随着年龄的增长，我们的身体会随着时间的推移而发生变化和退化，这个过程称为衰老。干细胞具有转变为其他细胞类型的独特能力，也会经历衰老
，这在试图维持细胞培养用于治疗用途时提出了一个问题。这些细胞培养物产生的生物分子对于各种药物和治疗很重要，但一旦细胞进入衰老状态，它们就会停止产生它们，更糟糕的是，它们反而会产生与这些疗法拮抗的生物分子。
虽然有一些方法可以去除培养物中的旧细胞，但捕获率较低。化学教授 Hyunjoon Kong（M-CELS 负责人/EIRH/RBTE）实验室的博士后研究员 Ryan Miller 表示，与其去除较老的细胞，从一开始就阻止细胞进入衰老状态是更好的策略。和生物分子工程。
“我们使用源自脂肪组织的间充质干细胞，产生治疗必需的生物分子，因此我们希望保持细胞培养物的健康。在临床环境中，预防衰老的理想方法是调节这些干细胞所处的环境，以控制氧化状态，”米勒说。“通过抗氧化剂，你可以将细胞从这种衰老状态中拉出来，使它们表现得像健康的干细胞一样。”
虽然用抗氧化剂处理细胞可以延缓衰老，但目前的抗氧化剂递送方法有许多缺点，包括药物释放量随时间和细胞之间的变化很大。然而，Kong 和化学助理教授 Hee-Sun Han (GNDP/IGOH) 实验室（以 Miller 为第一作者）最近发表的一项研究描述了一种向干细胞输送抗氧化剂的新方法，该方法可靠、长期。持久，并最大限度地减少变化。
新方法利用聚合物稳定晶体形式的抗氧化剂。传统方法是在反应器内生长晶体，但使用微流体技术（一种允许研究人员使用极少量流体的技术），研究人员可以制造出大小和剂量相同的晶体，从而最大限度地减少细胞之间药物释放的差异。“通过微流体技术，每一滴都充当一个小型反应器，这样我们就可以获得小的、尺寸相似的单个晶体，从而最大限度地减少药物释放速率的变化。”米勒说。此外，晶体的溶解速度比传统方法慢，使得药物的释放随着时间的推移变得均匀，并增加了药物有效性的持续时间。
“我们了解到，药物释放曲线的微小变化非常重要，”Han 解释道。“当你添加溶于水的药物时，会有一个爆发期，大量药物立即溶解在液体中，不久之后就会溶解。但是晶体允许这种均匀、延长的释放，这有助于维持最佳的最佳药物浓度范围。所需的浓度。”
“当典型的抗氧化剂被放入水或生物液体中时，它们会在六小时内失去其重要活性，”孔描述道。“但是新的抗氧化剂晶体至少可以保持两天的生物活性，因此我们实际上可以延长药物的持续时间，并且还可以减少向细胞培养基中添加抗氧化剂的频率。这可以最大限度地减少类型的变化干细胞产生的生物分子并提高产品的可重复性，这是目前生物制造中最大的挑战之一。”
药物疗效持续时间的延长意味着干细胞培养物可以更长时间地保持在衰老状态之外，从而获得更多的治疗所需的生物分子。米勒还表示，这种方法可用于患者来源的干细胞治疗，来自患者自身的生物分子可用于帮助治疗各种组织疾病，例如受伤或疾病。
“当我们使用来自捐赠者而不是患者的生物分子时，可能会产生宿主效应，”米勒解释道。“理想情况下，我们会从我们正在治疗的患者身上采集干细胞，将它们在生物反应器中培养，并采集这些生物分子用于治疗。这对于 20 岁的人来说很有效，但如果我们设想一位老年患者，他们就会‘我们将拥有大量这些衰老细胞，这些细胞不会分泌治疗相关的生物分子。如果我们能够将这些细胞从这种状态中拉出来，并使它们表现得像健康细胞一样，我们就可以得到更大的细胞为患者提供治疗相关生物分子的负载。”
该团队表示，虽然他们希望继续改进生物制造过程，但除了控制向干细胞培养物输送抗氧化剂之外，这种方法已经有许多潜在用途。大多数细胞都会经历衰老
，因此该技术可以应用于医学和治疗学中重要的其他细胞培养物。此外，这些晶体可用于将持续且受控水平的抗氧化剂或潜在的其他药物直接输送到患者的目标组织中。
“我认为这里的优点在于这是一篇技术开发论文，因此可以应用于各种亲水性药物、疾病模型和方法应用，”韩说。“我们正在证明，我们可以在较长时间内以相对恒定的速率维持这种药物的持续释放。我们可以利用这项技术进行许多令人兴奋的研究和方向。”
