Ученые впервые создали гидрогель для инъекций, который заранее включает тканеспецифические биоактивные молекулы через новые сшивающие агенты. Описанный гидрогель имеет большой потенциал для использования в тканевой инженерии.
Ткань инженерия - это разработка заменителей тканей и органов - трехмерных клеточных конструкций, обладающих свойствами, аналогичными естественным тканям. Тканевая техника направлен на восстановление, сохранение или усиление функций тканей за счет использования этих биологически активных каркасов. Синтетический гидрогель полимеры были названы многообещающими кандидатами на создание таких механических каркасов из-за их уникального состава и структурного сходства с естественным внеклеточным матриксом. Гидрогели имитируют тканевую среду, а сшивающие агенты в гидрогелях помогают материалу сохранять свою структуру, даже если он впитал огромное количество воды. Однако доступные в настоящее время гидрогели биологически инертны и поэтому не могут действовать автономно, чтобы управлять соответствующей биологической функцией. Они требуют добавления совместимых биомолекул (например, факторов роста, адгезивных лигандов), что делает их обязательной частью гидрогелей.
В исследовании, опубликованном 11 июня в Наука развивается, ученые разработали новый модульный инъекционный гидрогель, в котором используется сшивающий агент под названием PdBT - биоразлагаемое соединение - для сшивания полимера гидрогеля с целью создания набухшего биоактивного гидрогеля. PdBT включает биоактивные молекулы, закрепляя их в химических сшивающих агентах в гидрогеле. Конкретные биомолекулы можно просто смешать с PdBT при комнатной температуре, и таким образом биоактивные молекулы станут неотъемлемой частью гидрогеля. Такая система, разработанная впервые, обладает способностью связываться с тканеспецифичными биомолекулами при комнатной температуре, чтобы стать функционализированными, не требуя каких-либо вторичных инъекций или системы позже.
Добавленные биомолекулы остаются прикрепленными к гидрогелю и могут быть представлены непосредственно в ткани-мишени. Это предотвращает диффузию в область за пределами целевой области, избегая нежелательных последствий, таких как инактивация или избыточный рост ткани. Эксперименты проводились на костях и хрящах с использованием специфических мономеров PdBT путем добавления функциональности за счет включения связанного с хрящом гидрофобного пептида N-кадгерина и гидрофильного костного морфогенетического белкового пептида, а также гликозаминогликана хондроитина сульфата, полученного из хряща. Эту смесь гидрогелей можно вводить непосредственно в ткань-мишень. Биомолекулы, включенные в гидрогель, вступают в контакт с мезенхимальными стволовыми клетками тела хозяина и «заманивают» их, чтобы они добавлялись к целевой области для «посева» или инициирования нового роста. Как только новая ткань растет, гидрогель разрушается и исчезает.
Новый гидрогель, описанный в текущем исследовании, может быть приготовлен при комнатной температуре для немедленного использования и может быть адаптирован для различных тканей. Простой процесс приготовления предотвращает термическое разложение биомолекул, которое было проблемой с предыдущими гидрогелями, поскольку это влияет на их биологическую активность. Биоактивные гидрогели могут помочь в регенерации костей, хрящей, кожи и других тканей. Этот новый метод, в котором используется инъекционный биоактивный гидрогель, обладающий благоприятными свойствами, имеет большой потенциал для использования в тканевой инженерии.
{Вы можете прочитать исходную исследовательскую работу, щелкнув ссылку DOI, приведенную ниже в списке цитируемых источников}
Источник (ы)
Guo JL et al. 2019. Модульные, тканеспецифические и биоразлагаемые гидрогелевые сшивающие агенты для тканевой инженерии. Наука продвигается. 5 (6). https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw7396
