Forskere har for første gang laget en injiserbar hydrogel som på forhånd inneholder vevsspesifikke bioaktive molekyler via nye tverrbindere. Hydrogelen som er beskrevet har et sterkt potensial for bruk i vevsteknikk
Tissue engineering er utvikling av vev og organerstatninger – tredimensjonale cellulære konstruksjoner – som har egenskaper som ligner på naturlig vev. Vevsteknikk tar sikte på å gjenopprette, bevare eller forbedre vevsfunksjoner ved bruk av disse biologisk aktive stillasene. Syntetisk hydrogel polymerer har blitt hyllet som lovende kandidater til å tilby slike mekaniske stillaser på grunn av deres unike sammensetning og strukturelle likheter med naturlig ekstracellulær matrise. Hydrogeler etterligner vevsmiljøer og tverrbinderne i hydrogeler hjelper materialet til å opprettholde sin struktur selv når det har absorbert enorme mengder vann. Imidlertid er tilgjengelige hydrogeler biologisk inerte og kan derfor ikke virke frittstående for å drive en passende biologisk funksjon. De krever tilsetning av kompatible biomolekyler (for eksempel vekstfaktorer, klebende ligander) som gjør dem til en viktig del av hydrogeler.
I en studie publisert 11. juni i Vitenskap Fremskritt, har forskere utviklet en ny modulær injiserbar hydrogel som bruker en tverrbinder kalt PdBT – en biologisk nedbrytbar forbindelse – for tverrbinding av hydrogelpolymeren for å lage en oppsvulmet, bioaktiv hydrogel. PdBT inkorporerer bioaktive molekyler ved å forankre dem i de kjemiske tverrbinderne i hydrogelen. De spesifikke biomolekylene kan enkelt blandes med PdBT ved romtemperatur og ved å gjøre det blir bioaktive molekyler en integrert del av hydrogelen. Et slikt system, utviklet for første gang, har evnen til å binde seg til vevsspesifikke biomolekyler ved romtemperatur for å bli funksjonalisert uten å kreve noen sekundær injeksjon eller system senere.
De tilsatte biomolekylene forblir forankret til hydrogelen og kan presenteres direkte til målvevet. Dette forhindrer diffusjon til området utenfor målområdet og unngår uønskede konsekvenser som inaktivering eller overflødig vevsvekst. Eksperimenter ble utført på bein og brusk ved bruk av spesifikke PdBT-monomerer ved å legge til funksjonalitet gjennom å inkorporere bruskassosiert hydrofobt N-cadherinpeptid og et hydrofilt benmorfogenetisk proteinpeptid, og et bruskavledet glykosaminoglykan, kondroitinsulfat. Denne hydrogelblandingen kan injiseres direkte i målvevet. Biomolekyler inkorporert i hydrogelen kommer i kontakt med kroppens mesenkymale stamceller i vertsvevet og "lokker" dem slik at de blir lagt til målområdet for å "frø" eller starte ny vekst. Når det nye vevet vokser, brytes hydrogelen ned og forsvinner.
Den nye hydrogelen beskrevet i den nåværende studien kan tilberedes ved romtemperatur for umiddelbar bruk og kan tilpasses deretter for forskjellige vev. Den enkle forberedelsesprosessen forhindrer termisk nedbrytning av biomolekyler som har vært et problem med tidligere hydrogeler da dette påvirker deres biologiske aktivitet. Bioaktive hydrogeler kan bidra til å regenerere bein, brusk, hud og annet vev. Denne nye teknikken som bruker en injiserbar bioaktiv hydrogel med gunstige egenskaper har et sterkt potensial for bruk i vevsteknikk.
***
{Du kan lese den originale forskningsoppgaven ved å klikke på DOI-lenken nedenfor i listen over siterte kilder}
Source (s)
Guo JL et al. 2019. Modulære, vevsspesifikke og biologisk nedbrytbare hydrogel-tverrbindere for vevsteknikk. Vitenskapens fremskritt. 5 (6). https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw7396
