Разработка альгинатных гидрогелей для поддержки роста клеток

Исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне создали модифицированные альгинатные гидрогели, способные выдерживать рост бактерий, что позволяет клеткам синтезировать важные ферменты и соединения, не просачиваясь наружу.

Проблема существующих гидрогелей:
Гидрогели — полимеры, поглощающие воду, — десятилетиями используются для инкапсуляции клеток. Однако рост клеток внутри создает давление, приводящее к разрыву оболочки и утечке микроорганизмов.

Решение:
Исследователи сфокусировались на альгинате — природном полимере из бурых водорослей. Стратегия заключалась в создании дополнительной гидрогелевой мембраны на поверхности основной структуры.

Результаты экспериментов:

• С Lactococcus lactis: Без мембраны бактерии просачивались и не формировали биопленки. В модифицированных гидрогелях колонии росли более 10 дней без разрыва оболочки.
• С Escherichia coli:
  • Клетки, продуцирующие зеленый флуоресцентный белок (GFP), формировали растущие колонии внутри гидрогеля и продолжали синтез белка.
  • Биолюминесцентные E. coli (с генами lux) после достижения определенной плотности продолжали увеличивать свечение в течение 3 дней.
• Практическое применение: L. lactis в модифицированных гидрогелях успешно производил низин — пептид, используемый как пищевой консервант.

Значение и перспективы:
Технология позволяет создавать биореакторы для длительного культивирования бактерий, синтезирующих целевые соединения. Исследователи планируют опубликовать подробный протокол метода, чтобы сделать его доступным для других лабораторий, и тестировать гидрогели на клетках человека и раковых клетках.

Исследование опубликовано в журнале Biosensors and Bioelectronics.