‘Yürüyen’ moleküller tarafından oluşturulan üst yapılar, rejeneratif tıp için nöronların oluşturulmasına yardımcı olabilir

0
13

Üstyapı paketinin eş odaklı görüntüsü. Kredi: Stupp Lab / Northwestern Üniversitesi

Cerrahların nörodejeneratif hastalıklarla veya beyin ve omurilik yaralanmalarıyla yaşayan hastalara sağlıklı nöronlar nakledebileceğini hayal edin. Ve bu nöronları laboratuvarda bir hastanın kendi hücrelerinden 3 boyutlu baskıya uygun sentetik, oldukça biyoaktif bir materyal kullanarak “büyütebileceklerini” bir hayal edin.

Northwestern Üniversitesi araştırmacıları, beyin dokusunun özelliklerini taklit edebilen yeni bir basılabilir biyomateryali keşfederek, rejeneratif tıp kullanarak bu koşulları tedavi edebilecek bir platform geliştirmeye artık daha yakınlar.

Keşif için önemli bir bileşen, malzeme içindeki moleküllerin kendi kendine birleşme süreçlerini kontrol etme yeteneğidir ve bu da araştırmacıların sistemlerin yapısını ve işlevlerini nano ölçekten görünür özelliklerin ölçeğine değiştirmesine olanak tanır. Samuel I. Stupp’un laboratuvarı, Science dergisinde, malzemelerin uzun mesafelerde göç etmek ve daha büyük, “üstyapılı” nano elyaf demetleri oluşturmak için kendi kendine organize olmak üzere programlanmış oldukça dinamik moleküllerle tasarlanabileceğini gösteren bir 2018 makalesi yayınladı.

Şimdi, Stupp liderliğindeki bir araştırma grubu, bu üst yapıların nöron büyümesini artırabileceğini gösterdi; bu, Parkinson ve Alzheimer hastalığı gibi nörodejeneratif hastalıkların yanı sıra omurilik yaralanması için hücre transplantasyon stratejileri üzerinde etkileri olabilecek önemli bir bulgu.

Çalışmanın baş yazarı ve Northwestern’den Simpson Querrey’in direktörü Stupp, “Bu, 2018’de bildirdiğimiz moleküler yeniden karıştırma fenomenini alıp rejeneratif tıpta bir uygulama için kullanabildiğimiz ilk örnek,” dedi. Enstitü. “Terapileri keşfetmeye ve patolojileri anlamaya yardımcı olmak için yeni biyomateryalin yapılarını da kullanabiliriz.”

Supramoleküler kendi kendine montajın öncüsü olan Stupp, aynı zamanda Malzeme Bilimi ve Mühendisliği, Kimya, Tıp ve Biyomedikal Mühendisliği Mütevelli Heyeti Profesörüdür ve Weinberg Sanat ve Bilim Koleji, McCormick Mühendislik Okulu ve Feinberg Okulu’nda atamalara sahiptir. İlaç.

Makale bugün (22 Şubat) Advanced Science dergisinde yayınlandı.

Yürüyen moleküller ve 3 boyutlu baskı

Yeni materyal, kimyada proteinler arasındaki tuş kilidi etkileşimlerini taklit eden konukçu-konuk kompleksleri olarak bilinen etkileşimlerin ve ayrıca bu etkileşimlerin mikron ölçeğinde konsantrasyonunun bir sonucu olarak hızla sertleşen iki sıvının karıştırılmasıyla oluşturulur. “yürüyen moleküllerin” uzun ölçekli göçü yoluyla bölgeler.

Çevik moleküller, büyük üst yapılarda birleşmek için kendilerinden binlerce kat daha büyük bir mesafeyi kaplar. Mikroskobik ölçekte, bu göç, yapıda pişmemiş bir ramen eriştesi yığını gibi görünen şeyden halat benzeri demetlere dönüşmesine neden olur.

Stupp laboratuarında araştırma görevlisi ve makalenin ilk yazarı olan Tristan Clemons, “Tıpta polimer hidrojeller gibi kullanılan tipik biyomateryaller moleküllerin kendi kendine birleşmesine ve bu düzenekler içinde hareket etmesine izin verme yeteneklerine sahip değildir” dedi. Grubun eski bir yüksek lisans öğrencisi olan Alexandra Edelbrock. “Bu fenomen, burada geliştirdiğimiz sistemlere özgüdür.”

Dahası, dinamik moleküller üst yapı oluşturmak için hareket ettikçe, hücrelerin biyomalzemelere entegre edilebilen biyoaktif sinyallere nüfuz etmesine ve etkileşime girmesine izin veren büyük gözenekler açılır.

İlginç bir şekilde, 3-D baskının mekanik kuvvetleri üst yapılardaki konak-konuk etkileşimlerini bozar ve malzemenin akmasına neden olur, ancak etkileşimler kendiliğinden montajla kendiliğinden geri yüklendiği için herhangi bir makroskopik şekle hızla katılaşır. Bu aynı zamanda, etkileşimlerini incelemek için farklı nöral hücre türlerini barındıran farklı katmanlara sahip yapıların 3 boyutlu yazdırılmasını sağlar.

Sinyal nöronal büyüme

Materyalin üst yapısı ve biyoaktif özellikleri, doku rejenerasyonu için büyük etkilere sahip olabilir. Nöronlar, beyin kaynaklı nörotrofik faktör (BDNF) olarak bilinen merkezi sinir sistemindeki bir protein tarafından uyarılır ve bu, sinaptik bağlantıları teşvik ederek ve nöronların daha plastik olmasına izin vererek nöronların hayatta kalmasına yardımcı olur. BDNF, omurilikte nörodejeneratif hastalıkları ve yaralanmaları olan hastalar için değerli bir tedavi olabilir, ancak bu proteinler vücutta hızla bozulur ve üretilmesi pahalıdır.

Yeni materyaldeki moleküllerden biri, bu proteinin Trkb olarak bilinen reseptörünü aktive eden bir taklidini birleştiriyor ve ekip, nöronların aktif olarak geniş gözeneklere nüfuz ettiğini ve mimetik sinyal mevcut olduğunda yeni biyomateryali doldurduğunu buldu. Bu aynı zamanda hasta kaynaklı kök hücrelerden farklılaşan nöronların nakilden önce olgunlaştığı bir ortam da yaratabilir.

Ekip, nöronlara bir kavram kanıtı uyguladığına göre, Stupp malzemeye farklı kimyasal diziler uygulayarak rejeneratif tıbbın diğer alanlarına girebileceğine inanıyor. Biyomalzemelerdeki basit kimyasal değişiklikler, geniş bir doku yelpazesi için sinyal sağlamalarına izin verecektir.

Stupp, “Kıkırdak ve kalp dokusunun yaralanma veya kalp krizinden sonra yenilenmesi çok zordur ve platform bu dokuları in vitro olarak hastadan türetilmiş hücrelerden hazırlamak için kullanılabilir” dedi. “Bu dokular daha sonra kayıp fonksiyonların geri kazanılmasına yardımcı olmak için nakledilebilir. Bu müdahalelerin ötesinde, materyaller, terapileri keşfetmek için organoidler oluşturmak için kullanılabilir ve hatta biyobozunur oldukları için rejenerasyon için doğrudan dokulara implante edilebilir.”

Makalenin başlığı “Exchange Dinamikleri ve Süper Moleküler Polimerlerdeki Konak-Konuk Etkileşimleri Tarafından Oluşturulan Üstyapılı Biyomalzemeler”.

Yeni biyo-esinli dinamik malzemeler kendilerini dönüştürüyor Daha fazla bilgi: Alexandra N. Edelbrock et al. Supramoleküler Polimerlerde Değişim Dinamikleri ve Konak-Konuk Etkileşimleri Tarafından Oluşturulan Üstyapılı Biyomalzemeler, İleri Bilim (2021). DOI: 10.1002 / advs.202004042 Northwestern University tarafından sağlanmıştır

Alıntı: ‘Yürüyen’ moleküllerin oluşturduğu üst yapılar, 23 Şubat 2021 tarihinde https://medicalxpress.com/news/2021-02-superstructures-molecules-neurons-regenerative-medicine’den alınan rejeneratif tıp için nöronların oluşturulmasına yardımcı olabilir (2021, 23 Şubat) .html

Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amacına yönelik herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin olmadan hiçbir bölümü çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz