Wetenschappers van NPL werkten samen met Diamond Light Source om een ​​onderzoek te publiceren dat laat zien hoe de chemie van menselijke cellen, afhankelijk van de structuur van hun extracellulaire niche, belangrijke determinanten zijn van celreacties en ontwikkelingsroutes. Het artikel is gepubliceerd in ACS Applied Materials &Interfaces .

Het menselijk lichaam ondergaat vernieuwing door het specialiseren van ‘lege’ cellen – stamcellen genoemd – tot primaire cellen die in weefsels zijn georganiseerd op basis van hun omgeving. De omgeving wordt gecreëerd door extracellulaire matrices of stellages waarop cellen weefsels en organen opbouwen.

Celreacties op deze matrices bieden prestatiestatistieken die van cruciaal belang zijn voor de ontwikkeling van celgebaseerde diagnostiek en therapieën. Sommige van de belangrijke meetgegevens worden verkregen met behulp van microscopie en biologische tests, die er echter niet in slagen de chemie van cellen vast te leggen en hoe deze verandert op verschillende cel-matrix-grensvlakken.

Deze tekortkoming blijft de vooruitgang op het gebied van gezondheidszorg en technologische innovatie belemmeren, aangezien chemie de directe weerspiegeling is van cellulaire processen die verantwoordelijk zijn voor weefselgroei en -herstel.

Wetenschappers van NPL willen deze kloof aanpakken door infraroodkaarten vast te leggen van menselijke primaire en stamcellen gekweekt op inheemse en synthetische matrices.

Infraroodspectroscopie heeft toegang tot vrijwel alle chemische informatie die in de cel beschikbaar is, maar kan de cel niet onderscheiden van zijn matrix of verschillende delen van dezelfde cel herkennen. Daarom was een correlatieve benadering nodig waarbij gebruik werd gemaakt van fysieke beeldvorming, geleverd door licht- en atoomkrachtmicroscopie, om chemische spectra te sturen.

Om dit te bereiken werkte NPL samen met bundellijnwetenschappers van Diamond Light Source, biologen van Sheffield en London Colleges en data-expertise uit Cambridge. Samen ontwikkelden ze een spectrale beeldvormingsbenadering waarmee ze niet alleen chemische kaarten van afzonderlijke cellen konden verkrijgen, maar ook hun chemiesignaturen konden vergelijken als reactie op matrices die verschillende fysische eigenschappen vertoonden.

Hun onderzoek toont ook de efficiëntie aan van correlatieve metingen om celgedrag op cel-matrix-interfaces in 2D te verklaren, evenals de noodzaak om analoge en meer geavanceerde methodologieën te ontwikkelen om cel-matrix-interfaces in 3D te meten, waardoor een manier wordt gevonden om impact te hebben op de gezondheidszorg. en oplossingen voor de regeneratie van menselijk weefsel.

Max Ryadnov, NPL Fellow, zei:"De studie was een opwindende samenwerking die ons belangrijke inzichten opleverde in hoe de chemische samenstelling van menselijke cellen correleert met de fysieke veranderingen van de moleculaire scaffolds die hun groei en ontwikkeling ondersteunen." geïnformeerd over de volgende stappen in onze ontwikkelingen, gericht op correlatieve metingen van levende biologische systemen."

Meer informatie: Emiliana De Santis et al., Hyperspectrale mapping van menselijke primaire cellen en stamcellen op cel-matrix-interfaces, ACS toegepaste materialen en interfaces (2024). DOI:10.1021/acsami.3c17113

Journaalinformatie: Toegepaste materialen en interfaces van ACS

Geleverd door Nationaal Fysisch Laboratorium