Väitöstiedotteet - Tampereen teknillinen yliopisto

Laserpohjaisen 3D-tulostuksen avulla toimivampia kasvualustoja hermosolujen kasvatukseen

Kantasolut ovat antaneet uutta toivoa hermostoperäisten sairauksien tutkimukseen ja hoitoon, mutta kolmiulotteisten solumallien tuottaminen laboratoriossa on edelleen vaikeaa. 3D-tulostamalla voidaan valmistaa monimutkaisiakin tukirakenteita solujen kasvatukseen.

Soluja kasvatetaan laboratoriossa yleensä yksittäisinä ryppäinä tai mattoina viljelymaljan pohjalla. Viljelymaljan tasainen muovinen tai lasinen tartuntapinta ei kuitenkaan ole paras mahdollinen kasvatusalusta soluille. Elimistössä solua ympäröivät monet erilaiset säikeiset molekyylit, jotka toimivat kiinnittymiskohtina ja tukirakenteina soluille. Solun ja sitä ympäröivän mikroympäristön välistä vuoropuhelua voidaan matkia laboratorio-olosuhteissa kuvioimalla viljelyalustoja pienen pienillä tukirakenteilla. Diplomi-insinööri Sanna Turunen kehitti väitöstyössään laserpohjaista 3D-tulostusmenetelmää, jolla voidaan valmistaa biomateriaaleista erittäin tarkasti monimutkaisiakin tukirakenteita muun muassa monikykyisistä kantasoluista erilaistetuille hermosoluille. Rakenteet edistävät solujen kolmiulotteista järjestäytymistä.

– Kun tutkitaan esimerkiksi hermovaurioiden korjausta kudosteknologian keinoin, on tärkeää pystyä jäljittelemään hermosolujen luonnollista järjestäytynyttä kasvutapaa ja ympäristöä. Mikrometriluokan eli millimetrin tuhannesosan kokoiset rakenteet ovat riittävän pieniä. Ne pystyvät vuorovaikutukseen elävien solujen kanssa ja voivat ohjata niiden kiinnittymistä, erilaistumista ja jakaantumista soluviljelyn aikana. Perinteisillä soluviljelymaljoilla kasvatetuilla hermosoluilla on taipumus suuntautua sattumanvaraisesti ja kasvaa kontrolloimattomasti, Sanna Turunen kertoo.

Järjestäytynyttä kasvua voi edistää kasvattamalla soluja mikrorakenteilla kuvioiduilla kasvatusalustoilla. Turunen tutki erilaisten kaksi- ja kolmiulotteisten mikrorakenteiden valmistusta biomateriaaleista laserpohjaisella 3D-tulostusmenetelmällä eli kaksoisfotoniviritykseen perustuvalla polymeroinnilla (2PP). Se sopii tähän asti käytettyä valolitografiaa paremmin tutkimus- ja tuotekehityskäyttöön.

– 2PP-tekniikalla voidaan valmistaa tietokoneella laadittujen 3D-mallien perusteella monimutkaisia kolmiulotteisia rakenteita, joiden viivanleveys voi olla alle 100 nanometriä, Turunen sanoo.

Turunen tutki erilaisia kaupallisesti saatavilla olevia lasersäteilyyn reagoivia biomateriaaleja, kuten polymeeri-keraami-yhdistelmämateriaalia ja proteiineja, ja valmisti niistä erimuotoisia mikrorakenteita löytääkseen parhaan materiaali- ja rakenneyhdistelmän.

– Mikrorakentein kuvioidut kasvatusalustat ovat varmasti tulevaisuudessa osa solukasvatuksen arkipäivää. 2PP-tekniikka tarjoaa mielenkiintoisen vaihtoehdon valmistaa monimutkaisiakin tukirakenteita solujen asuinsijoiksi, Turunen sanoo.

Väitöstilaisuus perjantaina 13.10.2017

Diplomi-insinööri Sanna Turusen biolääketieteen tekniikan alaan kuuluva väitöskirja Direct Laser Writing of Proteins and Synthetic Photoresists for Neuronal Cell Growth Guidance tarkastetaan julkisesti Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) biolääketieteen tekniikan tiedekunnassa perjantaina 13.10.2017 kello 12.00 alkaen Tietotalon salissa TB109 (Korkeakoulunkatu 1, Tampere). Vastaväittäjänä toimii professori Sami Franssila Aalto-yliopistosta. Tilaisuutta valvoo professori Minna Kellomäki TTY:n biolääketieteen tekniikan tiedekunnasta.

Sanna Turunen (38) työskentelee tällä hetkellä tutkijana TTY:n biolääketieteen tekniikan tiedekunnan alaisuuteen kuuluvassa biomateriaalien ja kudosteknologian tutkimusryhmässä.

Väitöskirjaan voi tutustua osoitteessa http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-15-4001-1

Lisätietoja: Sanna Turunen, puh. 050 301 3375, sanna.turunen@tut.fi

Uutisen jättäjä: Sanna Kähkönen
Asiasanat: tiede ja tutkimus, biolääketieteen tekniikka