的再生医学应用。机械刺激影响间充质干细胞的分化。在这里,我们表明暴露于可变磁场(MF)的人类原发性脂肪衍生干细胞(ADSC)的MNPs介导的磁机械刺激会影响其成脂和成骨分化。负载有6.6 nm的生物相容性磁铁矿纳米粒子且平均负载为21皮克铁/电池的ADSCs暴露于可变的低强度(0.5 mT-LMF)和较高强度的磁场(14.7和21.6 mT-HMF)中。类型,持续时间,MF的强度和频率不同地影响分化。短时间(2天)间歇性接触LMF会增加脂肪生成,而更长(7天)间歇性以及连续接触会促进成骨。HMF(21.6 mT)短时间间歇性暴露有利于成骨。可以根据预期结果使用不同的暴露方案来增加差异。ADSC摄取的磁性远程激活的MNP促进了向成骨细胞谱系的转变。MF暴露下的ADSCs-MNP可用于在系统性骨质疏松症的细胞治疗过程中实现成骨细胞转化。目前的结果使得能够进行进一步的体内研究,以研究遥控磁驱动的ADSCs-MNP在骨质疏松症治疗中的作用。短时间(2天)间歇性接触LMF会增加脂肪生成,而更长(7天)间歇性以及连续接触会促进成骨。HMF(21.6 mT)短时间间歇性暴露有利于成骨。可以根据预期结果使用不同的暴露方案来增加差异。ADSC摄取的磁性远程激活的MNP促进了向成骨细胞谱系的转变。MF暴露下的ADSCs-MNP可用于在系统性骨质疏松症的细胞治疗过程中实现成骨细胞转化。目前的结果使得能够进行进一步的体内研究,以研究遥控磁驱动的ADSCs-MNP在骨质疏松症治疗中的作用。短时间(2天)间歇性接触LMF会增加脂肪生成,而较长时间(7天)间歇性以及连续接触则有利于成骨。HMF(21.6 mT)短时间间歇性暴露有利于成骨。可以根据预期结果使用不同的暴露方案来增加差异。ADSC摄取的磁性远程激活的MNP促进了向成骨细胞谱系的转变。MF暴露下的ADSCs-MNP可用于在系统性骨质疏松症的细胞治疗过程中实现成骨细胞转化。目前的结果使得能够进行进一步的体内研究,以研究遥控磁驱动的ADSCs-MNP在骨质疏松症治疗中的作用。6 mT)短时间间歇暴露有利于成骨。可以根据预期结果使用不同的暴露方案来增加差异。ADSC摄取的磁性远程激活的MNP促进了向成骨细胞谱系的转变。MF暴露下的ADSCs-MNP可用于在系统性骨质疏松症的细胞治疗过程中实现成骨细胞转化。目前的结果使进一步的体内研究能够研究远程控制的磁驱动ADSCs-MNP在治疗骨质疏松症中的作用。6 mT)短时间间歇暴露有利于成骨。可以根据预期结果使用不同的暴露方案来增加差异。ADSC摄取的磁性远程激活的MNP促进了向成骨细胞谱系的转变。MF暴露下的ADSCs-MNP可用于在系统性骨质疏松症的细胞治疗过程中实现成骨细胞转化。目前的结果使得能够进行进一步的体内研究,以研究遥控磁驱动的ADSCs-MNP在骨质疏松症治疗中的作用。MF暴露下的ADSCs-MNP可用于在系统性骨质疏松症的细胞治疗期间实现成骨细胞转化。目前的结果使进一步的体内研究能够研究远程控制的磁驱动ADSCs-MNP在治疗骨质疏松症中的作用。MF暴露下的ADSCs-MNP可用于在系统性骨质疏松症的细胞治疗过程中实现成骨细胞转化。目前的结果使得能够进行进一步的体内研究,以研究远程控制的磁驱动ADSCs-MNP在骨质疏松症治疗中的作用。

更新日期:2020-01-07
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