ENGINEERINGNET.BE - Kunstmatige cellen worden gebruikt om biologische processen in cellen te bestuderen zonder dat er levende cellen nodig zijn.
“Dat kan erg nuttig zijn als het gaat om effectievere screening van geneesmiddelen, het ontwerpen van betere medicijnafgiftetechnologieën en voor weefselregeneratie”, zegt hoogleraar Jan van Hest van TU Eindhoven.
"Ook kan het onderzoek zo op een gecontroleerde manier worden gedaan. Dat is handig als je wilt onderzoeken welk type moleculen invloed hebben op bepaalde celprocessen.”
Tot nu toe hebben wetenschappers zich vooral gericht op het maken van kunstmatige cellen die met elkaar en de omgeving om hen heen kunnen communiceren, en die bewegen als echte cellen.
Van Hest: “Maar de meeste kunstmatige cellen zijn niet geschikt om te bestuderen hoe krachten cellen beïnvloeden, omdat ze geen cytoskelet hebben.”
Daarom hebben Van Hest en zijn team in samenwerking met het Duitse Max Planck Instituut een cytoskelet in een kunstmatige cel opgenomen, gemaakt van een polymeer op basis van polydiacetyleen (PDA).
“Dit materiaal legt de belangrijkste aspecten van een natuurlijk cytoskelet vast, het bundelt zich om vezelachtige structuren te vormen die ongeveer even groot zijn als de filamenten in een natuurlijk cytoskelet, en het kan vervormen wanneer het wordt blootgesteld aan externe krachten”, aldus Van Hest.
Promovendus Sebastian Novosedlik voerde het meeste werk uit en ontwierp het cytoskelet. Het Max Planck Instituut boodt een manier om de mechanische eigenschappen van individuele kunstmatige cellen in real-time te testen.
De onderzoekers gebruikten een techniek die bekend staat als real-time deformability cytometry (RT-DC) om te bestuderen hoe kunstmatige cellen met en zonder cytoskelet vervormden toen ze in een smal kanaal werden geduwd.
“Toen we een cytoskelet van PDA in de cellen opnamen, merkten we dat de vervorming van de cellen afnam. Met andere woorden, ze werden stijver. Bovendien bleek hun drukstijfheid, zoals gemeten aan de elasticiteitsmodulus, te lijken op die van bepaalde menselijke cellen”, zegt Van Hest.
De volgende stap is het verkennen van de gecombineerde functionele en mechanische eigenschappen van hun systeem wanneer cellen interageren met andere cellen, wat belangrijk kan zijn voor nieuw onderzoek met kunstmatige cellen in gevallen waarin levende cellen integraal zijn.
