نانومقیاس

نانومقیاس

وزیکول‌های خارج‌سلولی در ریزمحیط‌های آسیب‌دیده استخوان: ساز وکارهای مولکولی، مهندسی نانومقیاس برای تحویل هوشمند و ترجمان بالینی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه علوم سلولی و مولکولی، دانشکده علوم زیستی و زیست فناوری، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، تهران
10.22034/ns.2026.2104775.1446
چکیده
با وجود پیشرفت‌های وسیع دو دهه اخیر در حوزه پزشکی بازساختی، روش‌های درمانی کنونی برای آسیب‌های استخوانی مانند شکستگی‌های پیچیده، آسیب‌های ورزشی و بیماری‌های دژنراتیو، همچنان با چالش‌های جوش‌نخوردگی، پوکی استخوان و عفونت مواجه هستند. اخیراً وزیکول‌های خارج‌سلولی به‌عنوان راهکاری جدید و مؤثر جایگزین درمان‌های سلولی رایج، که فاقد محدودیت منابع، عوارض جانبی و نیاز به جراحی هستند، مورد توجه قرار گرفته‌اند. این وزیکول‌ها به دلیل زیست‌سازگاری، ایمنی ذاتی، قابلیت حمل محموله‌های زیستی و نقش در ارتباطات بین‌سلولی، می‌توانند التهاب، رگ‌زایی و بازسازی استخوان را تنظیم کنند. محموله‌های آن‌ها شامل miRNAها، lncRNAها و پروتئین‌های مؤثر بر مسیرهای Wnt/β‑catenin، BMP/Smad، PI3K/Akt و MAPK است که تمایز استئوبلاستی، رگ‌زایی و پاسخ ایمنی را هماهنگ می‌سازند. با این حال، پاکسازی سریع در خون و رهایش غیرقابل کنترل، کارایی درمانی را محدود کرده و فناوری نانو با مهندسی سطح، بارگذاری محموله و طراحی سامانه‌های نانوساختار، ظرفیت درمانی را افزایش داده است. نوشتار حاضر پیشرفت‌های اخیر در رهایش پایدار، استئوایمونولوژی، شرایط پاتولوژیک، کنترل فرایند و کاربرد هوش مصنوعی در مشخصه‌یابی، طراحی مواد و تحلیل نتایج را مرور می‌کند. روش‌های مهندسی وزیکول‌ها و سامانه‌های زیست‌ماده برای افزایش ماندگاری موضعی، رگ‌زایی، تمایز استخوانی و تنظیم ایمنی، در کنار چالش‌هایی مانند ناهمگونی محصول، تفاوت روش‌های جداسازی، نبود استاندارد مقدارسنجی، محدودیت مدل‌های بزرگ و الزامات GMP که مانع ترجمه‌ی بالینی هستند، بحث خواهد شد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Extracellular Vesicles in Pathological Bone Microenvironments: Molecular Mechanisms, Nanoscale Engineering for Smart Delivery, and Clinical Translation

نویسندگان English

Hosein Shahsavarani
Zahra Elyasigorji
Naser Farrokhi
Mehdi Jahanfar
Department of Cell and Molecular Biology, Faculty of Life Sciences and Biotechnology, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
چکیده English

Two decades of regenerative medicine have brought progress, yet complex fractures, sports injuries, and degenerative bone disorders still often result in non-union, osteoporosis, or infection. Extracellular vesicles (EVs) are gaining traction as an alternative to cell therapies, sidestepping issues like limited cell sources, side effects, and the need for invasive procedures. Their biocompatibility, strong cargo capacity, and roles in intercellular signaling allow EVs to modulate inflammation, angiogenesis, and osteogenesis. Their bioactive cargo, which includes miRNAs, lncRNAs, and proteins, influences major pathways such as Wnt/β-catenin, BMP/Smad, PI3K/Akt, and MAPK, coordinating osteoblast differentiation, vascularization, and immune responses. Rapid blood clearance and uncontrolled release, however, limit their therapeutic efficacy. Nanotechnology addresses these limitations through surface engineering, cargo loading, and nanostructured platforms. This review covers recent advances in controlled release, osteoimmunology, compromised microenvironments, process control, and AI applications for characterization, design, and data analysis. We also discuss strategies to engineer EVs and biomaterials for better retention, vascularization, osteogenesis, and immune homeostasis. Finally, we consider key translational barriers: heterogeneity, inconsistent isolation, lack of quantification standards, limited large-animal models, and GMP requirements.

کلیدواژه‌ها English

Extracellular Vesicles (Evs)
Bone Regeneration
Nanoengineering
Smart Delivery Systems
Artificial Intelligence (AI)

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 14 مهر 1405

  • تاریخ دریافت 11 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 14 مهر 1405