納秒脈沖電場調控干細胞和促進分化技術

生物、醫藥及醫療機械

隨著社會老齡化以及人民生活水平的提高，以干細胞為核心的再生醫學發揮著越來越重要的作用。關節軟骨損傷及其退行性病變-骨關節炎給社會帶來越來越大的勞動力損失以及患者生活質量的下降。本項目利用納秒脈沖電場選擇性降低DNA甲基化，提升干細胞干性，促進干細胞多向分化。

本項目可用于誘導多能干細胞（iPS）制備；干細胞分化前準備和成骨、成脂以及成軟骨分化；體內骨、軟骨再生；骨關節炎的早期干預和對癥治療；細胞治療；細胞分泌因子調控等領域。

1.納秒脈沖電場是新興的、能夠精確控制場強和脈寬的電場技術，可以比傳統電場更加精準地控制參數，以及提升場強到KV/cm。它有效地穿透細胞膜、作用到細胞器和染色質，發揮廣泛的生物學效應。

2.我們發現納秒脈沖電場的不同參數組合（場強、脈寬、頻率、刺激個數、應用時間點等）會引起不同的生物學作用。基于該理念，實驗室前期工作發展了使用納秒脈沖電場：a.選擇性DNA去甲基化；b.提升干細胞干性；c.促進干細胞分化（成骨、成脂和成軟骨）；d.促進處理后的干細胞體內軟骨再生的能力；e.提升細胞分泌因子能力；f. 改良傳統的“電擊杯”(BTX electroporationcuvette #45-0125)，開發出能夠連續為細胞施加刺激的導電薄膜。

秒脈沖電場促進干細胞成軟骨分化示意圖