Tutkimus

Proteiineilla päällystetty nanoselluloosa sopii solujen 3D-viljelyyn

Kaavakuva avidiinipinnoitetuista nanoselluloosakuiduista, jotka on funktionalisoitu biotinyloiduilla proteiineilla.
Kaavakuva avidiinipinnoitetuista nanoselluloosakuiduista, jotka on funktionalisoitu biotinyloiduilla proteiineilla. 3D soluviljelmässä on käytetty fibroblastisoluja ja ne on värjätty siten, että elävät solut näkyvät vihreinä. Analyysi osoittaa, että solut säilyvät elävinä. Kuva on käytetty uudelleen Biomacromolecules-julkaisusarjan luvalla (Leppiniemi et al. https://doi.org/10.1021/acs.biomac.1c00579) Copyright 2021 American Chemical Society.
Puusta eristetyt nanoselluloosakuidut muodostavat vedessä hydrogeelin, joka on lupaava materiaali erilaisiin biologisiin sovelluksiin. Nanoselluloosa mahdollistaa kudosmaisen, solujen luonnollista ympäristöä muistuttavan ympäristön rakentamisen soluviljelyolosuhteissa. Tampereen yliopiston tutkijat kehittivät yhteistyössä UPM Biomedicalsin tutkijoiden kanssa ratkaisun, jossa nanoselluloosakuituihin kiinnitetään ensin avidiini-proteiineja, jonka jälkeen materiaaliin voidaan helposti vain yhdistää biotinyloituja molekyylejä, jotka sitoutuvat kuituihin.

— Käytimme hankkeessa kanasta peräisin olevaa avidiini-proteiinia, joka sitoo tiukasti vesiliukoista vitamiinia, biotiinia. Biotiini voidaan kiinnittää moniin erilaisiin molekyyleihin vaikuttamatta niiden toimintaan, toteaa hankkeen päätutkija, tutkijatohtori Jenni Leppiniemi, joka työskentelee Tampereen yliopistossa professori Vesa Hytösen johtamassa tutkimusryhmässä.

— Avidiini-konjugoidun nanoselluloosan etuna on juuri sen muokattavuus, biotinyloitu molekyyli voidaan valita aina käyttökohteen ja tarpeen mukaan, Leppiniemi jatkaa.

Kun avidiini-konjugoidun nanoselluloosan joukkoon lisättiin sidekudoksesta peräisin olevia biotinyloituja proteiineja, saatiin aikaan 3D-rakenne, joka tarjosi soluille suotuisia kiinnittymiskohtia. Solujen havaittiin jakautuvan nopeammin kuin pelkässä nanoselluloosahydrogeelissä.

Solujen jakautumisnopeus ja vähäinen kuolleisuus kertovat siitä, että kehitetty materiaali on hyvin soveltuva 3D-solunviljelyyn. Soluissa havaittiin myös merkkejä integriinivälitteisen signaloinnin aktivoitumisesta, mikä osoitti, että solut pystyivät muodostamaan lujia sidoksia materiaalin kanssa.

Avidiini-konjugoitu nanoselluloosa tarjoaa mielenkiintoisia mahdollisuuksia erilaisten bioyhteensopivien materiaalien räätälöintiin, esimerkiksi solujen erilaistamiseen tai kudosmallien rakentamiseen. UPM:n tutkija Piia Mikkonen arvioi, että syntynyt tuote on potentiaalinen vaihtoehto esimerkiksi eläinperäisille hydrogeelimateriaaleille, joiden kemiallinen koostumus on huonosti määritelty ja monimutkainen.

Hankkeen tuloksia on julkaistu kansainvälisessä Biomacromolecules-tiedelehdessä.

Jenni Leppiniemi, Zeeshan Mutahir, Alexander Dulebo, Piia Mikkonen, Markus Nuopponen, Paula Turkki, and Vesa Hytönen: Avidin-Conjugated Nanofibrillar Cellulose Hydrogel Functionalized with Biotinylated Fibronectin and Vitronectin Promotes 3D Culture of Fibroblasts
https://doi.org/10.1021/acs.biomac.1c00579

 

 

 

Uusimmat uutiset kategoriassa Tutkimus

Uusimmat uutiset