Voor het vervangen van dierproeven door alternatieven in medisch onderzoek, complexe microweefsels moeten worden gekweekt. Onderzoekers van Empa hebben een speciale polymeersteiger ontwikkeld voor driedimensionale celculturen. Lichtstralen fungeren als wegwijzers voor de cellen.

Bij farmaceutisch onderzoek wetenschappers proberen zoveel mogelijk zonder dierproeven te doen of te vervangen door experimenten op cel- of weefselculturen. Groeiende zeer complexe driedimensionale structuren gemaakt van cellen, echter, stelt onderzoekers nog steeds voor problemen. Een team van Empa heeft nu een soort steiger ontwikkeld, waarin cellen zich kunnen verspreiden, vermenigvuldigen en verbinden. Het innovatieve aspect van de nieuwe matrix:de precisie van de gewenste vorm en functie wordt gecontroleerd door licht.

Het nieuwe materiaal bestaat uit een gel, waarvoor een lichtgevoelig mechanisme kan worden gebruikt om een ​​groot aantal functionele groepen in de polymeerstructuur op te nemen. "Dit betekent dat signalen aan de polymeerruggengraat kunnen worden bevestigd, waardoor ingegroeide cellen zich kunnen 'verankeren' in de steiger, ", legt Empa-onderzoeker Markus Rottmar van het Laboratorium voor Biointerfaces in St. Gallen uit. Andere groepen in deze "hydrogel" dragen bevestigingspunten voor enzymen, die de cellen kunnen gebruiken om de synthetische steiger aan te passen aan hun behoeften. Nog een voordeel:de hydrogel is biologisch zeer goed te verdragen en biedt de cellen een specifieke omgeving om uit te groeien tot een driedimensionale structuur.

Om een ​​functioneel weefsel te produceren, moet de vorm van de scaffold tot in het kleinste detail controleerbaar zijn. Door het kort te bestralen met UV-licht, polymeriseert de polymeerhydrogel in eerste instantie voordat een laser de laatste hand legt:Gebaseerd op het principe van lithografie, de infraroodlaser schrijft een nauwkeurig structureel ontwerp in de matrix en neemt componenten met verschillende functies op in de steiger. "De cellen groeien op basis van het voorgeschreven plan en vormen een eerste netwerk, ", zegt projectleider Katharina Maniura. Binnen een paar uur de cellen beginnen op te lossen en de steiger in deze specifieke posities te hervormen. Volgens Maniura, dit maakt het aanzienlijk gemakkelijker om complexe, driedimensionale microweefsels.

Niet alleen is de hydrogel ideaal als begeleider om alternatieven voor dierproeven te ontwikkelen; het onderzoeken van ziekten en het verbeteren van ons begrip van celgroei behoren ook tot de toepassingsgebieden voor het nieuwe materiaal.