Een multidisciplinair team van onderzoekers van CNRS, INSERM en Université Toulouse III – Paul Sabatier heeft een hydrogel ontwikkeld die kan groeien, neurale stamcellen ontwikkelen en differentiëren. Dit biomateriaal zou nieuwe wegen kunnen bieden voor de ontwikkeling van in vitro cellulaire modellen van hersenweefsel of van in vivo weefselreconstructie. Dit werk is gepubliceerd in ACS Toegepaste Materialen &Interfaces op 14 mei, 2018.

Hoewel we weten hoe we cellen moeten kweken op een tweedimensionaal oppervlak, dat is niet representatief voor de werkelijke celomgeving in een levend organisme. In hersenweefsel, cellen zijn georganiseerd en interageren in drie dimensies in een zachte structuur. Het belangrijkste doel van de onderzoekers was om dit weefsel zo goed mogelijk na te bootsen. Ze ontwikkelden een hydrogel die voldoet aan geschikte criteria voor doorlaatbaarheid, stijfheid en biocompatibiliteit; op dat, ze kweekten menselijke neurale stamcellen.

N-heptyl-galactonamide is een nieuw molecuul gesynthetiseerd door deze wetenschappers, dat deel uitmaakt van een familie van geleermiddelen die gewoonlijk onstabiele gels produceren. Het is biocompatibel, heeft een zeer eenvoudige structuur, en kan snel worden gemaakt, heeft dus veel voordelen. Door te werken aan de parameters voor het vormen van de gel, de onderzoekers van het Laboratoire Interactions Moléculaires et Réactivité Chimique et Photochimique (CNRS/Université Toulouse III-Paul Sabatier), Toulouse Neuro Imaging Centre (INSERM/Université Toulouse III-Paul Sabatier) en het CNRS Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes verkregen een stabiele hydrogel met een zeer lage dichtheid en een zeer lage stijfheid. Daarom, neurale stamcellen kunnen doordringen en zich in drie dimensies ontwikkelen in de hydrogel. Het heeft ook een netwerk dat bestaat uit verschillende soorten vezels, sommige recht en stijf, anderen gebogen en flexibel. Door deze diversiteit kunnen neuronen een netwerk van korte- en langeafstandsverbindingen ontwikkelen, zoals die in hersenweefsel.

Dit nieuwe biomateriaal zou daarom kunnen leiden tot de ontwikkeling van driedimensionale hersenweefselmodellen die functioneren op een manier die in vivo-omstandigheden benadert. Op lange termijn, het zou kunnen worden gebruikt om het effect van een medicijn te evalueren of om cellen te transplanteren met hun matrix om hersenschade te herstellen.