Justerede peptidnudler kunne muliggøre laboratoriedyrket biologiske væv
Et team af kemikere og bioingeniører ved Rice University og University of Houston har opnået en betydelig milepæl i deres arbejde med at skabe et biomateriale, der kan bruges til at dyrke biologiske væv uden for den menneskelige krop.
Udviklingen af en ny fremstillingsproces til at skabe tilpassede nanofiberhydrogeler kunne tilbyde nye muligheder for vævsregenerering efter skade og give en måde at teste terapeutiske lægemiddelkandidater uden brug af dyr.
Forskerholdet, ledet af Jeffrey Hartgerink, professor i kemi og bioteknik, har udviklet peptidbaserede hydrogeler, der efterligner den tilpassede struktur af muskel- og nervevæv. Justering er afgørende for vævets funktionalitet, men det er en udfordrende funktion at reproducere i laboratoriet, da det indebærer opstilling af individuelle celler.
I over ti år har teamet designet multidomæne peptider (MDP'er), der selv samles til nanofibre. Disse ligner de fibrøse proteiner, der findes naturligt i kroppen, meget som et edderkoppespind på nanoskala.
I deres seneste undersøgelse, offentliggjort i tidsskriftet ACS Nano , opdagede forskerne en ny metode til at skabe tilpassede MDP nanofiber "nudler."
Ved først at opløse peptiderne i vand og derefter ekstrudere dem til en saltopløsning, var de i stand til at skabe afstemte peptidnanofibre - som snoede reb, der var mindre end en celle. Ved at øge koncentrationen af ioner, eller salt, i opløsningen og gentage processen, opnåede de endnu større justering af nanofibrene.
"Vores resultater viser, at vores metode kan producere tilpassede peptidnanofibre, der effektivt styrer cellevækst i en ønsket retning," forklarede hovedforfatter Adam Farsheed, som for nylig modtog sin ph.d. i bioteknik fra Rice.
"Dette er et afgørende skridt hen imod at skabe funktionelt biologisk væv til regenerativ medicin."
Et af de vigtigste resultater af undersøgelsen var en uventet opdagelse:Da tilpasningen af peptidnanofibrene var for stærk, var cellerne ikke længere på linje. Yderligere undersøgelser afslørede, at cellerne skulle være i stand til at "trække" i peptidnanofibrene for at genkende justeringen. Når nanofibrene var for stive, var cellerne ude af stand til at udøve denne kraft og undlod at arrangere sig selv i den ønskede konfiguration.
"Denne indsigt i celleadfærd kunne have bredere implikationer for vævsteknologi og biomaterialedesign," sagde Hartgerink.
"Forståelse af, hvordan celler interagerer med disse materialer på nanoskala, kan føre til mere effektive strategier til opbygning af væv."
Yderligere studiemedforfattere fra Rice omfatter kemiafdelingens Ph.D. kandidater Tracy Yu og Carson Cole, kandidatstuderende Joseph Swain og bachelorforsker Adam Thomas. Bioengineering bachelor-forsker Jonathan Makhoul, kandidatstuderende Eric Garcia Huitron og professor K. Jane Grande-Allen var også medforfattere på undersøgelsen. Holdet af forskere fra University of Houston omfatter ph.d. studerende Christian Zevallos-Delgado, forskningsassistent Sajede Saeidifard, forskningsassistent Manmohan Singh og ingeniørprofessor Kirill Larin.
Flere oplysninger: Adam C. Farsheed et al., Tunable Macroscopic Alignment of Self-Assembling Peptide Nanofibers, ACS Nano (2024). DOI:10.1021/acsnano.4c02030
Journaloplysninger: ACS Nano
Leveret af Rice University
Varme artikler
-
Den temperaturkontrollerede justering af små krystaller kan hjælpe med at udnytte deres kollektive…Skematiske repræsentationer (øverst) og transmissionselektronmikroskopibilleder (nederst) af tilfældigt orienterede og vertikalt og horisontalt justerede koboltphosphid nanotråde. Kredit:2012 WILEY-VC -
Supercomputer bruges til at simulere 3, 000-atom nano-enhedFigur 1:Konventionelle siliciumenheder og næste generations enheder Fujitsu Laboratories annoncerer, at de med succes har simuleret de elektriske egenskaber af en 3, 000-atom nano-enhed – en tredo -
Nanopartikel-netværk kunne bringe hurtigt opladede batterierDette skematiske diagram viser konceptet for et nyt elektrodedesign til lithium-ion-batterier, der har vist sig potentielt at reducere opladningstiden fra timer til minutter ved at erstatte den konven -
Størrelse betyder noget:Quantum dots kunne gøre solpaneler mere effektiveIllustration af multiple-exciton generation (MEG), en teori, der antyder, at det er muligt for en elektron, der har absorberet lysenergi, kaldet en exciton, at overføre denne energi til mere end én el
- Kortlægning af slutningen på incest og individualismens begyndelse
- Kvantekontrol til avanceret teknologi:Fortid og nutid
- Regnskab for træhøjde, biodiversitet er 3-D
- Første massemåling med sjælden RI-ring afslører fin struktur af elementoverflodsmønstre
- 6, 000 års klimahistorie:En gammel sø har givet sine hemmeligheder
- Forskning hjælper med at gøre fremskridt inden for programmerbart stof ved hjælp af nanokrystalle…