Idrogel di DNA Programmabile: Rivoluzione nella Coltura Cellulare Avanzata e Medicina Personalizzata da Istituto Leibniz per la Ricerca sui Polimeri
Crediti: Elisha Krieg e Yu-Hsuan Peng
L’innovazione nella ricerca biologica trova una nuova pietra miliare con l’avvento degli idrogel di DNA programmabili, sviluppati dall’Istituto Leibniz per la Ricerca sui Polimeri. La coltura in vitro delle cellule biologiche svolge un ruolo fondamentale nell’evoluzione delle scoperte scientifiche. Tuttavia, i materiali utilizzati per questa coltura presentano notevoli limiti. Molti di essi derivano da fonti animali, il che compromette la riproducibilità e complica l’adattamento delle loro proprietà meccaniche. Pertanto, la necessità di nuovi approcci per la creazione di materiali morbidi e biocompatibili con caratteristiche prevedibili è impellente.
Il gruppo di ricerca guidato dal Dott. Elisha Krieg presso l’Istituto Leibniz per la Ricerca sui Polimeri a Dresda ha sviluppato una matrice dinamica a reticolazione del DNA, denominata DyNAtrix. Questa innovazione combina polimeri sintetici classici con reticolanti di DNA programmabili. Il legame altamente specifico e prevedibile del DNA conferisce ai ricercatori un controllo senza precedenti sulle proprietà meccaniche chiave del materiale.
Pubblicato il 7 agosto su Nature Nanotechnology, il loro studio rivela che DyNAtrix consente un controllo sistematico delle sue caratteristiche viscoelastiche, termodinamiche e cinetiche mediante la modifica delle informazioni sulla sequenza di DNA. La stabilità prevedibile dei legami incrociati del DNA offre la possibilità di regolare in modo razionale le proprietà di rilassamento dello stress, mimando così le caratteristiche dei tessuti viventi.
DyNAtrix è inoltre autorigenerante, stampabile e presenta un’elevata stabilità con un degrado controllabile. L’efficacia di questo materiale nella coltura cellulare è stata dimostrata attraverso esperimenti con cellule stromali mesenchimali umane, cellule staminali pluripotenti, cisti renali canine e organoidi del trofoblasto umano. Questi risultati testimoniano l’elevata biocompatibilità dei materiali.
Le proprietà programmabili di DyNAtrix aprono le porte a potenziali applicazioni rivoluzionarie nell’ambito della coltura dei tessuti. Ulteriori studi si concentrano attualmente sull’impatto delle proprietà viscoelastiche sullo sviluppo delle cellule e degli organoidi. Nel prossimo futuro, DyNAtrix potrebbe trovare impiego nella ricerca di base e nella medicina personalizzata, consentendo la riproduzione e l’analisi in laboratorio di modelli di tessuti derivati direttamente dai pazienti. Un passo avanti verso una medicina più mirata e personalizzata.
