ENGINEERINGNET.BE - De micro-omgeving van een cel is een drukke plek. De cel heeft te maken met de extracellulaire matrix, dat bestaat uit vezels, suiker en water, en andere cellen.
Deze constante interactie is complex. Door de interacties passen de cellen en de omgeving voortdurend hun structuren, geometrieën en biofysische eigenschappen aan.
In veel onderzoeken ontbreekt echter dit aspect. Vandaar dat onderzoekers van TU Eindhoven een substraat voor celkweek ontwikkelden, waarvan de vorm of oppervlaktetopografie kan worden veranderd met behulp van licht.
“Het substraat is gemaakt van een foto-responsieve hydrogel op basis van spiropyraan. Wanneer het substraat wordt belicht met blauw licht met specifieke ruimtelijke patronen, zwelt de hydrogel op en verandert het van vorm, waarbij het de patronen van het licht volgt”, zegt promovenda Maaike Bril van TU Eindhoven.
“Bovendien zijn de veranderingen omkeerbaar, wat betekent dat de hydrogel kan worden gebruikt om het effect van verschillende oppervlaktetopografieën op cellen te bestuderen.”
Een ander onderzoeksteam van TU Eindhoven, van de faculteit Chemical Engineering and Chemistry, hielp bij het ontwerp van de hydrogel. Zo werd een laag elastisch rubber toegevoegd die de hydrogel beschermd tegen de chemicaliën in het celkweekmedium, dat anders de manier waarop de hydrogel op licht reageert zou beïnvloeden.
Wat betreft het type cellen dat ze met hun nieuwe methode wilden bestuderen, richtten de onderzoekers zich op fibroblastcellen. Dit zijn cellen die verantwoordelijk zijn voor het onderhoud van de huid, verschillende weefsels en onze organen.
“We ontdekten dat de fibroblasten zich de vormveranderingen kunnen ‘herinneren’ die eerder hebben plaatsgevonden aan de oppervlakken waarop ze zich bevonden. Dit is een compleet nieuw inzicht”, aldus Bril.
“Deze herinnering aan de dynamiek uit het verleden stelt de cel in staat om zijn werking aan te passen aan zijn behoeften. Dit kan belangrijk zijn om bij het ontwerpen van toekomstige biomaterialen, of betere behandelingen om wondgenezing te ondersteunen.”
Nu de onderzoekers weten hoe cellen reageren op veranderingen in oppervlakken, willen ze meer te weten komen over wat er binnenin cellen gebeurt tijdens die reacties op vormveranderingen in hun omgeving.
“Het zou geweldig zijn om te weten welke eiwitten in een cel essentieel zijn voor vormveranderingen. En om te bestuderen hoe deze een zogenaamd mechanisch geheugen, of in dit geval topografisch geheugen, beïnvloeden”, zegt Bril.
