Para la sustitución de la experimentación con animales por alternativas en la investigación médica, Es necesario cultivar microtissues complejos. Los investigadores de Empa han desarrollado un andamio polimérico especial para cultivos celulares tridimensionales. Los rayos de luz actúan como señales para las células.

En investigación farmacéutica, los científicos intentan prescindir de las pruebas con animales siempre que sea posible o las reemplazan con experimentos en cultivos de células o tejidos. Crecimiento de estructuras tridimensionales altamente complejas hechas de células, sin embargo, sigue planteando problemas a los investigadores. Un equipo de Empa ahora ha desarrollado una especie de andamio, en el que las células pueden diseminarse, multiplicar e interconectar. El aspecto innovador de la nueva matriz:la precisión de la forma y función deseadas está controlada por la luz.

El nuevo material consiste en un gel, para lo cual se puede utilizar un mecanismo sensible a la luz para incorporar un gran número de grupos funcionales en su estructura polimérica. "Esto significa que las señales se pueden unir al esqueleto del polímero, que permiten que las células encarnadas se 'anclen' dentro del andamio, "explica el investigador de Empa Markus Rottmar del Laboratorio de Biointerfaces en St. Gallen. Otros grupos en este" hidrogel "llevan puntos de acoplamiento para enzimas, que las células pueden utilizar para adaptar el andamio sintético a sus necesidades. Otra ventaja:el hidrogel es extremadamente bien tolerado desde un punto de vista biológico y ofrece a las células un entorno específico para crecer en una estructura tridimensional.

La forma del andamio debe ser controlable hasta el último detalle si se quiere producir un tejido funcional. Irradiarlo brevemente con luz ultravioleta inicialmente hace que el hidrogel de polímero se polimerice antes de que un láser dé los toques finales:según el principio de la litografía, el láser infrarrojo escribe un diseño estructural preciso en la matriz e incorpora componentes con diferentes funciones en el andamio. "Las células crecen según el plan prescrito y forman una red inicial, "dice la líder del proyecto Katharina Maniura. En cuestión de horas, las células comienzan a disolverse y remodelar el andamio en estas posiciones específicas. Según Maniura, esto hace que sea considerablemente más fácil de cultivar complejos, microtissues tridimensionales.

El hidrogel no solo es ideal como facilitador para desarrollar alternativas a la experimentación con animales; La investigación de enfermedades y la mejora de nuestra comprensión del crecimiento celular también se encuentran entre los campos de aplicación del nuevo material.