Programmerbar Självassociation av Peptid-Baserade Hydrogeler
- Diarienummer
- FFL15-0026
- Start- och slutdatum
- 170101-221231
- Beviljat belopp
- 11 749 670 kr
- Förvaltande organisation
- Linköping University
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Hydrogeler är centrala för utveckling av nya cell-baserade terapier och för 3D cellodling då de kan efterlikna viktiga egenskaper hos den naturliga extracellulära matrisen (ECM). De används både för att skydda celler under injektionsfasen och underlätta deras etablering i vävnaden samt erbjuder möjlighet att skapa tillförlitliga vävnadsmodeller för cancerforskning och läkemedelsstudier som minskar behovet av djurstudier och sänker kostnaderna för utveckling av nya läkemedel. Supramolekylära hydrogeler medger inkapsling av levande celler men deras mekaniska, strukturella och kemiska egenskaper påverkar cellerna enormt mycket och måste därför anpassas för olika tillämpningar och typer av celler. Dessvärre erbjuder existerande material få möjligheter att modifiera egenskaperna. Målsättningen med projektet är därför att utveckla en ny modulär teknikplattform för utveckling av biofunktionella peptide-baserade hydrogeler med programmerbara egenskaper som ger möjlighet att enkelt kunna skräddarsy materialegenskaper för cellterapi och 3D cellodling. Vi kommer att utveckla ett bibliotek av peptid-baserade molekylära byggstenar designade för att självassociera till hydrogeler och genom ett kombinatoriskt tillvägagångsätt hitta material med passande egenskaper. Projektet syftar också till att öka vår förståelse för självassociation i komplexa supramolekylära system och förväntas ge helt nya material och möjligheter att använda hydrogeler inom biomedicinsk forskning och cellterapi.
Populärvetenskaplig beskrivning
Trots omfattande forskning finns fortfarande idag inga effektiva behandlingar mot många svåra och akuta sjukdomar och tillstånd som hjärtinfarkt, stroke, ryggmärgsskador och neurodegenerativa sjukdomar. Nya rön pekar på att det är fullt möjligt att bota och lindra symptom genom att injicera stamceller i vävnaden. Proceduren utsätter dock dessa känsliga celler för stora påfrestningar och många celler överlever inte injektionen. De flesta av de celler som överlever injektionen dukar dock under kort därefter eftersom de hamnar i en främmande miljö som saknar förutsättningar för att cellerna ska kunna etablera sig, växa och dela sig. I det här projektet kommer vi att utveckla nya smarta material som både kan skydda celler under injektionsfasen och hjälpa dem att etablerar sig i den nya vävnaden. Vi kommer också utveckla material som kan användas för forskning på celler och vid läkemedelsutveckling. I dessa sammanhang odlas celler vanligtvis på plastytor som skiljer sig dramatiskt från cellernas normala tre-dimensionella miljö i vävnad. Cellerna uppför sig därför inte normalt och resultaten från cellstudier risker att bli missvisande. Det kan i sin tur leda till att det tar längre tid och kostar mer pengar att utveckla nya läkemedel. Vi kommer att utveckla en verktygslåda av molekylära komponenter som när de blandas spontant bygger ihop sig till cell-vänliga material. Materialen består av tvärförnätade polymerer som sväller i vatten och bildar hydrogeler. Trots att hydrogeler är fasta material utgörs de till största delen av vatten och påminner därför om cellernas naturliga miljö. Genom att designa och kombinera olika molekylära komponenter kan vi skräddarsy materialens egenskaper så att de ger cellerna optimalt stöd för olika situationer och för olika tillämpningar, från cellodling till stamcellsbehandling. Vi kommer också kunna ändra materialens egenskaper, både över tid och lokalt i materialen. Det är viktigt av flera orsaker. Vid stamcellsbehandling måste materialen vara nästan flytande under injektionen för att sedan snabbt bli mer fasta inne vävnaden för att cellerna inte ska spolas bort eller dö. Att ändra materialens egenskaper är också ett sätta att kommunicera med cellerna och ger helt nya möjligheter att studera cellers beteenden. Syftet med projektet är sammanfattningsvis att utveckla nya material och verktyg för forskning och läkemedelsutveckling och bidra till utvecklingen av nya behandlingsmetoder för en rad svåra sjukdomar.