Jednym z najbardziej spektakularnych osiągnięć są tzw. mikromaszyny hydrożelowe. Są to miniaturowe struktury zdolne do mechanicznego oddziaływania na komórki. Pod wpływem światła mogą się kurczyć, rozciągać i wywierać wpływ na otaczające je środowisko, naśladując w ten sposób zachowanie naturalnych elementów tkanek. Dzięki temu naukowcy mogą badać, jak komórki reagują na nacisk i deformacje. Są to czynniki kluczowe dla rozwoju organizmów oraz wielu chorób.
Czytaj też: SYT80 to najnowszy supermateriał z Chin. Jego produkcja zajęła dwie dekady i właśnie ruszyła na dobre
Równolegle rozwijane są bardziej zaawansowane platformy hydrożelowe, które jeszcze dokładniej odwzorowują warunki panujące w ludzkim ciele. Zespół z University of Colorado Boulder stworzył materiał bogaty w wodę, który potrafi naśladować nie tylko miękkość tkanek, lecz również ich zdolność do odkształcania się i powrotu do pierwotnego kształtu. Co więcej, jego właściwości można precyzyjnie kontrolować za pomocą światła, co daje badaczom niespotykaną dotąd kontrolę nad środowiskiem komórek.
To ogromny krok naprzód, ponieważ przez dekady komórki hodowano na sztywnych, plastikowych podłożach, które niewiele miały wspólnego z rzeczywistymi warunkami w organizmie. Nowe hydrożele tworzą trójwymiarowe środowisko, w którym komórki mogą zachowywać się bardziej naturalnie: rosnąć, przemieszczać się i organizować w struktury przypominające prawdziwe tkanki.
Badania pokazują, iż ma to realny wpływ na ich funkcjonowanie. W eksperymentach miniaturowe organoidy, a więc uproszczone modele narządów, przyjmowały prawidłowe kształty i zaczynały działać tak, jak w ludzkim ciele, gdy umieszczono je w odpowiednio zaprojektowanym hydrożelu.
Wydaje się, iż nowe materiały mogą odegrać kluczową rolę w medycynie przyszłości. Dzięki nim możliwe stanie się bardziej realistyczne testowanie leków, bez konieczności stosowania modeli zwierzęcych, a także lepsze zrozumienie chorób, w których ważną rolę odgrywają właściwości mechaniczne tkanek, takich jak włóknienie.
Czytaj też: Grafen w nowej formie! Europa stawia na cudowny materiał, który zachwyca nie tylko wagą
Perspektywy są jednak jeszcze szersze. Naukowcy widzą potencjał w wykorzystaniu hydrożeli do tworzenia sztucznych tkanek, badania rozwoju embrionalnego, a nawet projektowania materiałów, które aktywnie współpracują z żywymi komórkami. W dłuższej perspektywie takie technologie mogą doprowadzić do powstania zaawansowanych “żywych” materiałów, łączących cechy biologii i inżynierii.
Źródło: University of Colorado Boulder, Matter
