Microgels With Electrostatically Controlled Molecular Affinity to Direct Morphogenesis

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftForschungsartikelBeigetragenBegutachtung

Beitragende

  • Sebastian Kühn - , Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden (Autor:in)
  • Valentina Magno - , Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden (Autor:in)
  • Ralf Zimmermann - , Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden (Autor:in)
  • Yanuar Dwi Putra Limasale - , Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden (Autor:in)
  • Passant Atallah - , Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden (Autor:in)
  • Aukha Stoppa - , Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden (Autor:in)
  • Max J. Männel - , Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden (Autor:in)
  • Julian Thiele - , Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg (Autor:in)
  • Jens Friedrichs - , Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden (Autor:in)
  • Uwe Freudenberg - , Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden, Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Carsten Werner - , Center for Regenerative Therapies Dresden (CRTD), Exzellenzcluster PoL: Physik des Lebens, Professur für Biofunktionale Polymermaterialien (gB/IPF), Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden (Autor:in)

Abstract

Concentration gradients of soluble signaling molecules—morphogens—determine the cellular organization in tissue development. Morphogen-releasing microgels have shown potential to recapitulate this principle in engineered tissue constructs, however, with limited control over the molecular cues in space and time. Inspired by the functionality of sulfated glycosaminoglycans (sGAGs) in morphogen signaling in vivo, a library of sGAG-based microgels is developed and designated as µGel Units to Instruct Development (µGUIDEs). Adjustment of the microgel's sGAG sulfation patterns and concentration enabled the programming of electrostatic affinities that control the release of morphogens. Based on computational analyses of molecular transport processes, µGUIDEs provided unprecedented precision in the spatiotemporal modulation of vascular endothelial growth factor (VEGF) gradients in a microgel-in-gel vasculogenesis model and kidney organoid cultures. The versatile approach offers new options for creating morphogen signaling centers to advance the understanding of tissue and organ development.

Details

OriginalspracheEnglisch
Aufsatznummer2409731
FachzeitschriftAdvanced materials
PublikationsstatusElektronische Veröffentlichung vor Drucklegung - 24 Okt. 2024
Peer-Review-StatusJa

Externe IDs

ORCID /0000-0003-0189-3448/work/171063121

Schlagworte

Schlagwörter

  • artificial signaling centers, beads, heparin, kidney organoids, microgels, morphogen gradients, sulfated glycosaminoglycans, vascular morphogenesis, VEGF