Een interdisciplinair onderzoeksteam aan de Lehigh University heeft ontrafeld hoe functionele biomaterialen afhankelijk zijn van een grensvlak-eiwitlaag om signalen over hun adhesie naar levende cellen door te geven, verspreiding en algehele ontwikkeling.

Volgens een artikel dat vandaag is gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten , de kenmerken en eigenschappen op nanoschaal van een onderliggend substraat hebben geen directe invloed op de biologische respons van cellen. Echter, deze eigenschappen beïnvloeden indirect het celgedrag door hun controle over geadsorbeerde eiwitten.

In het artikel, "Nanostructuur van bioactief glas beïnvloedt botcelaanhechting via eiwitherstructurering bij adsorptie, " het Lehigh-team toont aan dat levende cellen reageren op eigenschappen van de grenslaag die ontstaan ​​als gevolg van structuren op micro- en nanoschaal die in een substraatmateriaal zijn gemanipuleerd. Deze oneindig kleine structuren hebben een enorme impact op de aard van de eiwitten en hoe ze zichzelf herstructureren en elektrostatisch interageren met het materiaal, wat op zijn beurt de manier beïnvloedt waarop cellen zich hechten aan het substraat en zich in de loop van de tijd ontwikkelen.

"Er zijn anderen die de grensvlak-eiwitlaag hebben bestudeerd, " zegt Himanshu Jain, de TL Diamond Distinguished Chair in Engineering and Applied Science en hoogleraar Materials Science and Engineering aan Lehigh, die ook dienst doet als directeur van Lehigh's Institute for Functional Materials and Devices (I-FMD). "Maar dit werk toonde voor het eerst direct en ondubbelzinnig aan hoe sommige specifieke nanoschaalkenmerken van het substraat de secundaire moleculaire structuur van de eiwitinterface kunnen beïnvloeden, wat op zijn beurt de respons van de cellen beïnvloedt die duizenden keren groter zijn."

Samen met professor Jain bij het leiden van dit onderzoek is Matthias Falk, een professor in celbiologie aan Lehigh's College of Arts and Sciences. Het team wordt gecompleteerd door twee promovendi die gezamenlijk worden begeleid door Falk en Jain-Dr. Tia Kowal, die ontving Ph.D. in Biologische Wetenschappen en is nu een postdoctoraal onderzoeker bij Stanford Medicine, en hoofdauteur Dr. Ukrit Thamma, die zijn doctoraat in Materials Science and Engineering afrondde en nu docent is aan de King Mongkut's University of Technology in Bangkok, Thailand.

"Lehigh wordt steeds meer erkend als een plaats waar interdisciplinaire teamwetenschap wortel schiet en bloeit, ", zegt Jain. "De oprichting en missie van Lehigh's interdisciplinaire onderzoeksinstituten is een strategische uitdrukking van dit idee - en dit project is een uitdrukking van dat idee in actie. En de cruciale rol die onze studenten spelen, met ondersteuning van een breed faculteitsteam, spreekt voor zich."