I många vävnader i människokroppen, inklusive nervvävnad, den rumsliga organisationen av celler spelar en viktig roll. Nervceller och deras långa utstick samlas i nervkanaler och transporterar information genom hela kroppen. När nervvävnad skadas, en exakt rumslig orientering av cellerna underlättar läkningsprocessen. Forskare från DWI - Leibniz Institute for Interactive Materials i Aachen utvecklade en injicerbar gel som kan fungera som ett vägledningssystem för nervceller. De publicerade nyligen sina resultat, erhållna från cellodlingsförsök, i tidningen Nano bokstäver .

Inuti kroppen, en extracellulär matris omger cellerna. Det ger mekaniskt stöd och främjar rumslig vävnadsorganisation. För att regenerera skadad vävnad, en artificiell matris kan temporärt ersätta den naturliga extracellulära matrisen. Denna matris måste efterlikna den naturliga cellmiljön för att effektivt stimulera den omgivande vävnadens regenerativa potential. Solida implantat, dock, kan försämra kvarvarande frisk vävnad, medan mjuk, injicerbara material möjliggör minimal invasiv terapi, vilket är särskilt fördelaktigt för känsliga vävnader, som ryggmärgen. Tyvärr, tills nu, konstgjorda mjuka material kan inte reproducera de komplexa strukturerna och rumsliga egenskaperna hos naturliga vävnader.

Ett team av forskare, under ledning av doktor Laura De Laporte från DWI - Leibniz Institute for Interactive Materials utvecklade en ny, minimalt invasivt material som kallas Anisogel. "Om du vill förbättra regenereringen av skadad ryggmärgsvävnad, du måste komma med ett nytt materialkoncept, säger Jonas Rose, en doktorsexamen student som arbetar med Anisogel -projektet.

"Vi använder byggstenar i mikrometerstorlek och monterar dem i 3D-hierarkiskt organiserade strukturer." Anisogel består av två gelkomponenter. Mikroskopisk, mjuk, stavformade geler inkorporerade med magnetiska nanopartiklar är den första komponenten. Med ett svagt magnetfält, forskare kan orientera gelstavarna, varefter en mycket mjuk omgivande gelmatris är tvärbunden, bilda det strukturella vägledningssystemet. Gelstavarna, stabiliseras av gelmatrisen, behålla sin orientering, även efter avlägsnande av magnetfältet.

Med hjälp av cellodlingsexperiment, forskarna visade att celler lätt kan migrera genom denna gelmatris, och att nervceller och fibroblaster orienterar sig längs de vägar som tillhandahålls av detta styrsystem. Ett lågt antal gelstavar inom hela Anisogel -volymen har visat sig vara tillräckligt för att inducera linjär nervtillväxt. Materialet, utvecklat av Aachen-baserade forskare, är det första injicerbara biomaterialet som monteras i en kontrollerad orienterad struktur efter injektion och tillhandahåller ett funktionellt styrsystem för celler. "För att uppfylla de komplexa kraven i detta tillvägagångssätt, i projektteamet finns forskare med mycket olika kompetensområden, "säger Laura De Laporte." Detta tvärvetenskapliga arbete är det som gör detta projekt så fascinerande. "

"Även om våra cellodlingsförsök var framgångsrika, vi är beredda att gå långt för att översätta vår Anisogel till en medicinsk behandling. I samarbete med Uniklinik RWTH Aachen, vi planerar för närvarande prekliniska studier för att ytterligare testa och optimera detta material, "Laura De Laporte förklarar.