P1060364

KONSTRUOWANIE PODŁOŻA DLA TKANKI

PODŁOŻA są dla żyjących komórek Fizyczną podporą i informacją, jak organizować się w tkankę.

Najlepiej, jeśli składają się z bardzo gęsto połączonych porów o rozmiarach co najmniej 200 pm (średnia wielkość krwionośnego naczynia włosowatego), aby umożliwić wrastanie naczyń krwionośnych i interakcje między komórkami.

Na materiał podłoża wybraliśmy alginian, substancję otrzymaną z alg, ze względu na jej chemiczne podobieństwo do naturalnej macierzy zewnątrzkomórkowej. Ale musieliśmy znaleźć sposób, aby kleisty wodny roztwór alginianu przekształcić w podłoże stałe, którego kształt (blisko z prawej) i wewnętrzna architektura {dalej z prawej) mogłyby być dokładnie kontrolowane.

Wiedząc, że woda obecna w naszym alginianowym hydrożelu uformowałaby podczas mrożenia kryształki lodu i że różne metody chłodzenia mogą zasadniczo wpływać na kształt kryształów, eksperymentowaliśmy z różnymi technikami mrożenia-su-szenia. Tak jak się spodziewaliśmy, mrożenie hydrożelu powodowało, że tworzył on strukturę podobną do gąbki, z kryształkami lodu oddzielonymi od siebie cienkimi ściankami alginianu. Po sublimacji kryształów lodu pozostały pory o różnych kształtach, rozmiarach i położeniu, odzwierciedlające szybkość i kierunek wzrostu kryształów, w miarę jak roztwór alginianu ulegał schładzaniu (na dole).

f

1

5

METODY MROŻENIA

W łaźni olejowej przy -35°C lód formuje się najszybciej na spodzie próbki, tworząc drobne, gęsto upakowane, połączone wzajemnie pory. Większe i wydłużone pory powyżej tworzą się zgodnie z gradientem temperatury.

W ciekłym azocie przy -196°C podobny gradient temperatury pojawia się między dnem a szczytem. Złożone kształty porów i ich kierunki przy szczycie próbki mogą wynikać z dużej lotności azotu, który rozchodząc się, wytwarza wielokierunkowy zimny front w miejscach, gdzie napotyka alginian.

ARCHITEKTURA PORÓW Nasza zdolność do planowania i kontrolowania architektury podłoża technikami mrożenia jest tak ważna, ponieważ struktura porów ma zasadniczy wpływ na funkcję formującej się tkanki.

Na przykład wydłużone pory mogą sprzyjać tworzeniu się naczyń krwionośnych. Kiedy użyliśmy ciekłego azotu, aby wytworzyć podłoże z długimi wewnętrznymi kanałami, a następnie zasiedliliśmy je komórkami śródbtonka naczyniowego, znaczonymi znacznikiem fluorescencyjnym (zielony poniżej), komórki te w ciągu dwóch tygodni same ułożyły się w struktury przypominające naczynia włosowate.

i!

8

il

I

II 11

1

1

W zamrażarce przy -20“C roztwór alginianu najpierw oziębli się do -10°C, potem ogrzał do -2“C I ostatecznie powoli schłodzi! do -20°C. Przejściowy wzrost temperatury może świadczyć, że woda uwolniła ciepło i zaczęła krystalizować równocześnie w całej próbce, co odzwierciedlają jednolite, połączone ze sobą pory.

I

I

i

I

!8 ŚWIAT NAUKI GRUDZIEŃ 2004