Universitet 2018 – fira med oss

Utskrift från Malmö universitets webbplats www.mah.se

Dynamic self assembled monolayers as cell membrane mimics and their interactions with cells and pathogens

Contact person: Börje Sellergren
Responsible: Börje Sellergren
Co-workers: Yulia Sergeeva
Partner: Daniel Aili, Linköpings Universitet
Funding: Vetenskapsrådet
Timeframe: 2019-01-01 -- 2022-12-31
Research programme: Biofilms Research Center for Biointerfaces
Faculty/Department: Faculty of Health and Society, The Department of Biomedical Science
Subject: Naturvetenskap

The topic of this project concerns Reversible Selfassembled Monolayers (rSAMs) and their use as robust lipid bilayer mimics for bacterial pathogen inhibition and for controlled cell adhesion. This pH-switchable version of classical SAMs allow a reversible and ordered introduction of affinity reagents in a layered architecture. As for traditional SAMs, the rSAM are tunable with respect to the nature of the head group and layer order and stability but contrasts with the former by featuring pH responsiveness and a lipid bilayer like fluidic nature. The work performed thus far shows that this results in a range of unique supramolecular features e.g. strongly enhanced multivalent interactions, ultralow detection limits in virus and lectin sensing, surface restorability and pronounced and tunable modulation of cell-adhesion. This opens up new exciting areas of research that we intend to address in the coming four years. Based on a focused work plan the main aims of the current proposal are threefold:

(1) To study rSAMs as a tunable fluidic biointerface for controlled cell adhesion, proliferation and differentiation, potentially impacting current tissue engineering efforts.

(2) To transfer rSAMs to nanoparticles in order to develop potent inhibitors of bacterial infection.

(3) To assess templated ligand fixation as an approach to enhance lectin affinity or to modulate cell adhesion.

Beskrivning på svenska

Supramolekylär kemi eller kemi baserad på icke-kovalenta bindningar har sedan Nobelpriset till Lehn 1987 övergått från akademisk forskning till en disciplin som genererar lösningar av praktisk betydelse. Detta projekt syftar till att utveckla en supramolekylär modell av biologiska cell membran (s.k. rSAMs) baserat på syntetiska byggstenar  vilken utmärker sig genom att vara enkel att tillverka, stabil och enkel att anpassa till olika tillämpningar. I detta projekt avser dessa 1) vävnadsrekonstruktion och 2) som medel för motverkande av bakteriella infektioner.

1) Vävnadsrekonstruktion  (eng. Tissue Engineering) syftar till att regenerera funktionell vävnad eller komplexa organ genom att kombinera livskraftiga celler, biomimetiska matriser, morfogeniska faktorer och externa biofysikaliska signaler. Den snabba utvecklingen av fältet beror på tvärvetenskapliga framsteg inom biomaterial, stamcellsforskning och biomimetik med särskild tonvikt på exakta imitationer av den så kallade extracellulära matrisen (EC M). Man har börjat inse vikten av dynamik som en nyckelfaktor i EC M-mimics vilket har lett till omfattande forskning kring membran-imiterande ytor, huvudsakligen i form av stabiliserade lipiddubbelskikt (supported lipid-bilayers = SLB). Dock är lipider svåra att syntetisera vilket komplicerar mer omfattande struktur-studier av dessa system. Dessutom erhålls dynamiken hos SLB på bekostnad av stabilitet, vilket ofta begränsar användningen till akademiska demonstrationer. Detta projekt syftar till att förändra detta scenariot. Vi kommer att demonstrera rSAM som en lättillgänglig och lättoptimerad plattform för exakt reglering av celladhesion och differentiering och för kombinerad tillverkning av sammanhängande cell skikt .

2) Antibakteriella läkemedel.  Genom evolutionen har patogener utvecklat förmågan att använda glykanstrukturer som handtag för att fästa på värdceller och därmed initiera en infektion. Glykaner presenterar därför attraktiva läkemedelsmål för förebyggande och behandling av infektionssjukdomar. Detta har lett till utveckling av glykonanomaterial som möjliga antibakteriella läkemedel men även som syntetiska vacciner. Dessa är oftast baserade på komplexa makromolekyler (dendrimerer, fullerener eller polymerer) och kräver resurs- och tidskrävande organisk syntes i flera steg vilket inte är förenbart med de hårda kostnadskraven på dessa typer av läkemedel. I detta projekt föreslår vi en betydligt mer praktisk "bottom up" metod för tillverkning av glykonanomaterial i form av rSAMs som förenar tillgänglighet med biomimetiska aspekter.  Dessa rSAM kommer att efterlikna de komplexa multivalenta kolhydratsvansarna som finns på cellytan, och samtidigt 

Senast uppdaterad av Charlotte Löndahl Bechmann