Materialen kunnen de celreacties, zoals adhesie, migratie, proliferatie en differentiatie, rechtstreeks beïnvloeden. Deze interacties zijn cruciaal bij weefselmanipulatie, regeneratieve geneeskunde en het ontwerp van biomaterialen. Een recente studie heeft licht geworpen op de onderliggende mechanismen waarmee materialen het cellulaire gedrag sturen.

Het onderzoeksteam, geleid door wetenschappers van de Universiteit van Californië, Berkeley, onderzocht de rol van materiaalstijfheid en topografie op celgedrag. Ze gebruikten een combinatie van experimentele en computationele benaderingen om te bestuderen hoe cellen deze fysieke signalen waarnemen en erop reageren.

Uit de bevindingen bleek dat materiaalstijfheid een belangrijke rol speelt bij het aansturen van stamceldifferentiatie. Stijvere materialen bevorderden de differentiatie van stamcellen tot osteoblasten (botvormende cellen), terwijl zachtere materialen de vorming van adipocyten (vetcellen) bevorderden.

Bovendien toonde de studie aan dat materiaaltopografie de celmigratie beïnvloedt. Cellen vertoonden een preferentiële migratierichting langs uitgelijnde nanovezels vergeleken met willekeurige nanovezelarrangementen. Deze gerichte migratie is essentieel voor weefselregeneratie en wondgenezingsprocessen.

De onderzoekers gebruikten computationele modellering om de moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan deze materiaal-celinteracties op te helderen. Ze ontdekten dat materiaalstijfheid en topografie de expressie van specifieke genen en signaalroutes moduleren, wat leidt tot de waargenomen cellulaire reacties.

Deze bevindingen hebben belangrijke implicaties voor het ontwerp van biomaterialen voor weefselmanipulatie en regeneratieve geneeskunde. Door materiaaleigenschappen, zoals stijfheid en topografie, te beheersen, is het mogelijk om het celgedrag te sturen en de vorming van gewenste weefsels te bevorderen.

De studie benadrukt het belang van het begrijpen van de wisselwerking tussen materialen en cellen om biomaterialen te ontwikkelen die beschadigde weefsels effectief kunnen repareren en regenereren.