Nieuwe patroontechnologie die mogelijkheden zou kunnen openen om complexe biologische omgevingen te recreëren, is ontwikkeld door onderzoekers van de Queen Mary University of London (QMUL).

'3DEAL' is een eenvoudige en goedkope fabricagetechniek die in staat is om complexe moleculaire patronen in zachte materie te genereren, zoals hydrogels, met microschaalresolutie en tot centimeters diep.

Deze capaciteit maakt het mogelijk om 3-D hydrogel-omgevingen te ontwerpen met ruimtelijke controle van de chemische samenstelling, de mogelijkheid openen om biologische scenario's na te bootsen, zoals 3D-moleculaire gradiënten of patronen. Dit zou kunnen worden gebruikt om nieuwe platforms voor het screenen van geneesmiddelen te ontwerpen of om complexe weefselmanipulatieconstructies te bouwen.

Het onderzoek is gepubliceerd in Geavanceerde functionele materialen .

Hoofdonderzoeker professor Alvaro Mata, van de Queen Mary's School of Engineering and Materials Science, zei:"Het menselijk lichaam bestaat grotendeels uit anisotrope, hiërarchisch, en meestal driedimensionale structuren. Nieuwe manieren om omgevingen te fabriceren die fysieke en chemische kenmerken van dergelijke structuren kunnen recreëren, zouden belangrijke implicaties hebben voor de manier waarop efficiëntere medicijnen worden ontwikkeld of meer functionele weefsel- en orgaanconstructies kunnen worden ontwikkeld."

Het belangrijkste ontwerpkenmerk van 3DEAL is het gebruik van een elektrisch veld en een poreus masker, die kan worden gebruikt om meerdere soorten moleculen in hydrogels te verplaatsen en specifiek te lokaliseren met een resolutie op microschaal en binnen grote volumes.

Gastón Primo, doctoraat student aan Queen Mary en co-auteur van de paper, zei:"Een groot voordeel van de techniek is de robuustheid en kosteneffectiviteit. Het is eenvoudig en kan worden gebruikt met verschillende soorten gemakkelijk verkrijgbare hydrogels en kan worden gemodelleerd met verschillende soorten moleculen."

De onderzoekers hopen variaties op de techniek te creëren om nog complexere patronen mogelijk te maken en zich te concentreren op specifieke toepassingen in tissue engineering en relevante in vitro modellen voor biologische studies.

Dietmar Hutmacher, een expert in Regenerative Medicine Science and Engineering van de Queensland University of Technology, zei over het onderzoek:"Het vervaardigen van biomimetische en anisotrope hydrogels met richtingsafhankelijke structuur en eigenschappen heeft grote belangstelling gewekt in de wetenschappelijke gemeenschap. Het Mata-lab heeft de gereedschapskist verbreed met deze innovatieve 3DEAL-technologie."

Het werk werd gefinancierd door de ERC Starting Grant Strofunscaff (Strong, functioneel, afstembaar, zelfassemblerende hydrogel-steigers voor regeneratieve geneeskunde).