Wetenschappers van de Universiteit van Newcastle hebben een biologisch systeem ontwikkeld waarmee cellen een gewenste vorm kunnen vormen door hun omringende materiaal te vormen - in eerste instantie een zelfgebogen hoornvlies.

Het hoornvlies is de heldere buitenste laag aan de voorkant van de oogbol.

In het onderzoek, een platte cirkel van gel met corneale stromale cellen (stamcellen) werd geactiveerd met een serum zodat de randen van de gel met een andere snelheid samentrokken naar het midden, de rand in de loop van 5 dagen optrekken om een ​​komvormig gebogen hoornvlies te vormen.

Het onderzoek is gepubliceerd in Geavanceerde functionele materialen en werd geleid door professor Che Connon, hoogleraar weefseltechnologie, Universiteit van Newcastle. Hij zegt:"Momenteel is er een tekort aan gedoneerde hoornvliezen die de afgelopen jaren is verergerd, omdat ze niet kunnen worden gebruikt door iemand die een ooglaserbehandeling heeft ondergaan, dus moeten we alternatieven onderzoeken, zoals deze zelfgebogen hoornvliezen.

"De cellen worden getriggerd om een ​​complexe 3D-structuur te vormen, maar aangezien dit tijd nodig heeft om te gebeuren, de vierde dimensie in deze vergelijking, we hebben ze 4-D-structuren genoemd."

De 4-D-formatie wordt bereikt door het innovatieve gebruik van cellen als biologische actuatoren, componenten die de onderdelen in beweging brengen. In dit geval, de cellen zelf dwingen het omringende weefsel om in de loop van de tijd op een vooraf bepaalde manier te bewegen.

de gel, bestaande uit collageen en ingekapselde hoornvliescellen, lag in twee concentrische cirkels. De vorming van de gebogen vorm die een komachtige structuur heeft, werd verkregen door moleculen, peptide-amfifielen genaamd, aan een van de cirkels toe te voegen.

In één ring trokken de actieve cellen aan de interne structuur van de gel (hoge contractie), in de andere trokken ze deze peptide-amfifiele moleculen (lage contractie). Dit verschil in contractie tussen de twee concentrische ringen veroorzaakte de kromming van de gel. Dit gebeurde omdat de cellen liever aan de peptide-amfifiele moleculen binden in plaats van aan de interne structuur van de gels.

Professor Connon voegde toe:"Omdat het hele proces werd georkestreerd door de cellen zelf, we kunnen ons ze voorstellen als biomachines die deze structuren van binnenuit hermodelleren.

"De technologie en het begrip dat we hebben ontwikkeld, heeft een enorm potentieel, aangezien deze hoornvliezen laten zien dat de vorm van gemanipuleerde weefsels kan worden gecontroleerd door celactuatoren. Dit kan ons ertoe brengen ons een toekomst voor te stellen waarin een dergelijke benadering kan worden gecombineerd met kijkoperaties, waardoor een chirurg kan implantaatweefsel in één vorm die zich vervolgens ontwikkelt tot een meer complexe, functionele vorm in het lichaam, gedreven door het gedrag van de cellen zelf."

Dr. Martina Miotto, hoofdauteur van het artikel legde uit:"Dit is een toonaangevend voorbeeld van de strikte relatie tussen vorm en functie, aangezien het onderzoek ook aantoonde dat de biomechanische en biofunctionele eigenschappen van deze 4-D-structuren die van het oorspronkelijke weefsel reproduceerden, met ongedifferentieerde corneale limbale epitheliale stamcellen in de zachtere limbus en het gedifferentieerde epitheel dat het stijvere midden van het voorste hoornvlies overspant."

Het team is van plan het werk de komende jaren voort te zetten met het oog op het verfijnen van de techniek als een mogelijke methode voor het vervaardigen van hoornvliezen voor menselijke transplantatie.