ENGINEERINGNET.BE - Elke persoon op de planeet bestaat uit miljarden cellen, de bouwstenen van ons lichaam. Tussen deze cellen bevindt zich de extracellulaire matrix (ECM): een gelachtige omgeving waarin cellen verpakt zijn en hun leven leiden.
Promovenda Maritza Rovers van TU Eindhoven: “Bij ziekte of een ongeluk kan de ECM beschadigd raken en ook de cellen. Dit kan leiden tot functieverlies van cellen en het orgaan waar de cellen zich bevinden.”
Daarom besloot Rovers om steigers te bouwen van moleculaire bouwstenen die humane en plantaardige cellen ondersteunen en hen helpen te groeien, en zo structuren te creëren die deze complexe ECM nabootsen.
Hiertoe wendde zij zich tot de supramoleculaire chemie, die synthetische bouwstenen gebruikt die kunnen assembleren tot netwerken. “De gevormde netwerken, ofwel steigers, leiden tot hydrogels met eigenschappen die de ECM nabootsen.”
Dit soort hydrogels zijn echter vaak vrij verdicht of omvangrijk met beperkte ruimtelijke controle. “De natuurlijke ECM wordt fijn gereguleerd door processen op verschillende lengteschalen en bulkhydrogels kunnen dit niet altijd nabootsen. Microgelen, als kleine microscopische bouwstenen voor grotere steigers, bieden een oplossing om de ECM na te bootsen”, zegt Rovers.
Het maken van deze supramoleculaire microgelen omvatte het gebruik van druppel gebaseerde microfluïdica, een techniek waarbij kleine druppeltjes water met supramoleculaire monomeren worden gevormd in een oliefase. Uiteindelijk geleert dit tot een microscopische microgel.
“Op deze manier konden de microgel-eigenschappen zorgvuldig worden gemoduleerd door de concentratie van bouwstenen, crosslinkers en bioactieve peptiden te variëren”, aldus Rovers.
“We kunnen een reeks structuren maken met de supramoleculaire bouwstenen, elk met totaal verschillende doeleinden. Ik werkte aan het maken van kleine microgelen van deze moleculen die voor diverse soorten cellen konden worden gebruikt.”
“Mijn collega Annika Vrehen werkte bijvoorbeeld aan een vervangende synthetische matrix om een micro-omgeving te ontwerpen waarin cellen van de dikste laag van het hoornvlies konden leven. We verpakten de cellen die ze gebruikte in mijn kleine microgelen".
"We zagen dat de cellen in staat waren om uit hun microgel te ontsnappen en interacties aan te gaan met naburige microgelen en cellen. De cellen begonnen de microgelen te gebruiken als bouwstenen om hun eigen weefselstructuur op te bouwen. Dit was volledig autonoom, en cellen waren in staat om dit zelf te organiseren.”
Ook gebruikte Rovers dezelfde bouwstenen om steigers te maken om zenuwcellen te laten groeien en om plantencellen te kweken.
