Twentse onderzoekers hebben bedacht hoe je een levende cel exact in het midden van een druppeltje hydrogel vastlegt, zodat de kans op ontsnapping minimaal is. Kwestie van niet te snel laten uitharden, schrijven Tom Kamperman, Jeroen Leijten en collega’s in het tijdschrift Small.

In zo’n hydrogel kun je celmateriaal vastleggen voor nader onderzoek, en als je de gel correct samenstelt zullen de cellen zich happy voelen en langdurig overleven. In het begin werkte men hierbij met enorme aantallen cellen in tamelijk grote brokjes hydrogel, maar de laatste jaren groeit de belangstelling voor kleine gel-druppeltjes (‘microgels’ in het jargon) waarin maar één cel past. In labs-op-een-chip zijn zulke druppeltjes vrij eenvoudig te maken maar tot nu toe is er wel een minpuntje: de cellen glippen er iets te vaak weer uit.

Het Twentse onderzoek bevestigt nu wat iedereen al vermoedde. Die druppeltjes beginnen als waterige emulsie in olie; je drukt de cel door het grensvlak van olie en water heen en laat direct daarna de hydrogel uitharden door crosslinking. Probleem is dat dat laatste een zeer snelle reactie is die al verloopt terwijl de cel nog tegen de binnenkant van het grensvlak zit. Na het uitharden zit hij dan nog steeds vlak onder het oppervlak van de microdruppel waar hij kwetsbaar is, en er vrij gemakkelijk uit ontsnapt.

De onderzoekers redeneerden dat ze de uitharding moesten vertragen zodat de cel tijd heeft om naar het midden van de druppel te bewegen. Daar hebben ze een originele oplossing voor bedacht. Voor de hydrogel gebruiken ze dextraan dat is gefunctionaliseerd met tyramine. De tyramine-zijgroepen laten ze aan elkaar knopen door een HRP-peroxidase-enzym, dat alleen werkt in combinatie met waterstofperoxide (H₂O₂). En die laatste stof voeren ze gedoseerd toe door de labchip te vervaardigen uit een kwaliteit PDMS-siliconenrubber waar H₂O₂ slechts in een zeer laag tempo doorheen diffundeert.

Het werkt: microscoopopnames laten zien dat de cellen nu inderdaad in het midden van de druppels terechtkomen. Zo kunnen ze er niet uit én na 28 dagen is ruim 90 % nog in leven. Het is ook al gelukt om stamcellen op deze manier in te pakken en ze binnen die 28 dagen te laten differentiëren tot vet- of botvormend weefsel.

In een persbericht geeft Kamperman wel toe dat de chip nog te langzaam is: enkele honderden microgels per seconde is leuk voor lab-onderzoek maar veel te weinig voor klinische toepassingen. Gewerkt wordt aan een verbeterde versie die een factor 1000 sneller moet worden.

bron: Universiteit Twente, Small