CT-sichtbare Mikrosphären ermöglichen In-vivo-Ganzkörper-Tracking von injizierbaren Tissue Engineering Scaffolds

Annalisa Bettini, Peter Stephen Patrick, Richard M. Day, Daniel J. Stuckey.

Fortschrittliche Materialien für das Gesundheitswesen. 2024;13(17).

Zusammenfassung

Im Rahmen dieser Studie wurden winzige schwammartige Kügelchen (so genannte Mikroträger) entwickelt, die therapeutische Zellen tragen können und - was besonders wichtig ist - auf medizinischen Bildgebungsaufnahmen deutlich zu sehen sind. Die Forscher fügten ein harmloses Kontrastmittel, Bariumsulfat, hinzu, so dass die Kügelchen nach ihrer Injektion in den Körper auf Computertomografiescans (CT) zu sehen sind. Auf diese Weise können die Ärzte verfolgen, wohin das implantierte Material gelangt, wie lange es an Ort und Stelle bleibt und ob die transplantierten Zellen am Leben bleiben. In Labortests und Tierversuchen erwiesen sich die Kügelchen als sicher, ließen Zellen darauf wachsen und blieben auf Scans mindestens zwei Wochen lang sichtbar. Die Mikrokügelchen könnten auch durch minimalinvasive Injektionen, auch in das Herz, verabreicht werden. Insgesamt könnte diese Technologie dazu beitragen, regenerative Therapien zu verbessern, indem sie sicherstellt, dass implantierte zelltragende Gerüste den richtigen Ort erreichen und dort verbleiben - und Ärzten gleichzeitig die Möglichkeit gibt, die Behandlung in Echtzeit zu überwachen.

Abstrakt

Gezielte Abgabe und Verbleib sind wesentliche Voraussetzungen für implantierbare Produkte aus Gewebezüchtungen. Nicht-invasive bildgebende Verfahren, die die Lokalisierung, den Verbleib und die Biodistribution transplantierter Zellen auf implantierten Tissue-Engineering-Gerüsten bestätigen können, sind von unschätzbarem Wert für die Optimierung und Verbesserung regenerativer Therapien. Um diesem Bedarf gerecht zu werden, wurde ein injizierbares Tissue-Engineering-Gerüst, das aus hochporösen, mit der Transplantation von Zellen kompatiblen Mikrokügelchen besteht, so modifiziert, dass es das Computertomographie (CT)-Kontrastmittel Bariumsulfat (BaSO4) enthält. Die verfolgbaren Mikrokugeln weisen eine hohe Röntgenabsorption auf, wobei der Kontrast eine Verfolgung des gesamten Körpers ermöglicht. Die Mikrokugeln sind mit GFP+ Luciferase+ mesenchymalen Stammzellen zellulärisiert und zeigen in vitro Biokompatibilität. In vivo werden zellularisierte, mit BaSO4 beladene Mikrosphären in die Hintergliedmaßen von Mäusen eingebracht, wo sie 14 Tage lang lebensfähig bleiben. Die Koregistrierung von 3D-Biolumineszenzbildern und µCT-Rekonstruktionen ermöglicht die Beurteilung des Gerüstmaterials und der Zellko-Lokalisation. Die verfolgbaren Mikrosphären sind auch mit der minimal-invasiven Verabreichung durch ultraschallgeführte transthorakale intramyokardiale Injektionen bei Ratten kompatibel. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass mit BaSO4 beladene Mikrosphären als neuartiges Instrument zur Optimierung von Verabreichungstechniken und zur Verfolgung der Persistenz und Verteilung von implantierten Gerüstmaterialien verwendet werden können. Darüber hinaus können die Mikrosphären zellularisiert werden und haben das Potenzial, zu einem injizierbaren, gewebezüglichen Kombinationsprodukt für die Herzregeneration entwickelt zu werden.

Hier finden Sie das vollständige Papier:

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adhm.202303588