Управление поведением клеток с помощью упругих микрогелей в гранулированных биоматериалах

Исследователи из Penn State разработали стратегию на основе биоматериалов, которая может влиять на поведение клеток. Этот подход открывает путь к более эффективным методам лечения, таким как заживление ран, терапия рака и даже регенерация органов.

Работа, опубликованная в журнале Advanced Healthcare Materials, сосредоточена на манипулировании опорными структурами из мягких, упругих, поглощающих воду микроматериалов. Цель — создание настраиваемых каркасов (скаффолдов), частично имитирующих физические свойства естественных тканей млекопитающих.

Эти материалы, называемые гранулированными гидрогелевыми скаффолдами из желатина метакрилоила (GelMA), состоят из гидрогелевых микрочастиц — микрогелей. Эти микрогели могут сжиматься друг относительно друга, ограничивая клетки в разной степени.

Ключевое открытие: регулируя плотность упаковки микрогелей внутри скаффолда, можно контролировать поведение клеток. Это позволяет создавать микроокружение, направляющее клеточную активность новыми способами.

• Низкая плотность упаковки: создаёт более крупные поры, что способствует миграции и пролиферации клеток, их инфильтрации и интеграции тканей. Это идеально для заживления ран.
• Высокая плотность упаковки: создаёт мелкие поры, заставляя клетки принимать вытянутую форму и ограничивая их движение. Это полезно для моделирования плотных тканей (например, микроокружения опухоли) и тестирования методов подавления миграции клеток (например, для предотвращения метастазирования).

Исследователи видят будущее, в котором скаффолды можно будет настраивать не только под конкретные ткани, но и для индивидуальных пациентов, что сделает лечение более персонализированным и эффективным.

Кроме того, такие тканевые модели на основе гидрогелей могут улучшить изучение и лечение болезней. Возможность создавать скаффолды с разными механическими свойствами, не зависящими от локальной жёсткости, может привести к более точным моделям человеческих тканей для изучения болезней (например, прогрессирования рака) и доклинического тестирования лекарств.

Следующие шаги: команда планирует испытать материалы на человеческих тканях и изучить возможности масштабирования производства гидрогелевых скаффолдов с сохранением стабильного качества для перехода от лаборатории к клинике.