Geldroppar i mikrometerstorlek kan ge den extracellulära arkitektur som behövs för att celler ska växa och föröka sig. De cellbärande gelerna, gjord av självmonterande ultrakorta peptider som bildar stödjande nanofibernätverk, kan injiceras i ischemisk vävnad i behov av återupplivning med nya blodkärl.

"Våra mikrogeler är unika eftersom de är gjorda av endast fyra aminosyror, vilket är den kortaste självmonterande peptiden som hittills använts för att tillverka mikrogeler, " säger KAUST bioingenjör Charlotte Hauser, som ledde studien. "Denna ultrakorta struktur minskar kostnaden och tiden för peptidsyntes."

Forskare har experimenterat med olika metoder för att göra mänskliga vävnader som kan användas för regenerativa terapier. Självmonterande ultrakorta peptider har en fördel jämfört med andra material eftersom de kan gå samman för att bilda en arkitektur som liknar den som stödjer celler i levande vävnad. De kan också tillverkas av kemiskt syntetiserade peptider som inte orsakar immunavstötning av kroppen och som lätt kan modifieras och uppskalas för massproduktion.

Hauser och hennes team hade undersökt tillverkningen av mikrogeler med självmonterande ultrakorta peptider gjorda av tre och sex aminosyror. Men de kämpade för att optimera gelningsprocessen som uppmuntrar peptidnätverken att formas till droppar av lämplig storlek och storlek.

Så de experimenterade med peptider gjorda av fyra aminosyror. Sedan gjordes den mest lovande peptiden genom att länka samman aminosyrorna isoleucin, valin, fenylalanin och lysin, följt av tillsats av en acetylgrupp till ena änden och en amidgrupp till den andra. Många av dessa peptider sätts i en vattenlösning där de länkar samman på ett specifikt sätt som slutligen bildar ett fibröst nätverk.

Den fiberhaltiga lösningen förs genom en mikrofluidisk anordning som innehåller olja, salt och diskmedel. När lösningen rör sig genom enheten, det blir en gel och bryts i droppar.

Dropparna är stela, elastisk och stark, och behålla sin form och storlek även när de utsätts för sterilisering, ultraviolett strålning eller agitation.

Teamet odlade framgångsrikt blodkärlsendotelceller på droppytorna. Dessa cellladdade mikrogeler injicerades i en bulkhydrogel gjord av samma ultrakorta peptider som också innehöll fibroblaster, en typ av cell som är involverad i sårläkning. Nästa, de redan prolifererande endotelcellerna sträckte sig radiellt från mikrogelerna och förgrenade sig till rörformiga blodkärl.

"Vi planerar ytterligare tester på våra mikrogeler för att utveckla avancerade terapeutiska lösningar för långvariga sår och diabetiska sår, " säger KAUST doktorand Gustavo Ramirez-Calderon.

Detta kommer att kräva mycket forskning. Teamet kommer att testa substanser för nya mikrogelegenskaper samt söka sätt att lägga till biologiska signaler till mikrogelerna som kan utlösa bildandet av blodkärl, nervfibrer eller benvävnad. De letar efter sätt att göra mikrogelerna ännu mjukare så att de kan hysa celler på insidan. Till sist, de siktar på att testa sina mikrogeler för behandling av ischemi hos möss.