Pour le remplacement de l'expérimentation animale par des alternatives dans la recherche médicale, des microtissus complexes doivent être cultivés. Des chercheurs de l'Empa ont développé un échafaudage polymère spécial pour les cultures cellulaires tridimensionnelles. Les faisceaux lumineux servent de panneaux indicateurs pour les cellules.

Dans la recherche pharmaceutique, les scientifiques essaient de se passer des tests sur les animaux dans la mesure du possible ou de les remplacer par des expériences sur des cultures cellulaires ou tissulaires. Croissance de structures tridimensionnelles très complexes constituées de cellules, cependant, pose encore des problèmes aux chercheurs. Une équipe de l'Empa a maintenant développé une sorte d'échafaudage, dans lequel les cellules peuvent se propager, multiplier et s'interconnecter. L'aspect innovant de la nouvelle matrice :La précision de la forme et de la fonction souhaitée est contrôlée par la lumière.

Le nouveau matériau se compose d'un gel, pour laquelle un mécanisme photosensible peut être utilisé pour incorporer un grand nombre de groupes fonctionnels dans sa structure polymère. "Cela signifie que des signaux peuvent être attachés au squelette polymère, qui permettent aux cellules en croissance de "s'ancrer" dans l'échafaudage, " explique le chercheur de l'Empa Markus Rottmar du Laboratoire des biointerfaces de Saint-Gall. D'autres groupes de cet "hydrogel" portent des points d'ancrage pour les enzymes, que les cellules peuvent utiliser pour adapter l'échafaudage synthétique à leurs besoins. Autre avantage :l'hydrogel est extrêmement bien tolérable d'un point de vue biologique et offre aux cellules un environnement spécifique pour se développer en une structure tridimensionnelle.

La forme de l'échafaudage doit être contrôlable jusque dans les moindres détails pour produire un tissu fonctionnel. L'irradier brièvement avec de la lumière UV provoque dans un premier temps la polymérisation de l'hydrogel polymère avant qu'un laser n'apporte la touche finale :Basé sur le principe de la lithographie, le laser infrarouge écrit une conception structurelle précise dans la matrice et incorpore des composants avec différentes fonctions dans l'échafaudage. « Les cellules grandissent selon le plan prescrit et forment un réseau initial, " explique Katharina Maniura, chef de projet. En quelques heures, les cellules commencent à se dissoudre et à remodeler l'échafaudage dans ces positions spécifiques. Selon Maniura, cela facilite considérablement la culture du complexe, microtissus tridimensionnels.

Non seulement l'hydrogel est-il idéal en tant que facilitateur pour développer des alternatives à l'expérimentation animale; l'étude des maladies et l'amélioration de notre compréhension de la croissance cellulaire font également partie des domaines d'application du nouveau matériau.