La coltura in vitro di cellule biologiche svolge un ruolo importante nel progresso della ricerca biologica. Tuttavia, i materiali per colture cellulari attualmente disponibili presentano notevoli inconvenienti. Molti di essi derivano da fonti animali, il che porta a una scarsa riproducibilità e rende difficile la messa a punto delle loro proprietà meccaniche. Pertanto, c'è un urgente bisogno di nuovi approcci per creare materiali morbidi e biocompatibili con proprietà prevedibili.
Il team della Dott.ssa Elisha Krieg presso l'Istituto Leibniz di ricerca sui polimeri di Dresda ha sviluppato una matrice dinamica reticolata con DNA (DyNAtrix) combinando polimeri sintetici classici con reticolanti del DNA programmabili. Il legame altamente specifico e prevedibile del DNA offre ai ricercatori un controllo senza precedenti sulle principali proprietà meccaniche del materiale.
Pubblicato in Natura Nanotecnologia il 7 agosto, la loro ricerca mostra come DyNAtrix consenta il controllo sistematico sulle sue caratteristiche viscoelastiche, termodinamiche e cinetiche semplicemente modificando le informazioni sulla sequenza del DNA. La stabilità prevedibile dei legami incrociati del DNA consente di regolare razionalmente le proprietà di rilassamento dello stress, imitando le caratteristiche dei tessuti viventi.
DyNAtrix è autoriparante, stampabile e presenta un'elevata stabilità e un degrado controllabile. Colture cellulari con cellule stromali mesenchimali umane, cellule staminali pluripotenti, cisti renali canine e organoidi trofoblastici umani dimostrano l'elevata biocompatibilità dei materiali.
Le proprietà programmabili del materiale indicano un potenziale promettente per nuove applicazioni nella coltura dei tessuti. Gli studi in corso si concentrano sull'effetto delle proprietà viscoelastiche sullo sviluppo cellulare e organoide. In futuro, DyNAtrix potrà essere utilizzato nella ricerca di base e nella medicina personalizzata, ad esempio, per riprodurre e studiare modelli di tessuti derivati dai pazienti in laboratorio.
Ulteriori informazioni: Y.-H. Peng et al, Matrici dinamiche con viscoelasticità codificata dal DNA per colture cellulari e organoidi, Nature Nanotechnology (2023). DOI:10.1038/s41565-023-01483-3
Informazioni sul giornale: Nanotecnologia naturale
Fornito da Leibniz Institute for Polymer Research
