Моделирование сложной иерархической структуры природной костной ткани без использования дополнительных матриц и шаблонов – одна из ключевых проблем современной костной инженерии. Возможным путем её решения может служить самоорганизация клеток, например, под действием внешнего магнитного поля.
В качестве движущей силы, направляющей самоорганизацию клеток в нужное русло, американские ученые использовали биологически совместимые наночастицы оксида железа Fe3O4 размером 10-20 нм, суспендированные в растворе. Для лучшего взаимодействия с клетками в суспензию был добавлен белок альбумин (BSA), который покрывал частицы оксида железа тонкой оболочкой.
Под действием постоянного магнитного поля в 100 Э клетки перестраивались в линейные цепочки, направление которых зависело от ориентации силовых линий. При этом клетки слипались, поэтому после снятия внешнего поля и удаления магнитных частиц их линейная структура сохранялась. Исследования кинетики самоупорядочения показали, что экспериментальные данные хорошо согласуются с моделью коллоидной агрегации. Таким образом, длину клеточных цепочек в растворе можно контролировать путем изменения длительности магнитного воздействия. Также было замечено, что при малых концентрациях магнитных частиц в суспензии формирование цепочек не происходит из-за увеличения адгезии между клетками.
Предложенная технология достаточно дешева и проста в исполнении, что предрекает ей блестящее будущее. В дальнейшем авторы планируют создание с ее помощью трехмерных клеточных массивов.
Работа «Formation of Ordered Cellular Structures in Suspension via Label-Free Negative Magnetophoresis» опубликована в журнале NanoLetters.
