A cultura in vitro de células biológicas desempenha um papel importante no avanço da pesquisa biológica. No entanto, os materiais de cultura celular actualmente disponíveis apresentam desvantagens significativas. Muitos deles são derivados de fontes animais, levando a uma fraca reprodutibilidade e dificultando o ajuste fino das suas propriedades mecânicas. Portanto, há uma necessidade urgente de novas abordagens para criar materiais macios e biocompatíveis com propriedades previsíveis.

A equipe do Dr. Elisha Krieg do Instituto Leibniz de Pesquisa de Polímeros de Dresden desenvolveu uma matriz dinâmica reticulada de DNA (DyNAtrix) combinando polímeros sintéticos clássicos com reticuladores de DNA programáveis. A ligação altamente específica e previsível do DNA dá aos pesquisadores um controle incomparável sobre as principais propriedades mecânicas do material.

Publicado em Nanotecnologia da Natureza em 7 de agosto, sua pesquisa mostra como o DyNAtrix permite o controle sistemático sobre suas características viscoelásticas, termodinâmicas e cinéticas simplesmente alterando as informações da sequência de DNA. A estabilidade previsível das ligações cruzadas do DNA permite que as propriedades de relaxamento do estresse sejam ajustadas racionalmente, imitando as características dos tecidos vivos.

DyNAtrix é auto-reparável, imprimível e apresenta alta estabilidade e degradação controlável. A cultura celular com células estromais mesenquimais humanas, células-tronco pluripotentes, cistos renais caninos e organoides trofoblásticos humanos demonstram a alta biocompatibilidade dos materiais.

As propriedades programáveis ​​do material apontam para um potencial promissor para novas aplicações em cultura de tecidos. Os estudos em andamento concentram-se no efeito das propriedades viscoelásticas no desenvolvimento celular e organoide. No futuro, o DyNAtrix poderá ser usado em pesquisa básica e medicina personalizada, por exemplo, para reproduzir e investigar modelos de tecidos derivados de pacientes em laboratório.

Mais informações: Y.-H. Peng et al, Matrizes dinâmicas com viscoelasticidade codificada por DNA para cultura de células e organoides, Nature Nanotechnology (2023). DOI:10.1038/s41565-023-01483-3
Informações do diário: Nanotecnologia da Natureza

Fornecido pelo Instituto Leibniz de Pesquisa de Polímeros