Hydrogelontwikkeling en twee-foton polymerisatie: het perfecte huwelijk om de optimale lipofillingstrategie te realiseren. FWO-SB-Beurs toegekend aan Liesbeth Tytgat. (FWOSB20)

Injecteerbare oplossingen voor vetweefselregeneratie hebben recent meer belangstelling gekregen als gevolg van de exponentiële groei van lipofilling procedures. Vetweefselreconstructie wordt niet alleen toegepast voor cosmetische overwegingen, maar ook bij patiënten met aangeboren afwijkingen, trauma’s of chirurgische resecties, zoals vrouwen die een lumpectomie ondergaan hebben als behandeling tegen borstkanker, etc. De commerciële producten die momenteel gebruikt worden omvatten o.a. hydroxyapatiet, poly(melkzuur), etc. en gaan gepaard met een aantal nadelen zoals hun hoge prijs, een tekort aan vetweefselregeneratiepotentieel, het niet in staat zijn om grote volumes op te vullen en het tijdelijke karakter van de oplossing, wat te wijten is aan resorptie waardoor herhaaldelijke injecties noodzakelijk zijn. Er is een dringende nood aan de ontwikkeling van een injecteerbare oplossing, die bestaat uit biocompatibele en biomimetische materialen in combinatie met stamcellen afgeleid uit autoloog vetweefsel. Deze materialen moeten voldoende mechanische ondersteuning geven aan de ingekapselde stamcellen, geschikt zijn om grote weefseldefecten te reconstrueren alsook celdifferentiatie tot vetweefsel en hun proliferatie stimuleren. In eerste instantie zullen verschillende biodegradeerbare, fotovernetbare hydrogelbouwstenen ontwikkeld worden, die geschikt zijn voor de productie van poreuze microdragers. De geselecteerde polysacchariden (vb. k- en y-carrageenan) en proteïnen (vb. gelatine en zijn hydrolyseproducten) zullen gefunctionaliseerd worden met foto-polymeriseerbare groepen zoals meth(acrylaten), (meth)acrylamiden, vinylesters en thiolen. Deze materialen-toolbox zal ons in staat stellen om verschillende bouwstenen te combineren om aldus één enkele microdrager te produceren met aanpasbare mechanische en optische eigenschappen. Daarnaast zullen ook uitermate efficiënte foto-initiatoren, die een hoog twee-foton absorptie gehalte vertonen, een hoge initiatie-efficiëntie hebben, wateroplosbaar en biocompatibel zijn, gesynthetiseerd worden voor twee-foton polymerisatie (2PP) doeleinden. In tweede instantie zullen procedures voor de 2PP verwerking van microdragers en hun daaropvolgende biofunctionalisering opgesteld worden. 2PP is een rapid prototyping techniek waarbij gebruik gemaakt wordt van het twee-foton absorptie (2PA) principe. Een sterk gefocusseerde lange golflengte femtoseconde gepulseerde laserstraal induceert lokaal vernetting van fotopolymeren. Wanneer het focaal punt bewogen wordt doorheen het staal, dan ontstaat er een spoor van gepolymeriseerd materiaal. Op deze manier worden complexe 3D structuren gecreëerd in het materiaal in overeenstemming met het aangewende computer-aided design (CAD) model. Deze rapid prototyping methode is momenteel de enige technologie die in staat is om microdragers te produceren die betrouwbaar zijn. De biofunctionalisering van de polysaccharide-gebaseerde microdragers zal worden uitgevoerd door directe fotografting van multifunctionele aromatische azides en biomoleculen. Voor de functionalisering van de gelatine-gebaseerde microdragers zal gebruik gemaakt worden van een serie van ECM bestanddelen (vb. proteïnen zoals laminine, collageen, etc.). In het finale luik van dit doctoraatsproject zullen methodologieën ontwikkeld worden voor vetweefselregeneratie. Vetweefsel afgeleide stamcellen zullen ingekapseld worden in de ontwikkelde dragers, waarna de overleving van de cellen en hun differentiatiepotentieel naar adipocyten en endotheliale cellen geëvalueerd zal worden. Het huidige project zal uitgevoerd worden in twee onthaalinstellingen (B-PHOT-VUB en PBM, UGent ), welke uitermate complementair zijn, onder leiding van promoter Prof. Dr. Sandra Van Vlierberghe (B-PHOT-VUB) en co-promotor Prof. Dr. Peter Dubruel (UGent).

Trefwoorden:Hydrogel

Disciplines:Optica, elektromagnetische theorie

Project type:Samenwerkingsproject