2022-06-29 15:39

使用智能材料研究细胞行为的新方法

New method ba<em></em>sed on smart materials for experimenting with cells

来自马德里卡洛斯三世大学(UC3M) ERC研究项目4D-BIOMAP的科学家开发了一种基于磁活性聚合物的新实验方法,以研究细胞行为。这些化合物由含有磁性颗粒(如铁)的聚合物基质(如弹性体)组成,通过改变其形状和刚度进行机械反应。该系统可用于研究复杂的情况(如脑损伤、伤口愈合等)或影响细胞反应,指导其功能。

“我们成功地再现了大脑受到冲击时发生的局部变形。这将使在实验室中复制这些情况成为可能,实时分析细胞发生了什么以及它们是如何受损的。此外,我们已经验证了该系统,通过演示其向细胞传递力并作用于它们的能力,”UC3M连续介质力学和结构分析部门的Daniel García González解释说。

这个项目的想法是能够通过一个新的虚拟辅助实验系统来进行复杂生物过程的复制研究,该系统可以对机械环境进行非侵入性和实时控制。生物细胞和组织不断地受到来自其周围基质的机械应力,因此分析和控制影响其行为的力将是“力学生物学”社区的一个里程碑。

4D-BIOMAP提出的系统是基于使用极软的磁活性聚合物,模仿生物材料的刚度。由于其特性,磁活性材料允许研究人员对生物基质进行不受限制的监测,因为在实验过程中应用的机械变化是可逆的。

“在计算模型的支持下,我们利用所有这些基础科学设计了一个智能驱动系统,与ERC内开发的显微镜相结合,使我们能够在原位可视化细胞反应。通过这种方式,我们已经巩固了一个全面的框架,以磁活性智能材料刺激细胞系统,”丹尼尔说García González。这一提议的框架为理解动态变形状态中发生的复杂“力学生物学”过程铺平了道路,例如创伤性脑损伤、病理性皮肤瘢痕或心肌梗死期间心脏的纤维化重塑。

这项研究发表在《今日应用材料》杂志上。