National Institute for Materials Science (NIMS) har etablerat en teknik för att odla mänskliga mesenkymala stamceller, flitigt använda inom regenerativ medicin, på ytan av en jonisk vätska.
Denna innovation lovar en betydande ökning av effektiviteten av cellodling av värdefulla cellulära resurser, traditionellt utförda i plastskålar, samtidigt som plastavfallet som genereras under odlingen minskar. Forskningen är publicerad i tidskriften Advanced Materials .
Konventionellt använder odling och proliferation av (stam)celler lämpliga för tillämpningar såsom regenerativ medicin fasta plastskålar. Cellodling på ytan av en vätska, som olja som inte blandas med vatten, har varit ett länge undersökt koncept på grund av dess potential att avsevärt öka effektiviteten av odlingen per volymenhet genom att sprida vätskan i odlingslösningen som "sallad dressing."
Detta tillvägagångssätt minskar inte bara det ständigt ökande plastavfallet, utan det banar också väg för tekniska innovationer, såsom cellseparation/återvinning genom filtrering som utnyttjar vätskeegenskaper och fullständig automatisering av cellodlingsprocessen.
Fluorerade vätskor som används inom forskningsfältet, även om de är mindre cytotoxiska, har dock lyfts fram för sin låga kemiska nedbrytbarhet i miljön, vilket uppmärksammat "för evigt kemikalier" och ger upphov till oro för de höga kostnaderna och miljöpåverkan som en avvägning för avancerad cellodlingsteknik.
NIMS forskargrupp har nu framgångsrikt odlat mänskliga mesenkymala stamceller på ytan av joniska vätskor, som inte blandas med vatten och uppvisar extremt låg cytotoxicitet. Joniska vätskor består enbart av positiva och negativa joner och kännetecknas av sina icke-avdunstande och icke-flyktiga egenskaper.
Efter cellodling kan vätskan rengöras, värmas, torkas och steriliseras, vilket möjliggör återanvändning istället för bortskaffande. Vidare upptäckte forskargruppen att kombinationen av joner i den joniska vätskan signifikant förändrar adsorptionstillståndet för proteiner på vätskeytan, vilket är avgörande för att bilda överlägsna vätskeställningar.
Framåt strävar teamet efter att etablera tekniker för att kontrollera differentieringstillståndet för stamceller på den joniska vätskeytan, förbättra odlingseffektiviteten för värdefulla stamcellsresurser genom dispersionskultur och utveckla en odlingsprocess som inte producerar plastavfall.
Teamet kommer att fortsätta att främja utvecklingen av rengörings- och steriliseringsprocesser för joniska vätskor som är lämpliga för cellodling.
Mer information: Takeshi Ueki et al, Ionic Liquid Interface as a Cell Scaffold, Avancerat material (2024). DOI:10.1002/adma.202310105
Journalinformation: Avancerat material
Tillhandahålls av National Institute for Materials Science
