In-vitrokweek van biologische cellen speelt een belangrijke rol bij het bevorderen van biologisch onderzoek. De momenteel beschikbare celkweekmaterialen hebben echter aanzienlijke nadelen. Velen van hen zijn afkomstig van dierlijke bronnen, wat leidt tot een slechte reproduceerbaarheid en het moeilijk maakt om hun mechanische eigenschappen te verfijnen. Daarom is er dringend behoefte aan nieuwe benaderingen om zachte en biocompatibele materialen met voorspelbare eigenschappen te creëren.

Het team van Dr. Elisha Krieg van het Leibniz Institute of Polymer Research Dresden heeft een dynamische DNA-crosslinked matrix (DyNAtrix) ontwikkeld door klassieke synthetische polymeren te combineren met programmeerbare DNA-crosslinkers. De zeer specifieke en voorspelbare binding van DNA geeft onderzoekers ongeëvenaarde controle over de belangrijkste mechanische eigenschappen van het materiaal.

Gepubliceerd in Natuurnanotechnologie op 7 augustus laat hun onderzoek zien hoe DyNAtrix systematische controle over de visco-elastische, thermodynamische en kinetische eigenschappen mogelijk maakt door simpelweg de DNA-sequentie-informatie te veranderen. Dankzij de voorspelbare stabiliteit van DNA-crosslinks kunnen de stress-relaxatie-eigenschappen rationeel worden afgestemd, waardoor de kenmerken van levende weefsels worden nagebootst.

DyNAtrix is ​​zelfherstellend, printbaar en vertoont een hoge stabiliteit en controleerbare degradatie. Celkweek met menselijke mesenchymale stromale cellen, pluripotente stamcellen, niercysten van honden en menselijke trofoblastorganoïden tonen de hoge biocompatibiliteit van de materialen aan.

De programmeerbare eigenschappen van het materiaal wijzen op veelbelovend potentieel voor nieuwe toepassingen in de weefselkweek. De lopende onderzoeken richten zich op het effect van visco-elastische eigenschappen op de ontwikkeling van cellen en organoïden. In de toekomst kan DyNAtrix worden gebruikt in fundamenteel onderzoek en gepersonaliseerde geneeskunde, bijvoorbeeld om van patiënten afkomstige weefselmodellen in het laboratorium te reproduceren en onderzoeken.

Meer informatie: Y.-H. Peng et al, Dynamische matrices met DNA-gecodeerde visco-elasticiteit voor cel- en organoïdecultuur, Natuurnanotechnologie (2023). DOI:10.1038/s41565-023-01483-3

Journaalinformatie: Natuurnanotechnologie

Aangeboden door Leibniz Instituut voor Polymeeronderzoek