(491c) Dynamic Hydrogel Niches through Photochemical Reactions

Authors: 
Anseth, K. S., University of Colorado-Boulder

DYNAMIC HYDROGEL NICHES
THROUGH PHOTOCHEMICAL REACTIONS

Kristi Anseth

Department of Chemical and Biological Engineering and
the BioFrontiers Institute

University of Colorado, Boulder, CO, USA  80303

Abstract
–A better
understanding of the physical and biomolecular cues
in the stem cell niche has led to a growing interest in the development of
material systems for improved 3D culture environments, as well as delivery
vehicles to promote cell survival and differentiation.  As a result, hydrogels based on both
protein components (e.g., collagen and Matrigel) and highly-tunable synthetic chemistries (e.g., PEG) have
evolved to address many of these needs. 
However, as advances in real-time tracking of dynamic cellular functions
have emerged, ADDIN
EN.CITE  ADDIN EN.CITE.DATA 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
 complementary approaches to alter the
surrounding extracellular environment in a user-defined and highly-controlled
fashion are extremely limited.  Such
materials systems would have the potential to significantly improve our
understanding of how stem cells receive information from their microenvironment
and the role that these dynamic processes may play in biological questions
related to their differentiation. 
Towards the goal of developing a dynamically tunable scaffold, we have recently
reported various approaches for in situ
hydrogel property manipulation with light, allowing intimate control of a
cell's microenvironment in both time and space.1-4.  These photoactive hydrogels afford
unique user-defined manipulation of the biochemical and biomechanical nature of
the extracellular microenvironment (Figure
1
).  This talk will present
several examples where user-triggered changes in the material environment can
be used to study study
and direct human mesenchymcal stem cell function and multipotency by modifying the local hydrogel
environment.

Figure.1  Directed 3D cell motility within patterned hydrogels.  A fibrin clot containing fibroblasts was encapsulated within a click hydrogel formulation.  Chemical channels of RGD, a cell-adhesive fibronectin motif, as well as physical channels of arbitrary shape were created radially from the clot.  The combination of having physical space to proliferate and migrate, as well as chemical moieties to promote adhesion, was necessary to direct cell motility.  By day 10, cells were found to migrate only down physical channels that were functionalized with RGD.  In particular, the outgrowth of the fibroblasts was controlled in the presence of encapsulated mesenchymal stem cells and confined to branched photodegraded channels that were functionalized with RGD.  The regions of RGD-functionalization are depicted by dashed polygons.  The hydrogel is shown in red, F-actin green, and cell nuclei blue.  Scale bars = 100 mm.

References  ­–

(1)    M.A. Azagarsamy and
K.S. Anseth, "Wavelength controlled photo-cleavage of
multiple proteins for orthogonal and sequential release," Angewandte Chemie, 52, 13803-807 (2013).

(2)   C.
Yang, M.W. Tibbitt, L. Basta
and K.S. Anseth,,"Mechanical memory and dosing influence stem cell fate," Nature Materials, 13, 645-652
(2014).

(3)   N.
R. Gandavaparu, M. A. Azagarsamy
and K.S. Anseth, "Photo-click 'living' strategy for
reversible exchange of biochemical ligands," Advanced Materials, 26,
2521-26 (2014).

(4)   C.A. DeForest and K.S. Anseth,
"Cytocompatible click-based hydrogels with
dynamically-tunable properties through orthogonal photoconjugation
and photocleavage reactions," Nature Chemistry, 3, 925-31
(2011).