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Aug 22, 2023

Wissenschaftler lassen Netzhautzellen im Labor mithilfe von Nanotechnologie nachwachsen: ScienceAlert

Um die Hauptursache für Blindheit in Industrieländern zu bekämpfen, haben Forscher Nanotechnologie eingesetzt, um das Nachwachsen von Netzhautzellen zu unterstützen. Die Makuladegeneration ist eine Form des zentralen Sehens

Um die Hauptursache für Blindheit in Industrieländern zu bekämpfen, haben Forscher Nanotechnologie eingesetzt, um das Nachwachsen von Netzhautzellen zu unterstützen.

Die Makuladegeneration ist eine Form des zentralen Sehverlusts, der massive soziale, mobile und psychische Folgen hat. Hunderte Millionen Menschen weltweit sind davon betroffen und die Prävalenz nimmt zu.

Die Degeneration ist die Folge geschädigter Netzhautpigmentzellen. Unser Körper ist nicht in der Lage, diese Zellen zu wachsen und zu ersetzen, sobald sie zu sterben beginnen. Deshalb haben Wissenschaftler nach alternativen Methoden gesucht, um sie und die Membran, in der sie sitzen, zu ersetzen.

„Früher züchteten Wissenschaftler Zellen auf einer flachen Oberfläche, was biologisch nicht relevant war“, erklärt Barbara Pierscionek, Biochemikerin an der Anglia Ruskin University.

„Mit diesen neuen Techniken konnte gezeigt werden, dass die Zelllinie in der 3D-Umgebung gedeiht, die durch die Gerüste bereitgestellt wird.“

Die biomedizinische Wissenschaftlerin Biola Egbowon von der Nottingham Trent University und ihre Kollegen stellten diese 3D-Gerüste aus Polymer-Nanofasern her und beschichteten sie mit einem Steroid, um Entzündungen zu reduzieren.

Mithilfe einer Technik namens Elektrospinnen, bei der nanometerbreite Fasern erzeugt werden, indem ein geschmolzenes Polymer durch ein Hochspannungsfeld gespritzt wird, konnte das Team das Gerüst ausreichend dünn halten.

Das von ihnen verwendete Polyacrylnitril-Polymer sorgte für mechanische Festigkeit, und das Jeffamin-Polymer zieht Wasser an, wodurch das synthetische Gerüst im Wesentlichen als Membran fungiert.

Die wasseranziehende Fähigkeit des Materials hilft den Zellen, sich an das Gerüst zu binden, und fördert auch ihr Wachstum. Wenn der Effekt jedoch zu stark ist, wurde dies in früheren Untersuchungen auch mit Zelltod in Verbindung gebracht.

Die neue Formulierung des Teams scheint genau richtig zu sein, da das System das Wachstum und die Langlebigkeit der Netzhautlaborzellen steigerte und sie mindestens 150 Tage lang lebensfähig hielt.

„Diese Forschung hat zum ersten Mal gezeigt, dass Nanofasergerüste, die mit der entzündungshemmenden Substanz wie Fluocinolonacetonid behandelt wurden, das Wachstum, die Differenzierung und die Funktionalität retinaler Pigmentepithelzellen verbessern können“, sagt Pierscionek.

Frühere Versuche verwendeten Kollagen und Zellulose, um ein ähnliches Gerüst zu schaffen, aber Egbowon und sein Team glauben, dass ihre synthetische Option einfacher mit unserem Immunsystem kompatibel und einfacher zu modifizieren sein wird.

Die neue Studie hat gezeigt, dass diese Methode die erforderliche einzelne Schicht von Netzhautzellen gesund halten kann und Biomarker produziert, die darauf hinweisen, dass sie natürlicher funktionieren als beim Wachstum auf anderen Medien.

Wir wissen jedoch immer noch nicht, wie praktikabel dieser Ansatz für die Behandlung menschlicher Patienten mit Makuladegeneration sein wird.

„Dies könnte zwar auf das Potenzial solcher zellularisierter Gerüste in der regenerativen Medizin hinweisen, geht aber nicht auf die Frage der Biokompatibilität mit menschlichem Gewebe ein“, warnen Egbowon und Kollegen in ihrer Arbeit, da es einen massiven Unterschied zwischen dem Wachstum von Zellen in einer Petrischale und dem Wachstum von Zellen in einer Petrischale gibt einen funktionierenden Gewebeersatz im Körper haben.

Andere Forschungen in diesem Bereich untersuchen bereits, ob im Labor gezüchtete Zellen wieder in andere Netzhautzelltypen eingefügt werden können, um funktionierende Gewebeeinheiten zu bilden. Eine andere Taktik besteht darin, Zellen zu aktivieren, die sich bereits im menschlichen Augengewebe befinden und bei anderen Tieren Netzhautzellen regenerieren.

Die nächsten Schritte des Teams werden darin bestehen, die Ausrichtung der Zellen zu untersuchen, die wichtig ist, um sicherzustellen, dass sie eine gute Blutversorgung aufrechterhalten können, bevor sie für Tests in einem lebenden System in Betracht gezogen werden können.

Diese Forschung wurde in Materials & Design veröffentlicht.