Nanoskala -manipulation på ytan av material kan stimulera celler att differentieras till specifika vävnader - vilket eliminerar användningen av tillväxt- eller transkriptionsfaktorer.

Forskare försöker hitta sätt att kontrollera cellrespons in vitro med hjälp av konstruerade material i en kontinuerlig strävan att regenerera skadade eller sjuka vävnader. Nyligen genomförda studier har funnit att materialets nanoskala struktur, på vilka sådana celler odlas, påverka hur väl de förökar sig och utvecklas till de vävnader de är tänkta att bli.

Forskare från University of Malaya i Malaysia, Dr Belinda Pingguan-Murphy et al., tillsammans med prof. Sheikh Ali Akbar från Ohio State University, granskat den senaste forskningen om hur nanoskala -topografierna påverkar cellulära regenerativa svar.

Till exempel, mänskliga fetala osteoblastceller som är involverade i benbildning visade sig växa bättre på material som hade små utskott på sina ytor (11 nanometer i höjd) jämfört med ytor som antingen var platta eller hade högre utsprång. De fästes också bättre på ytor med nanoserade gropar som var 14 nm eller 29 nm djupa jämfört med plana ytor och ytor med gropar som var 45 nm djupa.

Forskning har också funnit att avståndet mellan gropar eller utsprång och om de är slumpmässiga eller mycket ordnade också påverkar hur osteoblaster och stamceller svarar. Dessutom, nanoskala spåriga ytor triggar dessa celler att växa i spårens riktning.

Rent generellt, när ett material utsätts för en biologisk vätska, vattenmolekyler binder snabbt till ytan följt av införlivande av klorid och natriumjoner. Proteiner adsorberas sedan till denna yta. Den resulterande blandningen av proteiner, liksom deras tredimensionella form och orientering med avseende på ytopografi, skickar signaler till cellerna som påverkar deras vidhäftning och spridning.

Ytterligare forskning på detta område kan leda till utveckling av kliniska proteser med topografier som direkt kan modulera stamcells öde, gör det möjligt att skräddarsy celltillväxt och utveckling för en specifik applikation utan att använda potentiellt skadliga kemikalier, skriver forskarna i sin recension publicerad i tidskriften Vetenskap och teknik för avancerade material . Dock, utveckla låg kostnad, tillverkningstekniker med hög effekt som möjliggör utveckling av specifika nanotopografier är fortfarande en begränsande faktor.