Mini Çekici Işınlar Yapay Hücrelerin Doku Yapılarına Düzenlenmesine Yardımcı Olur

Fotoğraf : Bir dizi yapıda yapay hücreler

Araştırmacılar yapay hücreleri bağlamak, düzenlemek ve birleştirmek için lazerler kullandılar ve doku gibi davranan yapay hücrelerin ağlarına zemin hazırladılar.

Ekip, yapay hücre zarlarını değiştirerek hücrelerin “yapışkan tuğlalar” gibi birbirine yapışmasını sağlayabildiğini ve bunların yeni yapılara yerleştirilebildiğini söylüyor. Biyolojik hücreler karmaşık işlevleri yerine getirebilir, ancak kontrol edilebilir düzenleme için zordur.

Bununla birlikte yapay hücreler, prensip olarak düzenlenebilir. Şimdi Imperial College London ve Loughborough Üniversitesi’nden araştırmacılar, farklı tipte bağlantılarla temel doku yapılarına yerleştirerek yapay hücrelerle yeni bir karmaşıklık seviyesi sergiledi.

Bu yapılar, kimyasal reaksiyonları başlatmak veya yapay ve biyolojik hücreler ağları etrafındaki kimyasalları hareket ettirme gibi işlevler gerçekleştirmek için kullanılabilir. Bu ultra-küçük hacimlerde kimyasal tepkimelerin gerçekleştirilmesinde, hücrelerin birbirleriyle iletişim kurduğu mekanizmalar üzerinde çalışılmasında ve yeni nesil akıllı biyomateryallerin geliştirilmesinde yararlı olabilir.

Hücreler, dokular halinde düzenlendiğinde kolektif olarak birlikte çalışabilen temel biyoloji birimleridir. Bunu yapabilmek için, hücreler birbirine bağlanmalı ve birbirleriyle materyal alışverişi yapabilmelidir. Ekip yapay hücreleri bir dizi yeni mimariye bağlamayı başardı, bunların sonuçları Nature Communications’da yayınlandı.

Yapay hücreler, kabukları gibi kullandıkları ve araştırmacıların birbirlerine “yapışmak” için tasarladıkları zar benzeri bir tabakaya sahiptir. Hücrelerin yeteri kadar yakınlaşmasını sağlamak için, ekip ilk önce hücreleri herhangi bir pozisyon içerisinde çeken ve düşüren “çekici ışın” gibi davranan “optik cımbızlar” ile manipüle etmek zorunda kaldı. Ve bu şekilde bağlandığında hücreler tek bir birim olarak taşınabilir.

Imperial Kimya Bölümü’nden EPSRC Araştırma Görevlisi olan lider araştırmacı Dr. Yuval Elani,  “Yapay hücre zarları genellikle lastik toplar gibi birbirlerinden ayrılırlar. Hücrelerdeki zarların biyofiziğini değiştirerek birbirine yapışmış tuğla gibi onların yapışmasını elde ettik. Bununla birlikte ‘biyo-birleşme’ “ile bağlanan hücrelerin ağlarını oluşturabildik. Zarlardaki proteinler gibi biyolojik bileşenleri yeniden yerleştirerek, hücrelerin birbirleriyle iletişim kurmasını ve materyal değiştirmesini sağladık. Bu doğada görülenlerin taklit edilmesidir, bu yüzden biyolojik benzeri yapay hücre dokuları yaratmada bu büyük bir adımdır. ” dedi.

Ekip ayrıca iki hücre arasında bir ‘bağlama ipi’ düzenleyebildi. Burada zarlar birbirine yapışmaz, ancak zar malzemesinin bir şeridi onları birbiriyle hareket edebilecek şekilde birbirine bağlar.

Hücre yapıştırma işlemini mükemmelleştirdikten sonra, ekip daha karmaşık düzenlemelerini inşa edebildi. Bunlar hücre dizilerini, kareler gibi 2-D şekillerini ve piramitler gibi 3-D şekillerini içerir. Hücreler birbirine yapıştığında yeniden düzenlenebilir ve aynı zamanda lazer ışını tarafından bir topluluk olarak çekilebilir.

Son olarak ekip ayrıca iki hücreyi birbirine bağladı ve daha sonra onları daha büyük bir hücreye birleştirdi. Bu zarların altın nanopartikülleri ile kaplanmasıyla başarıldı. ‘Optik cımbız’ teknolojisinde bulunan lazer ışını, iki hücre arasındaki birleşmede yoğunlaştığı zaman nanopartiküller bu noktada zarları kırarak rezonans gösterdi. Zar daha sonra bir bütün olarak reform yapar.

Hücreleri bu şekilde birleştirmek yeni daha büyük hücreler içinde karışmak için taşıdıkları kimyasal reaksiyonları başlatmasına izin verdi. Bu durum ilaçlar gibi materyallerin hücrelere taşınması, hücrelerin kompozisyonunun gerçek zamanlı olarak değiştirilmesinde ve yeni fonksiyonların benimsenmesi gibi durumlar için faydalı olabilir.

Imperial Kimya Bölümü’nden Profesör Oscar Ces, “Yapay hücrelerin birbirine bağlanması, aşağıdan yukarıya doğru yaklaşımlar kullanarak bu biyolojik sistemleri oluşturmak için bir araya getirdiğimiz daha geniş alet takımında değerli bir teknolojidir. Hücre teknolojilerini daha büyük doku ölçekli ağlarda yarattığımız mimarinin türüne göre hassas bir şekilde şimdi kontrol edebiliyoruz. ” dedi.

Araştırma, Londra’daki yapay hücre bilimi alanında çalışan önde gelen araştırma gruplarını bir araya getiren Imperial ve Kings College London liderliğindeki sanal bir araştırma merkezi olan FABRICELL’in ilk sonuçlarından biridir. Bu araştırma merkezi bunların yanında resmi ve gayri resmi eğitim ve araştırma fırsatları ile birlikte bir dizi laboratuvardan oluşur.

Kaynak : phys.org