In vitro-odling av biologiska celler spelar en viktig roll för att främja biologisk forskning. Emellertid har för närvarande tillgängliga cellodlingsmaterial betydande nackdelar. Många av dem kommer från animaliska källor, vilket leder till dålig reproducerbarhet och gör det svårt att finjustera deras mekaniska egenskaper. Därför finns det ett akut behov av nya metoder för att skapa mjuka och biokompatibla material med förutsägbara egenskaper.
Teamet av Dr. Elisha Krieg vid Leibniz Institute of Polymer Research Dresden har utvecklat en dynamisk DNA-tvärbunden matris (DyNAtrix) genom att kombinera klassiska syntetiska polymerer med programmerbara DNA-tvärbindare. DNA:s mycket specifika och förutsägbara bindning ger forskare oöverträffad kontroll över materialets viktiga mekaniska egenskaper.
Publicerad i Nature Nanotechnology den 7 augusti visar deras forskning hur DyNAtrix möjliggör systematisk kontroll över dess viskoelastiska, termodynamiska och kinetiska egenskaper genom att helt enkelt ändra DNA-sekvensinformationen. Den förutsägbara stabiliteten hos DNA-tvärbindningar gör att de stressavslappnande egenskaperna kan anpassas rationellt och efterlikna egenskaperna hos levande vävnader.
DyNAtrix är självläkande, tryckbart och uppvisar hög stabilitet och kontrollerbar nedbrytning. Cellkultur med mänskliga mesenkymala stromaceller, pluripotenta stamceller, njurcystor från hund och humana trofoblastorganoider visar materialens höga biokompatibilitet.
Materialets programmerbara egenskaper pekar på lovande potential för nya tillämpningar inom vävnadsodling. De pågående studierna fokuserar på effekten av viskoelastiska egenskaper på cell- och organoidutveckling. DyNAtrix kan i framtiden användas inom grundforskning och personaliserad medicin, till exempel för att reproducera och undersöka patienthärledda vävnadsmodeller i laboratoriet.
Mer information: Y.-H. Peng et al, Dynamiska matriser med DNA-kodad viskoelasticitet för cell- och organoidkultur, Nature Nanotechnology (2023). DOI:10.1038/s41565-023-01483-3
Journalinformation: Nanoteknik i naturen
Tillhandahålls av Leibniz Institute for Polymer Research
