Учёные создали двухкомпонентные полимерные каркасы для контролируемого 3D-культивирования клеток
Исследователи из Центра функциональных наноструктур (CFN) в Карлсруэском технологическом институте (KIT) разработали метод специфического выращивания клеток на трёхмерных структурах. Ключевая особенность — клеткам предлагаются микроскопические «точки захвата» на каркасе, к которым они могут прикрепиться. Адгезия возможна только к этим точкам, но не к остальной структуре. Впервые удалось точно контролировать адгезию и форму клеток в трёх измерениях.
Проблема существующих методов
Доступные подходы к 3D-культивированию (на основе агарозы, коллагеновых волокон или матригеля) часто являются гетерогенными, с случайным размером пор и плохо охарактеризованы структурно и биохимически.
Цель и решение
Целью группы под руководством профессора Мартина Бастмайера было создание определённых трёхмерных субстратов, где клетки прикрепляются только в заданных точках. Это позволяет систематически изучать влияние внешней геометрии на форму клеток, их объём, развитие межклеточных сил или дифференцировку.
Для этого был создан специальный полимерный каркас:
- Основа: гибкий, отталкивающий белки полимер.
- Точки адгезии: небольшие боксообразные элементы из материала, связывающего белки.
Технология изготовления
- Прямая лазерная литография (DLS): изготовление белкоотталкивающей структуры из столбиков высотой 25 мкм, соединённых тонкими перекладинами на разной высоте.
- Второй литографический шаг: точное размещение точек адгезии посередине перекладин.
- Нанесение белков: раствор адгезивных белков связывается только с этими точками.
В течение двух часов отдельные клетки заселяют каркас и прикрепляются исключительно к заданным точкам адгезии.
Значение работы
Впервые создан материал, позволяющий контролировать и манипулировать ростом отдельных клеток в трёх измерениях. Это важный шаг к пониманию того, как естественное трёхмерное окружение в ткани влияет на поведение клеток, что критически для регенеративной медицины и создания тканевых культур.