Tim iz Max Planck Institute razvio je lab‑on‑a‑chip sistem koji koristi hidrogelne mikrostrukture za precizno mehaničko stiskanje živih ćelija. Sistem omogućava prostorno i vremenski kontrolisano delovanje na vanćelijsku matricu i detekciju promena u kolagenu na stotinama mikrometara pomoću fluorescentnih mikrosfera. Istraživanje otvara mogućnosti za testiranje 3D modela raka, proučavanje angiogeneze i buduće dijagnostičke primene.
Hidrogelne „mikromašine“ koje stiskaju ćelije — novi lab‑on‑a‑chip za proučavanje tkiva i dijagnostiku
These Hydrogels Could Revolutionize MedicineMariya Borisova / 500px - Getty Images
Istraživači su razvili pametne hidrogelne mikrostrukture koje se pod uticajem svetlosti i temperature selektivno skupljaju ili šire i tako mehanički deluju na žive ćelije. Novi pristup, implementiran u lab‑on‑a‑chip uređaj, omogućava kontrolisano „stiskanje“ ćelija i precizno proučavanje promena u vanćelijskoj matrici (ECM) — trodimenzionalnoj mreži proteina, kolagena i šećera koja podržava ćelije.
Zašto je ovo važno?
Mehaničke sile koje remodeliraju ECM igraju ključnu ulogu u održavanju homeostaze, regeneraciji i razvoju bolesti poput raka. Dosadašnje metode često nisu imale dovoljno prostorne ili vremenske preciznosti ili su zahtevale veće i manje prilagodljive instrumente. Hidrogelne mikrostrukture sada omogućavaju da se sile primene lokalno, brzo i ponovljivo, dok se odgovori tkiva posmatraju mikroskopski.
Kako funkcioniše sistem?
Istraživači iz Max Planck Institute for the Science of Light (MPL) koristili su hidrogelske mikroelemente koji reaguju na svetlost ili promenu temperature i zbog toga se skupljaju ili šire. Te promene oblika direktno pritiskaju okolne ćelije i matricu. Istovremeno, tim je u matricu ugrađivao fluorescentne mikrosfere kako bi pratio pomeranja i detektovao promene u kolagenu na udaljenostima od nekoliko stotina mikrometara.
„Naš metod nam omogućava generisanje mehaničkih sila sa visokom prostornom i vremenskom preciznošću i beleženje njihovih efekata na biološke sisteme“, rekao je Vicente Salas‑Quiroz, vodeći autor studije.
Suautorka Katja Zieske dodaje da tim vidi potencijal za korišćenje pametnih mikrostruktura u testiranju 3D modela raka, proučavanju formiranja krvnih sudova i u dijagnostičkim aplikacijama na mikrometarskom nivou.
Moguće primene i ograničenja
Potencijalne primene uključuju: testiranje modela tumora i angiogeneze, proučavanje procesa zaceljivanja i mehaničke signalizacije ćelija, kao i razvoj dijagnostičkih alata koji analiziraju svojstva tkiva na vrlo malim razmerama. Pre nego što tehnologija postane rutinska u kliničkoj dijagnostici, potrebne su dalje studije koje potvrđuju sigurnost, ponovljivost i kompatibilnost sa različitim vrstama tkiva i ćelijskih modela.
Studija je objavljena u časopisu Lab on a Chip i predstavlja korak napred u alatima koji kombinuju mehaničku kontrolu i visoko‑rezolutnu optičku analizu u miniaturizovanom okruženju.
Pomozite nam da budemo bolji.
