Stap naar weefselherstel met supramoleculaire kunststoffen

Onderzoekers van TU Eindhoven hebben een methode ontwikkeld om verschillende soorten moleculen, die een specifieke functie hebben, achteraf aan supramoleculaire materialen vast te klikken.

Trefwoorden: #kunststoffen, #regeneratieve geneeskunde, #supramoleculaire kunststoffen, #TU Eindhoven, #weefselherstel

Lees verder

research

( Foto: TU Eindhoven )

ENGINEERINGNET.NL - Supramoleculaire polymeren vormen een grote belofte als dragermaterialen voor regeneratieve geneeskunde, ofwel genezing waarbij het lichaam zelf weefsel herstelt.

Een uitdaging daarbij is het verrijken van dit dragermateriaal met moleculaire modules met een complexe functie, bijvoorbeeld het sturen van cellen in de vorming van gezond weefsel.

Onderzoekers van TU Eindhoven (TU/e) hebben nu een methode ontwikkeld om verschillende soorten moleculen met een functie, achteraf aan supramoleculaire materialen vast te klikken. De onderzoekers verwachten dat dit grote mogelijkheden biedt voor de regeneratieve geneeskunde, bijvoorbeeld bij de vorming van bloedvaten. De resultaten staan in het wetenschappelijk tijdschrift Advanced Materials.

Supramoleculaire materialen worden bijeengehouden door tijdelijke bindingen die vast kunnen zitten, maar ook weer los kunnen gaan. Daardoor kunnen ze omkeerbaar veranderen, onder invloed van bijvoorbeeld een veranderende zuurtegraad of temperatuur.

Ze zijn heel geschikt om lokaal in het lichaam tijdelijke structuren te vormen die plaats bieden aan cellen zodat nieuw weefsel kan ontstaan. Om deze regeneratie te versnellen en nog beter te kunnen sturen moeten de materialen zijn verrijkt met bioactieve stoffen. Een belangrijke beperking tot nu toe was dat die bioactieve stoffen het productie- of verwerkingsproces van het supramoleculaire materiaal vaak niet overleven, en bijvoorbeeld ontvouwden of afbraken.

Een onderzoeksteam, met onder meer TU/e’ers Olga Goor en Patricia Dankers, is er nu in geslaagd om dit probleem te omzeilen. Zij bouwden in een supramoleculair materiaal speciale reactieve additieven in. Hieraan wisten ze in een later stadium de functionele modules (zoals bioactieve stoffen) vast te maken, met een solide (covalente) binding. Bovendien lukte het de onderzoekers om die stoffen alleen daar aan te brengen waar nodig, namelijk aan het oppervlak van het materiaal, dat in contact komt met de omgeving.

Om dit resultaat te kunnen zien, was een hoogstandje nodig dat de Eindhovense onderzoekers voor elkaar kregen met collega’s van de Universiteit Maastricht. Ze slaagden erin om via geavanceerde massaspectrometrie zowel de samenstelling van het materiaal aan het oppervlak te meten als eronder, in de bulk van het materiaal. Uit de metingen bleek dat de toevoegingen inderdaad voornamelijk aan het oppervlak zaten.

De ingebouwde additieven openen dus de weg naar het toevoegen van allerlei gewenste functies aan supramoleculaire materialen, waaronder complexe bioactieve eiwitten en medicijnen. Daarmee kunnen betere materialen worden gemaakt die in het lichaam cellen aanzetten tot regeneratie.

Doordat de koppeling via de nieuwe toevoegingen ongevoelig is voor de biochemische processen in het lichaam, verwachten de onderzoekers dat het zelfs mogelijk is om nieuwe functionele moleculen aan te brengen als het supramoleculaire materiaal al in het lichaam zit.