Znanstveniki so prvič ustvarili hidrogel za injiciranje, ki predhodno vključuje tkivno specifične bioaktivne molekule prek novih zamreževalcev. Opisani hidrogel ima velik potencial za uporabo v tkivnem inženirstvu
Tkivo inženiring je razvoj nadomestkov tkiv in organov – tridimenzionalnih celičnih konstruktov – z lastnostmi, podobnimi naravnim tkivom. Tkivni inženiring Cilj je obnoviti, ohraniti ali izboljšati funkcije tkiva z uporabo teh biološko aktivnih odrov. Sintetični hidrogel polimeri so bili zaradi svoje edinstvene sestave in strukturnih podobnosti z naravnim zunajceličnim matriksom cenjeni kot obetavni kandidati za zagotovitev takšnih mehanskih odrov. Hidrogeli posnemajo tkivna okolja in zamreževalci v hidrogelih pomagajo materialu, da ohrani svojo strukturo, tudi ko je absorbiral velike količine vode. Vendar pa so trenutno razpoložljivi hidrogeli biološko inertni in zato ne morejo delovati samostojno, da bi poganjali ustrezno biološko funkcijo. Zahtevajo dodajanje kompatibilnih biomolekul (na primer rastnih faktorjev, adhezivnih ligandov), zaradi česar so nujen del hidrogelov.
V študiji, objavljeni 11. junija l Znanost PredplačilaZnanstveniki so razvili nov modularni hidrogel za injiciranje, ki uporablja zamreževalno sredstvo, imenovano PdBT – biološko razgradljivo spojino – za zamreženje hidrogelnega polimera, da se ustvari nabrekel, bioaktiven hidrogel. PdBT vključuje bioaktivne molekule tako, da jih zasidra v kemične zamreževalce v hidrogelu. Specifične biomolekule je mogoče preprosto zmešati s PdBT pri sobni temperaturi in s tem bioaktivne molekule postanejo integriran del hidrogela. Tak sistem, ki je bil razvit prvič, ima sposobnost, da se veže na tkivno specifične biomolekule pri sobni temperaturi, da postane funkcionaliziran, ne da bi pozneje potrebovali sekundarno injekcijo ali sistem.
Dodane biomolekule ostanejo zasidrane na hidrogel in se lahko predstavijo neposredno v ciljnem tkivu. To preprečuje difuzijo na območje zunaj ciljnega območja, s čimer se izognemo neželenim posledicam, kot je inaktivacija ali odvečna rast tkiva. Poskusi so bili izvedeni na kosteh in hrustancu z uporabo specifičnih monomerov PdBT z dodajanjem funkcionalnosti z vključitvijo s hrustancem povezanega hidrofobnega N-kadherinskega peptida in hidrofilnega kostnega morfogenetskega proteinskega peptida ter glikozaminoglikana, pridobljenega iz hrustanca, hondroitin sulfata. To hidrogelno mešanico lahko neposredno injiciramo v ciljno tkivo. Biomolekule, vgrajene v hidrogel, pridejo v stik s telesnimi mezenhimskimi matičnimi celicami gostiteljskega tkiva in jih "zvabijo" tako, da se dodajo v ciljno območje, da "sejejo" ali sprožijo novo rast. Ko novo tkivo zraste, se hidrogel razgradi in izgine.
Novi hidrogel, opisan v trenutni študiji, je mogoče pripraviti pri sobni temperaturi za takojšnjo uporabo in ga je mogoče ustrezno prilagoditi za različna tkiva. Enostaven postopek priprave preprečuje toplotno razgradnjo biomolekul, ki je bila težava pri prejšnjih hidrogelih, saj to vpliva na njihovo biološko aktivnost. Bioaktivni hidrogeli lahko pomagajo pri regeneraciji kosti, hrustanca, kože in drugih tkiv. Ta nova tehnika, ki uporablja bioaktivni hidrogel za injiciranje z ugodnimi lastnostmi, ima velik potencial za uporabo v tkivnem inženirstvu.
***
{Izvirno raziskovalno nalogo lahko preberete s klikom na spodnjo povezavo DOI na seznamu citiranih virov}
Vir (i)
Guo JL et al. 2019. Modularni, tkivno specifični in biološko razgradljivi hidrogelni navzkrižni povezovalci za tkivno inženirstvo. Napredek znanosti. 5 (6). https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw7396
