Recombinant spider silk for biomedical applications - from functionalizing surfaces of synthetic materials to in vitro modelling of tissues
Tid: Fr 2022-05-20 kl 10.30
Plats: FR4 (Oskar Kleins auditorium), Roslagstullsbacken 21, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/69561519449
Språk: Engelska
Ämnesområde: Bioteknologi
Respondent: Christos Panagiotis Tasiopoulos , Proteinvetenskap, Silk group
Opponent: Professor Antonella Motta, University of Trento, Trento, Italy
Handledare: Professor My Hedhammar, Proteinteknologi
QC 20220516
Abstract
Spindelsilke är ett naturligt proteinbaserat material som är välkänt för sin medicinska användning och sina anmärkningsvärda mekaniska egenskaper. Strukturer gjorda därav är både starka och elastiska och har visat sig vara lämpliga matriser för vävnadsteknik. Eftersom det naturliga spindelsilket är svårt att få tag på, används i stället rekombinationsteknologi för att producera partiella silkesproteiner. Denna avhandling undersöker användningen av ett sådant partiellt spindelsilkeprotein som har funktionaliserats med ett celladhesionsmotiv från fibronektin, FN-4RepCT, för att belägga ytor på syntetiska polymerer, samt forma nanofibrillära membran för modellering av vävnader in vitro.
I Artikel I visades att silkesproteinet, tillsammans med celler, spontant formar en beläggning på ytan av olika polymerer, och därmed kan användas för att funktionalisera dessa. Resultaten visade att samformuleringsmetoden underlättar eller t.o.m. möjliggör adhesion av cellerna till ytan, samt bibehåller cellernas viabilitet på material som vanligen används i kardiovaskulära transplantat.
I Artikel II utvecklades ett protokoll för att minska ytspänningen hos membran som är avsedda för att styra benregenerering. Detta för att möjliggöra för silkesproteiner att forma nanofibrillära silkesbeläggningar på denna typ av material. Silkesbeläggningen underlättade adhesion av cellerna, och befrämjade deras tillväxt så att monolager av vävnadsrepresentativa celler kunde bildas på vardera sidan av membranet.
I Artikel III visas det att silkesproteinet spontant bildar cm-stora fristående, starka och elastiska silkesnanomembran vid gränssnittet mellan luft och vätska. Molekyler av olika storlekar kan passera genom membranen, som även främjar etableringen av ett konfluent monolager av keratinocyter sådda på båda sidorna av membranet.
I Artikel IV påvisas det att dessa silkesmembran kan användas för samodling av två celltyper och på så sätt skapa en in vitro modell av blodkärlsväggen.
I Artikel V etablerades en alveolär-kapillär in vitro modell genom att odla lungepitel- och endotelceller på motsatta sidor av nanofibrillära silkesmembran. Cellerna hade speciella strukturer på sin yta som förankrade dem med varandra, och producerade även essentiella yt-surfaktanter, vilket sammantaget visade att en in vivo-liknande vävnad hade bildats. Silkesmembranen integrerades också i ett mikroflödes-chip, något som aldrig tidigare genomförts, för att kunna exponera endotelet för flödesinducerade skjuvkrafter.
Sammantaget visar arbetet som utförts i denna avhandling att silkesproteinet FN-4RepCT är lovande för att belägga bioinerta ytor av syntetiska polymerer, samt för att bilda tunna, nanofibrillära membran för konstruktion av vävnader in vitro.