Biolääketieteen ja biomateriaalitekniikan alalla hydrogeelit ovat saaneet viime aikoina paljon huomiota johtuen niiden elävän kudoksen kaltaisista ominaisuuksista. Sekä monet kudokset että hydrogeelit ovat pehmeitä, joustavia ja tarjoavat soluille kolmiulotteisen kasvualustan, johon tarttua.

DI Janne Koivisto kehitti väitöstyössään niin gellaanikumipohjaisia hydrogeelibiomateriaaleja kuin hydrogeelien ja 3D-soluviljelmien tutkimusmenetelmiäkin tavoitteena paremmin aitoa ihmiskehoa vastaavat olosuhteet.

Koivisto valitsi väitöstyössään tutkittavaksi gellaanikumin, joka on alun perin elintarvikekäyttöön ruoan lisäaineeksi kehitetty, bakteeriviljelmässä tuotettu luonnonmolekyyli.

Hän erilaisti ihmisen kantasoluista hermosoluja ja sydänlihassoluja aiemmin Tampereella kehitetyillä menetelmillä.

Molemmat solutyypit saatiin kasvamaan niille räätälöidyissä kolmiulotteisissa hydrogeelisoluviljelmissä. Hermosolut muodostivat niille tyypillisiä hermoverkkoja ja sydänlihassolut sykkivät spontaanisti, kuten oli odotettavissa, jos solut viihtyvät hyvin kasvuympäristöstään.

- Jännittävintä oli nähdä solujen levittyvän ja viihtyvän erinomaisesti gelatiinilla funktionalisoidussa gellaanikumissa. Tässä kehittämässämme hydrogeelissä soluvaste oli vähintään yhtä hyvä, ellei parempikin, kuin maailmalla julkaistuissa kilpailevissa 3D-viljelymenetelmissä, Janne Koivisto kertoo.

Koiviston väitöstyössä hydrogeelin muodostumista tutkittiin niin fyysikaalisena kuin kemiallisena ristisilloittumisena. Lisäksi soluvastetta parannettiin lisäämällä rakenteeseen soluväliaineen proteiineja.

Soluviljelmien avulla voidaan löytää hoitomuotoja parantumattomiin sairauksiin.

Kudosteknologiassa pyritään tuottamaan elävää kudosta yhdistämällä kantasoluista erilaistettuja soluja kolmiulotteiseen tukirakenteeseen, esimerkiksi juuri hydrogeeliin.

Viljelemällä elintärkeitä pehmytkudoksen soluja, kuten hermo- ja sydänlihassoluja, voidaan luoda tautimalleja tai löytää hoitomuotoja parantumattomiin sairauksiin.

Koska hydrogeelien tutkimus ja kolmiulotteiset soluviljelmät ovat nopeasti kehittyvä tieteenala ilman kovin vakiintuneita käytäntöjä, kehitettiin väitöstyössä myös menetelmiä tuotettujen kudosteknologisten näytteiden tutkimukseen.

Yhtenä tärkeimmistä menetelmistä jatkokehitettiin optista projektiotomografiaa (OPT), jonka osoitettiin soveltuvan sekä puhtaasti materiaalitutkimuksen menetelmänä hydrogeeleille että kolmiulotteisten soluviljelmien tarkkailussa. Toisena tärkeänä kehityskohteena oli hydrogeelien mekaanisten ominaisuuksien mittaus ja analysointi soveltaen useita menetelmiä.

Englanninkieliseen väitöskirjaan voi tutustua täällä.

Lue myös: