Per la sostituzione della sperimentazione animale con alternative nella ricerca medica, microtessuti complessi devono essere coltivati. I ricercatori dell'Empa hanno sviluppato uno speciale scaffold polimerico per colture cellulari tridimensionali. I fasci di luce fungono da segnaletica per le celle.

Nella ricerca farmaceutica, gli scienziati cercano di fare a meno dei test sugli animali, ove possibile, o di sostituirli con esperimenti su colture cellulari o tissutali. Crescere strutture tridimensionali altamente complesse fatte di cellule, però, pone ancora problemi ai ricercatori. Una squadra dell'Empa ha ora sviluppato una specie di impalcatura, in cui le cellule possono diffondersi, moltiplicarsi e interconnettersi. L'aspetto innovativo della nuova matrice:La precisione della forma e della funzione desiderate è controllata dalla luce.

Il nuovo materiale è costituito da un gel, per cui un meccanismo fotosensibile può essere utilizzato per incorporare un gran numero di gruppi funzionali nella sua struttura polimerica. "Ciò significa che i segnali possono essere collegati alla struttura polimerica, che consentono alle cellule in crescita di "ancorarsi" all'interno dell'impalcatura, " spiega il ricercatore dell'Empa Markus Rottmar del Laboratorio per le biointerfacce di San Gallo. Altri gruppi in questo "idrogel" portano punti di attracco per enzimi, che le cellule possono utilizzare per adattare l'impalcatura sintetica alle loro esigenze. Un altro vantaggio:l'idrogel è estremamente ben tollerabile da un punto di vista biologico e offre alle cellule un ambiente specifico per crescere in una struttura tridimensionale.

La forma dello scaffold deve essere controllabile fino all'ultimo dettaglio se si vuole produrre un tessuto funzionale. L'irradiazione breve con luce UV provoca inizialmente la polimerizzazione dell'idrogel polimerico prima che un laser dia il tocco finale:basato sul principio della litografia, il laser a infrarossi scrive un preciso disegno strutturale nella matrice e incorpora componenti con funzioni diverse nello scaffold. "Le cellule crescono in base al piano prescritto e formano una rete iniziale, " afferma la responsabile del progetto Katharina Maniura. In poche ore, le cellule iniziano a dissolversi ea rimodellare l'impalcatura in queste posizioni specifiche. Secondo Maniura, questo rende notevolmente più facile coltivare complessi, microtessuti tridimensionali.

Non solo l'idrogel è ideale come facilitatore per sviluppare alternative alla sperimentazione animale; anche lo studio delle malattie e il miglioramento della nostra comprensione della crescita cellulare sono tra i campi di applicazione del nuovo materiale.