Stamcellen zijn celfabrieken die zichzelf voortdurend delen om nieuwe cellen te creëren. Het implanteren van stamcellen in beschadigde organen kan nieuwe weefsels regenereren. Celbladtechniek, waarmee stamcellen kunnen worden getransplanteerd in beschadigde gebieden in de vorm van vellen die alleen uit cellen bestaan, elimineert volledig immuunafstoting veroorzaakt door externe stoffen en stimuleert weefselregeneratie. Een onderzoeksteam onder leiding van POSTECH is er onlangs in geslaagd om de oogstperiode van dergelijke stamcelvellen drastisch te verkorten.

Een gezamenlijk onderzoeksteam bestaande uit professor Dong Sung Kim en onderzoeker Andrew Choi van de afdeling Werktuigbouwkunde van POSTECH en Dr. InHyeok Rhyou en Dr. Ji-Ho Lee van de afdeling Orthopedische Chirurgie van het Pohang Semyung Christianity Hospital heeft de totale oogstperiode aanzienlijk verkort van een stamcelblad tot twee dagen. De nanotopografie van poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm), die abrupt verandert zijn ruwheid afhankelijk van de temperatuur, maakt het oogsten van celplaten mogelijk die bestaan ​​uit mesenchymale stamcellen die zijn afgeleid van menselijk beenmerg. Aangezien het gemiddeld een week duurt om stamcellen tot vellen te maken met behulp van de bestaande technieken die tot nu toe zijn ontwikkeld, dit is de kortste oogsttijd ooit. Deze onderzoeksresultaten werden gepubliceerd als voorblad in het laatste nummer van Biomateriaalwetenschap , een internationaal tijdschrift op het gebied van biomaterialen.

Het onderzoeksteam van professor Kim richtte zich op PNIPAAm, een polymeer dat ofwel combineert met water of het afwendt, afhankelijk van de temperatuur. In eerdere onderzoeken is PNIPAAm is geïntroduceerd als coatingmateriaal voor celcultuurplatform om celplaten te oogsten, maar het gebruiksbereik was belemmerd vanwege de beperkte soorten cellen die tot platen kunnen worden gemaakt. Voor het eerst in 2019, het onderzoeksteam ontwikkelde een technologie om de ruwheid van 3-D bulk PNIPAAm gemakkelijk te reguleren en heeft verschillende soorten cellen stabiel tot vellen geproduceerd.

De studie die deze keer werd uitgevoerd, was gericht op het in korte tijd maken van stamcellen - die effectief zijn bij weefselregeneratie - in vellen om hun directe bruikbaarheid te vergroten. Het team bereikte dit door een isotroop patroon van nanoporiën toe te passen van 400 nanometer (nm, 1 miljardste van een meter) op het oppervlak van een 3D-bulk PNIPAAm. Als resultaat, niet alleen versnelde de vorming en rijpheid van menselijke beenmerg-afgeleide mesenchymale stamcellen op de nanotopografie van bulk PNIPAAm, maar de oppervlakteruwheid van bulk PNIPAAm bij kamertemperatuur onder de lagere kritische oplossingstemperatuur (LCST) nam ook snel toe, effectief het losmaken van celbladen induceren. Dit maakte op zijn beurt de snelle oogst mogelijk van uit menselijk beenmerg afgeleide mesenchymale stamcelvellen.

"Er zijn minstens vijf dagen nodig om stamcelbladen te oogsten die zijn gerapporteerd in eerdere onderzoeken, " merkte Andrew Choi op, de " auteur van het artikel. "We kunnen ze nu in slechts twee dagen oogsten met de PNIPAAm-nanotopografie die deze keer is ontwikkeld."

"We hebben de oogsttijd aanzienlijk verkort door nanotopografie op het oppervlak van de 3D-bulk PNIPAAm te introduceren om voor het eerst ter wereld rijpe stamcelplaten te produceren, " merkte professor Dong Sung Kim op die de studie leidde. Hij voegde eraan toe:"We hebben de mogelijkheid geopend om de lakens in de toekomst rechtstreeks bij patiënten aan te brengen."