Zie Nieuws

Molecuul 'vastklikken' aan biomateriaal voor andere functie Slimme biomaterialen voor dynamische weefsels en organen

Een biomateriaal maken dat het gedrag van cellen op een dynamische manier stuurt, zoals dat ook in ons lichaam gebeurt. Het is mogelijk dankzij een nieuwe techniek waarbij functionele componenten aan een materiaal worden ‘vastgeklikt’ via vitamine H. Onderzoekers van de Universiteit Twente kunnen nu op een toegankelijke manier biomaterialen van allerlei functies voorzien terwijl cellen in het materiaal blijven leven. Zij publiceerden hun nieuwe technologie in Nature Communications op 25 september.

Onze lichaamseigen weefsels veranderen voortdurend. We zien dat bijvoorbeeld bij het herstel van wonden, maar ook in verouderingsprocessen. Het is de uitdaging van biomedisch ingenieurs om materialen te ontwikkelen die dat natuurlijke dynamische gedrag kunnen nabootsen. De huidige in het lab gegroeide, biomaterialen zijn meestal statische materialen die zich beperken toe één functie. Het aanpassen van materiaalfuncties was tot nu toe beperkt mogelijk, maar gebeurt meestal via moeilijke, ontoegankelijke technieken die ook nog eens gebaseerd zijn op het gebruik van giftige stoffen die schadelijk zijn voor cellen. De techniek die de UT-onderzoekers hebben ontwikkeld, is compatibel met levende cellen en tevens gebaseerd op relatief goedkope, eenvoudige, veilige en breed toepasbare chemie.

Ene ‘klik’ sterker dan andere

De onderzoekers brachten vitamine H aan op biomaterialen en bewezen dat het daarmee mogelijk werd om stimulerende elementen aan biomaterialen te ‘klikken’. Daarbij was het dynamische gedrag van biologische weefsels na te bootsen door het gebruik van verschillen in bindingsaffiniteit: de ene ‘klik’ is sterker dan de ander. Als gevolg daarvan wordt het mogelijk om levende weefsels van meerdere functies te voorzien en deze zelfs ‘op commando’ te veranderen in de loop van de tijd. Dit is een belangrijke doorbraak om bijvoorbeeld stam cellen te stimuleren om een weefsel te maken dat even goed kan functioneren als ons eigen natuurlijke weefsel. Anderzijds, deze techniek biedt ook nieuwe mogelijkheden om ziektes beter te kunnen nabootsen in het laboratorium wat interessant is voor het ontwikkelen en testen van medicijnen.


Het verschil in binding van biotine en desthiobiotine, met daaraan vast nog weer bijvoorbeeld antilichamen, maakt dat biotine de plaats kan krijgen waar tot dan toe desbiothine zat.

Verschillende functies ineen

De technologie maakt ook de gedeeltelijke functionalisatie van een biomateriaal mogelijk, wat kansen biedt om uiteindelijk meer complexe weefsels te kweken in het laboratorium. Je kunt bijvoorbeeld denken aan een biomateriaal met daarin stamcellen, waarbij de cellen in de ene helft van het materiaal worden aangezet tot formatie van bot, terwijl ze in de andere helft kraakbeen weefsel produceren. Een dergelijk ontwikkeling kan bijdragen om verbeterde geneesmethoden te ontwikkelen voor de behandeling van gewrichtsproblemen zoals kraakbeendefecten. De nieuwe technologie biedt daarmee dus nieuwe mogelijkheden om slimme biomaterialen te genereren die fungeren als blauwdruk voor het maken van levensechte organen. De onderzoeksgroep is momenteel bezig om hun doorbraak door te ontwikkelen in deze maatschappelijk relevante oplossingen.

Het onderzoek is uitgevoerd door Tom Kamperman onder leiding van Jeroen Leijten van het Developmental BioEngineering departement, onderdeel is van het TechMed Centre van de Universiteit Twente.

Spatiotemporal material functionalization via competitive supramolecular complexation of avidin and biotin analogs’ door Tom Kamperman, Michelle Koerselman, Cindy Kelder, Jan Hendriks, João Crispim, Xandra de Peuter, Pieter Dijkstra, Marcel Karperien en Jeroen Leijten, is verschenen in Nature Communications van 25 september.

ir. W.R. van der Veen (Wiebe)
Persvoorlichter (aanwezig ma-vr)