Wetenschappers hebben nieuwe kunstmatige weefsels gemaakt die enkele van de complexe kenmerken en mogelijkheden van levende weefsels nabootsen, de weg vrijmaken voor ongekende vooruitgang in de geneeskunde, zachte robotica, en micro-engineering. De door de Universiteit van Bristol geleide doorbraak, gepubliceerd in Geavanceerde materialen , rapporteert de eerste manier om kunstmatige weefsels van elke vorm en met complexe interne structuren te produceren ter grootte van een centimeter.

Een team, onder leiding van Dr. Pierangelo Gobbo van de School of Chemistry van de universiteit, ontwikkelde de nieuwe techniek en gebruikte het om miljoenen kleverige synthetische cellen te assembleren, genaamd "protocellen, " in kunstmatige weefsels die in staat zijn om zowel met elkaar als met hun externe omgeving te communiceren. Eerder werd met protocellen individueel gewerkt, maar de wetenschappers ontdekten dat wanneer de cellen in een groep werden gecombineerd om protocellulaire materialen te vormen, ze met elkaar in wisselwerking stonden en geavanceerde mogelijkheden vertoonden.

De innovatieve methode, genaamd de "floating mold techniek, " stelde het team in staat om vrijstaande protocellulaire materialen van elke grootte en vorm te maken. Het vergemakkelijkte ook de assemblage van gedessineerde en gelaagde protocellulaire materialen door de zorgvuldige rangschikking van verschillende soorten protocellen.

Het team programmeerde vervolgens specifiek het gedrag van de protocellen waaruit het materiaal bestaat, zodat wanneer golven van chemicaliën de omgeving in werden gestuurd, de protocellen reageerden samen en het was mogelijk om belangrijke fysische en chemische informatie uit hun collectieve reactie te halen. Dit zou kunnen, bijvoorbeeld, leiden tot een nieuwe methode om te bestuderen hoe een medicijn beweegt en zich in levende weefsels verspreidt.

Het team geeft aan dat het in de toekomst mogelijk zou kunnen zijn om protocellulaire materialen op organen te enten om gerichte therapieën te bieden, of om deze kunstmatige weefsels te gebruiken als organoïden om in vivo omgevingen nauw te repliceren voor het screenen van geneesmiddelen en het verminderen van dierproeven. De weefsels kunnen ook worden gebruikt om de volgende generatie zachte robots te assembleren die worden aangedreven door chemicaliën die in de omgeving beschikbaar zijn.

Hoofdauteur Dr. Agostino Galanti zei:"Deze opwindende doorbraken brengen synthetische cellen naar een hoger niveau, die een belangrijk nieuw potentieel in een breed scala van industrieën aankondigen. Onze protocellulaire materialen zijn robuust, stabiel in water en zijn ook in staat om de speciale eigenschappen van individuele protocellen te combineren met de nieuwe verbeterde mogelijkheden die ze krijgen wanneer ze worden gecombineerd in groepsformaties."

Dr. Pierangelo Gobbo, fellow van de vice-kanselier aan de Universiteit van Bristol en hoofdonderzoeker van het project, toegevoegd, "De gecontroleerde assemblage van protocellen tot protocellulaire materialen van centimeters met opkomende bio-sensing-mogelijkheden is ongekend en vormt een belangrijke mijlpaal in de richting van de constructie van volledig autonome en adaptieve kunstmatige weefsels. Ons volgende doel is om de biochemische mogelijkheden en niveaus van autonomie te verbeteren van onze protocellulaire materialen voor belangrijke toepassingen in weefseltechnologie, gepersonaliseerde therapie, farmacokinetiek, microbioreactortechnologieën, en zachte robotica."