Hochpräzise 3D-Druckstrukturen durch proteinbasierte Fotolacke: Mechanische Eigenschaften und biomedizinische Anwendungen

Durch die Kombination von mit Methacrylat modifizierten Proteinen und einem Vitamin-basierten Initiator können die Forscher*innen der Forschungsgruppe NASAN – Nano Structuring and Bio-Analytics zwei- und dreidimensionale Strukturen mit extrem kleinen Abmessungen und spezifischen mechanischen Eigenschaften (d.h. Steifigkeit) herstellen. Der Fotolack beinhaltet das modifizierte Protein Streptavidin und bovines Serumalbumin, die von den Wissenschaftler*innen selbst chemisch verändert werden (da in der benötigten Form nicht kommerziell erhältlich). Um die Steifigkeit des Materials zu erhöhen, verwenden die Forscher*innen zusätzliche Vernetzungsmittel wie Polyethylenglykol-Diacrylat oder methacrylierte Hyaluronsäure.

Erstmals wurde so Streptavidin verwendet, um komplexe 2/3D-Gerüste herzustellen. Die Fähigkeit der gedruckten Strukturen fluoreszenzmarkiertes Biotin (Bindungspartner von Streptavidin) zu binden, wurde durch optische Mikroskopie bestätigt; dies zeigt zudem, dass das Protein innerhalb der gedruckten Muster aktiv (d.h. bindungsfähig) bleibt. Die Strukturen überstanden zudem mehrere Zyklen von De/Rehydratation. Dies demonstriert ihre Haltbarkeit und die Möglichkeit zur Wiederherstellung ihrer mechanischen Eigenschaften nach dem Trocknen (Möglichkeit zur Haltbarkeitsverlängerung). Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass diese auf Proteinen basierten Strukturen in Bioassays wie Fluoreszenzgebundener Immunoassay (engl. FLISA) verwendet werden können, um Membranproteine auf extrazellulären Vesikeln (EV) nachzuweisen. Auf diese Weise haben die Forscher*innen bewiesen, dass solche Streptavidin-basierten Strukturen auch verwendet werden können, um die selektive Aufnahme von EV in Zellen zu untersuchen. Diese Ergebnisse eröffnen neue Möglichkeiten für die biomedizinische Forschung und Anwendungen.

Mehr Informationen zur Studie erhalten Sie im kürzlich veröffentlichten Paper:
Multiphoton lithography with protein photoresists - ScienceDirect

Dmitry Sivun, Eljesa Murtezi, Tina Karimian, Kurt Hurab, Maryam Marefat, Elena Klimareva, Christoph Naderer, Boris Buchroithner, Thomas A. Klar, Georgii Gvindzhiliia, Andreas Horner, Jaroslaw Jacak: Multiphoton lithography with protein photoresists, Materials Today Bio, Volume 25, 2024, 100994, ISSN 2590-0064, https://doi.org/10.1016/j.mtbio.2024.100994.