Panneaux de signalisation pour les cellules

Selon le principe de la lithographie, un laser infrarouge écrit des structures p
Selon le principe de la lithographie, un laser infrarouge écrit des structures précises dans la matrice. Les cellules se développent selon le plan prescrit. Cela ouvre de nouvelles possibilités pour la culture de microtissus tridimensionnels. Image : Empa

Si l’expérimentation animale doit être remplacée dans la recherche médicale, la culture de microtissus complexes à partir de cellules est en demande. L’Empa a mis au point un cadre polymère pour les cultures cellulaires tridimensionnelles. Des rayons lumineux servent de repères pour les cellules. Dans la mesure du possible, la recherche pharmaceutique s’efforce de se passer d’expériences sur les animaux ou de les remplacer par des expériences sur des cultures cellulaires ou tissulaires. Cependant, le fait de permettre à des structures tridimensionnelles très complexes de se développer à partir de cellules a, jusqu’à présent, posé des problèmes aux chercheurs. Mais les chercheurs de l’Empa ont mis au point une sorte d’échafaudage dans lequel les cellules peuvent se propager, se multiplier et s’organiser en réseaux. Particulièrement innovant sur la nouvelle matrice : La précision de la forme et de la fonction souhaitée est contrôlée par la lumière. Le nouveau matériau est constitué d’un gel dont la structure polymère permet à un grand nombre de groupes fonctionnels d’être incorporés par un mécanisme photosensible. "Le chercheur de l’Empa Markus Rottmar, du "Laboratoire des biointerfaces" de Saint-Gall, explique : "Cela permet de fixer des signaux aux cellules incarnées, ce qui leur permet par exemple de les ancrer sur l’échafaudage. D’autres groupes dans l’"hydrogel" portent des sites d’amarrage pour les enzymes avec lesquels les cellules peuvent personnaliser l’échafaudage artificiel en fonction de leurs besoins. Autre avantage : l’hydrogel est biologiquement très bien toléré et offre aux cellules un environnement spécifique pour se développer en une structure tridimensionnelle. Pour qu’un tissu fonctionnel puisse se développer à partir de celui-ci, la forme de l’échafaudage est contrôléejusqu’au moindre détail. Une brève exposition aux UV assure d’abord la réticulation de l’hydrogel polymère. Cependant, le travail de précision est effectué par un laser : selon le principe de la lithographie, le laser infrarouge écrit un plan de construction précis dans la matrice et intègre dans l’armature des composants aux fonctions diverses. "Les cellules croissent selon le plan prescrit et forment une première association ", dit Katharina Maniura, chef de projet. Déjà après des heures, les cellules commencent à se dissoudre et à remodeler le cadre à ces positions spécifiques. Cela permet de cultiver des microtissus tridimensionnels complexes, explique Katharina Maniura. L’hydrogel n’est pas seulement une base pour le développement d’alternatives à l’expérimentation animale. La recherche sur les maladies et une meilleure compréhension de la croissance cellulaire figuraient également parmi les domaines d’application de ce nouveau matériau. Dr. Katharina Maniura
Biointerfaces
Tél. +41 58 765 74 47
katharina.maniura [at] empa (p) ch Dr. Markus Rottmar
Biointerfaces
Tél. +41 58 765 71 18
markus.rottmar [at] empa (p) ch X Qin, X Wang, M Rottmar, BJ. Nelson, K Maniura-Weber; Hydrogels: Near-Infrared Light-Sensitive Polyvinyl Alcohol Hydrogel Photoresist for Spatiotemporal Control of Cell-Instructive 3D Microenvironments, Adv. Mater. 10/2018); doi: 10.1002/adma.201870070