Programmerbare DNA-hydrogeler til avanceret cellekultur og personlig medicin

In vitro kultur af biologiske celler spiller en vigtig rolle i at fremme biologisk forskning. For tiden tilgængelige cellekulturmaterialer har imidlertid betydelige ulemper. Mange af dem stammer fra animalske kilder, hvilket fører til dårlig reproducerbarhed og gør det vanskeligt at finjustere deres mekaniske egenskaber. Derfor er der et presserende behov for nye tilgange til at skabe bløde og biokompatible materialer med forudsigelige egenskaber.

Teamet af Dr. Elisha Krieg ved Leibniz Institute of Polymer Research Dresden har udviklet en dynamisk DNA-tværbundet matrix (DyNAtrix) ved at kombinere klassiske syntetiske polymerer med programmerbare DNA-tværbindere. DNA's meget specifikke og forudsigelige binding giver forskerne uovertruffen kontrol over materialets vigtige mekaniske egenskaber.

Udgivet i Nature Nanotechnology den 7. august viser deres forskning, hvordan DyNAtrix muliggør systematisk kontrol over dets viskoelastiske, termodynamiske og kinetiske egenskaber ved blot at ændre DNA-sekvensinformationen. Den forudsigelige stabilitet af DNA-tværbindinger gør det muligt at justere stress-afslapningsegenskaberne rationelt, hvilket efterligner levende vævs egenskaber.

DyNAtrix er selvhelbredende, printbar og udviser høj stabilitet og kontrollerbar nedbrydning. Cellekultur med humane mesenchymale stromaceller, pluripotente stamceller, hundenyrecyster og humane trofoblastorganoider demonstrerer materialernes høje biokompatibilitet.

Materialets programmerbare egenskaber peger på et lovende potentiale for nye anvendelser i vævskultur. De igangværende undersøgelser fokuserer på effekten af ​​viskoelastiske egenskaber på celle- og organoidudvikling. DyNAtrix kan i fremtiden bruges i grundforskning og personaliseret medicin, for eksempel til at reproducere og undersøge patientafledte vævsmodeller i laboratoriet.

Flere oplysninger: Y.-H. Peng et al., Dynamiske matricer med DNA-kodet viskoelasticitet til celle- og organoidkultur, Nature Nanotechnology (2023). DOI:10.1038/s41565-023-01483-3

Journaloplysninger: Naturenanoteknologi

Leveret af Leibniz Institute for Polymer Research