Elektronik styr cellernas tillväxt

Kristin Persson visar i sin doktorsavhandling hur det är möjligt
att styra såväl odling och frisättning av hudceller som tillväxt och
differentiering av stamceller med hjälp av organisk elektronik.

- Slutmålet är att kunna binda in celler på olika ställen i en odlingsskål och odla en liten bit i taget till hela organ, men där är vi inte ännu, säger Kristin Persson som nyligen har lagt fram sin doktorsavhandling i organisk elektronik.

Kristin Persson ingår i den del av professor Magnus Berggrens forskargrupp som intresserar sig för kopplingen mellan biologi, kemi och elektronik, det som också kallas bioelektronik. Forskningens olika delar har också bedrivits såväl tillsammans med forskare i organisk kemi och klinisk och experimentell medicin på LiU, som med forskare på Karolinska institutet och University of Utah.

Stamceller kan differentieras

Några bitar i organbygget är på plats. Hon och hennes kolleger har visat att det är möjligt att styra odlingen av celler genom att odla dem på olika typer av ledande polymerer. När en elektrisk spänning läggs över odlingsskålen binder en viss typ av celler bättre vid pluspolen, den oxiderade sidan, och andra bättre vid minuspolen, den reducerade sidan. Även cellernas fortsatta tillväxt påverkas, några typer av celler stortrivs på ena sidan medan andra går i apoptos – de tar livet av sig.
Kristin PerssonFoto: Monica Westman
- Men olika celler fungera olika så det går inte att använda en lösning för alla typer, säger hon.

I en av avhandlingens artiklar visar hon också att det är möjligt att styra differentieringen av stamceller. Ytor som bestod av den ledande polymeren PEDOT och polysackariden heparin användes för att studera de tillväxtfaktorer som binder till heparin och som också påverkar differentieringen av stamceller.

När en spänning lades över PEDOT/heparin-ytan blev mängden tillgängliga tillväxtfaktorer tre till fem gånger högre på den reducerade sidan. Heparinet, och därmed även tillväxtfaktorerna, exponerades på ytan eftersom de inte var hårt bundna till PEDOT-underlaget.

På den oxiderade sidan var däremot såväl heparin som tillväxtfaktorer hård bundna och stamcellerna differentierade.

- Brist på tillväxtfaktorer av den här typen gör att stamcellerna differentierar och stor mängd tillväxtfaktorer att de förblir odifferentierade, förklarar Kristin Persson.

Cellerna lossas från underlaget

Nästa steg blev att föröka lossa cellerna från underlaget - den ledande plasten. Här krävdes insatser av organiska kemister på LiU för att få fram en vattenlöslig, stabil variant av PEDOT. I den fjärde av avhandlingens artiklar visar hon sedan att när den polymera ytan oxideras faller den sönder i små bitar och de odlade cellerna lossnar.

- Vi hoppas att vår metod att frisätta odlad hud blir ett bra komplement till de metoder som används idag, säger hon.

I den sista av avhandlingens artiklar har de också försökt sig på att odla hud med hjälp av en matris där spänningen kan varieras i olika delar.

- När man odlar hud från en patient får man med en mängd olika celler, med hjälp av matrisen kan vi plocka ut just de celler vi är intresserade av att odla, förklarar hon.

Vad är då nästa steg?

- Vi har kunnat visat att vi kan kontrollera händelserna var för sig, men vill också kunna visa att vi kan styra hela kedjan - adhesion, hur och var cellerna sätter sig fast på den ledande polymerytan, tillväxt och frisättning. Det har vi inte börjat testa ännu, säger Kristin Persson.

Som fortsätter sin forskarbana i alla fall ett halvår till som förste forskningsingenjör på Laboratoriet för organisk elektronik, Campus Norrköping.


Electronic control of cell cultures using conjugated polymer surfaces, Kristin Persson, Institutionen för teknik och naturvetenskap, Linköpings universitet, Campus Norrköping, 2014.

Ytswitchen sätter fart på cellodlingen

Forskare