Promotie: Shrink and Shape: Responsive Hydrogels for Small-Diameter Tubular Tissue Scaffolds

Voor onderzoek naar ziekten en nieuwe medicijnen zijn realistische laboratoriummodellen van menselijke organen nodig. In dit proefschrift werd onderzocht hoe “slimme” hydrogels (waterige gelmaterialen) kunnen worden gebruikt om zeer kleine, nauwkeurige modellen van nierbuisjes te maken. Het centrale idee is dat deze gels gecontroleerd kunnen krimpen zonder schade aan de cellen die erin groeien.

We bestudeerden twee krimpstrategieën. De eerste maakt gebruik van host-guest-interacties, een soort reversibele verbinding. In een gezwollen hydrogel moeten deze bindingen worden geblokkeerd door een onschadelijk concurrerend molecuul aan het systeem toe te voegen. Vervolgens wordt, door deze concurrerende moleculen uit de hydrogel weg te wassen, de krimp geïnduceerd. Hiermee konden we micro-kanaaltjes verkleinen in aanwezigheid van levende niercellen.

De tweede strategie gebruikt elektrostatische interacties, waarbij positief geladen polymeren de negatief geladen gel laten samentrekken. We verbeterden dit eerder ontwikkelde systeem door de hoeveelheid polymeer en hun molecuulgrootte aan te passen. Zo werd het krimpen sneller en geschikter voor levende cellen. Met deze verbeterde methode zijn celbeklede mini-tubuli gemaakt.

Tot slot ontwikkelden we een veiligere en veelzijdigere versie van het op elektrostatische interacties gebaseerde krimpen, genaamd SHAPE. Hierbij worden onschadelijke positief geladen monomeren in de gel opgenomen en vervolgens met licht gepolymeriseerd om het krimpeffect van binnenuit te creëren. Deze aanpak is beter voor cellen en maakt het zelfs mogelijk om alleen specifieke delen van 3D-geproduceerde structuren te laten krimpen.

Samen tonen deze onderzoeken veelbelovende manieren om verkleinde, biologisch relevante modellen van nierbuisjes te maken voor toekomstig onderzoek en medicijnontwikkeling.