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Titel: A photoreceptor-based hydrogel with red light-responsive reversible sol-gel transition as transient cellular matrix
VerfasserIn: Hörner, Maximilian
Becker, Jan
Bohnert, Rebecca
Baños, Miguel
Jerez-Longres, Carolina
Mühlhäuser, Vanessa
Härrer, Daniel
Wong, Tin Wang
Meier, Matthias
Weber, Wilfried
Sprache: Englisch
Verlag/Plattform: bioRxiv
Erscheinungsjahr: 2023
DDC-Sachgruppe: 570 Biowissenschaften, Biologie
Dokumenttyp: Sonstiges
Abstract: Hydrogels with adjustable mechanical properties have been engineered as matrices for mammalian cells and allow the dynamic, mechano-responsive manipulation of cell fate and function. Recent research yielded hydrogels, where biological photoreceptors translated optical signals into a reversible and adjustable change in hydrogel mechanics. While their initial application provided important insights into mechanobiology, broader implementation is limited by a small dynamic range of addressable stiffness. Here, we overcome this limitation by developing a photoreceptor-based hydrogel with reversibly adjustable stiffness from 800 Pa to the sol state. The hydrogel is based on star-shaped polyethylene glycol, functionalized with the red/far-red light photoreceptor phytochrome B (PhyB), or phytochrome-interacting factor 6 (PIF6). Upon illumination with red light, PhyB heterodimerizes with PIF6, thus crosslinking the polymers and resulting in gelation. However, upon illumination with far-red light, the proteins dissociate and trigger a complete gel-to-sol transition. We comprehensively characterize the hydrogel’s light-responsive mechanical properties and apply it as reversible extracellular matrix for the spatiotemporally controlled deposition of mammalian cells within a microfluidic chip. We anticipate that this technology will open new avenues for the site- and time-specific positioning of cells and will contribute to overcome spatial restrictions.
DOI der Erstveröffentlichung: 10.1101/2023.04.04.535523
URL der Erstveröffentlichung: https://doi.org/10.1101/2023.04.04.535523
Link zu diesem Datensatz: urn:nbn:de:bsz:291--ds-402151
hdl:20.500.11880/36364
http://dx.doi.org/10.22028/D291-40215
Datum des Eintrags: 4-Sep-2023
Bezeichnung des in Beziehung stehenden Objekts: Supporting information
In Beziehung stehendes Objekt: https://www.biorxiv.org/content/biorxiv/early/2023/05/23/2023.04.04.535523/DC1/embed/media-1.pdf?download=true
Bemerkung/Hinweis: Preprint
Fakultät: NT - Naturwissenschaftlich- Technische Fakultät
Fachrichtung: NT - Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Professur: NT - Prof. Dr. Wilfried Weber
Sammlung:SciDok - Der Wissenschaftsserver der Universität des Saarlandes

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