Je kunt deze Valentijnsdag een gebroken hart herstellen nu onderzoekers een nieuwe hydrogel hebben uitgevonden die kan worden gebruikt om beschadigd hartweefsel te genezen en kankerbehandelingen te verbeteren.

Chemische technologie-onderzoeker Dr. Elisabeth Prince van de Universiteit van Waterloo werkte samen met onderzoekers van de Universiteit van Toronto en Duke University om het synthetische materiaal te ontwerpen dat is gemaakt met behulp van nanokristallen van cellulose, die zijn afgeleid van houtpulp. Het materiaal is ontwikkeld om de vezelige nanostructuren en eigenschappen van menselijke weefsels te repliceren, waardoor de unieke biomechanische eigenschappen ervan worden gereproduceerd.

Het onderzoek is onlangs gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences .

"Kanker is een diverse ziekte, en twee patiënten met hetzelfde type kanker reageren vaak op heel verschillende manieren op dezelfde behandeling", aldus Prince. "Tumororganoïden zijn in wezen een geminiaturiseerde versie van de tumor van een individuele patiënt die kan worden gebruikt voor het testen van medicijnen, waardoor onderzoekers gepersonaliseerde therapieën voor een specifieke patiënt kunnen ontwikkelen."

Als directeur van het Prince Polymer Materials Lab ontwerpt Prince synthetische biomimetische hydrogels voor biomedische toepassingen. De hydrogels hebben een nanovezelarchitectuur met grote poriën voor het transport van voedingsstoffen en afval, wat de mechanische eigenschappen en celinteractie beïnvloedt.

Prince, een professor aan de afdeling Chemische Technologie van Waterloo, gebruikte deze nabootsende hydrogels van menselijk weefsel om de groei van kleinschalige tumorreplica's afkomstig van gedoneerd tumorweefsel te bevorderen.

Ze wil de effectiviteit van kankerbehandelingen op de minitumor-organoïden testen voordat de behandeling aan patiënten wordt toegediend, wat mogelijk gepersonaliseerde kankertherapieën mogelijk maakt. Dit onderzoek werd samen met professor David Cescon uitgevoerd in het Princess Margaret Cancer Center.

De onderzoeksgroep van Prince in Waterloo ontwikkelt soortgelijke biomimetische hydrogels die injecteerbaar zijn voor medicijnafgifte en regeneratieve medische toepassingen, terwijl Waterloo-onderzoekers leiding blijven geven aan de gezondheidsinnovatie in Canada.

Haar onderzoek heeft tot doel geïnjecteerd filamenteus hydrogelmateriaal te gebruiken om hartweefsel dat beschadigd is na een hartaanval, terug te laten groeien. Ze gebruikte nanovezels als basis voor de hergroei en genezing van beschadigd hartweefsel.

"We bouwen voort op het werk dat ik tijdens mijn doctoraat ben begonnen om mimetische hydrogels van menselijk weefsel te ontwerpen die in het menselijk lichaam kunnen worden geïnjecteerd om therapieën af te leveren en de schade aan het hart te herstellen wanneer een patiënt een hartaanval krijgt. ' zei Prins.

Het onderzoek van Prince is uniek omdat de meeste gels die momenteel worden gebruikt in weefselmanipulatie of 3D-celcultuur deze nanovezelarchitectuur niet bezitten. De groep van Prince gebruikt nanodeeltjes en polymeren als bouwstenen voor materialen en ontwikkelt chemie voor nanostructuren die menselijke weefsels nauwkeurig nabootsen.

De volgende stap in het onderzoek van Prince is het gebruik van geleidende nanodeeltjes om elektrisch geleidende nanovezelgels te maken die kunnen worden gebruikt om hart- en skeletspierweefsel te genezen.

Meer informatie: Elisabeth Prince et al., Nanocolloïdale hydrogel bootst de structuur en niet-lineaire mechanische eigenschappen van biologische vezelige netwerken na, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI:10.1073/pnas.2220755120

Aangeboden door Universiteit van Waterloo