Вчені вперше створили гідрогель для ін’єкцій, який попередньо включає тканинно-специфічні біологічно активні молекули за допомогою нових зшиваючих речовин. Описаний гідрогель має великий потенціал для використання в тканинній інженерії
Тканина інженерія — це розробка замінників тканин і органів — тривимірних клітинних конструкцій — за властивостями, подібними до природних тканин. Тканинна техніка спрямований на відновлення, збереження або посилення функцій тканин за допомогою цих біологічно активних каркасів. Синтетичний гідрогель полімери були визнані перспективними кандидатами для створення таких механічних каркасів завдяки їх унікальному складу та структурній схожості з природним позаклітинним матриксом. Гідрогелі імітують середовище тканин, а зшиваючі речовини в гідрогелях допомагають матеріалу зберігати свою структуру, навіть коли він поглинув величезну кількість води. Однак наявні в даний час гідрогелі є біологічно інертними і, таким чином, не можуть діяти самостійно, щоб забезпечити відповідну біологічну функцію. Вони вимагають додавання сумісних біомолекул (наприклад, факторів росту, адгезивних лігандів), що робить їх обов’язковою частиною гідрогелів.
У дослідженні, опублікованому 11 червня в Наука розвивається, вчені розробили новий модульний гідрогель для ін’єкцій, який використовує зшивач під назвою PdBT – біологічно розкладну сполуку – для зшивання гідрогелевого полімеру для створення набряклого біологічно активного гідрогелю. PdBT включає біологічно активні молекули, закріплюючи їх у хімічних сшивателях у гідрогелі. Специфічні біомолекули можна просто змішати з PdBT при кімнатній температурі, і таким чином біоактивні молекули стають інтегрованою частиною гідрогелю. Така система, розроблена вперше, має здатність зв’язуватися з специфічними для тканини біомолекулами при кімнатній температурі для функціоналізації, не вимагаючи жодної вторинної ін’єкції або системи пізніше.
Додані біомолекули залишаються закріпленими на гідрогелі і можуть бути представлені безпосередньо в цільовій тканині. Це запобігає дифузії в область за межами цільової області, уникаючи небажаних наслідків, таких як інактивація або надлишковий ріст тканин. Експерименти проводили на кістках і хрящах з використанням специфічних мономерів PdBT шляхом додавання функціональних можливостей за рахунок включення асоційованого з хрящем гідрофобного пептиду N-кадгерину та гідрофільного морфогенетичного білкового пептиду кістки, а також глікозаміноглікану, отриманого з хряща, хондроїтину сульфату. Цю гідрогелеву суміш можна безпосередньо вводити в цільову тканину. Бомолекули, включені в гідрогель, вступають в контакт з мезенхімальними стовбуровими клітинами тканини хазяїна і «заманюють» їх, щоб вони додавались до цільової області для «засівання» або ініціювання нового росту. Як тільки нова тканина розростається, гідрогель руйнується і зникає.
Новий гідрогель, описаний у поточному дослідженні, можна приготувати при кімнатній температурі для негайного використання та відповідно налаштувати для різних тканин. Простий процес приготування запобігає термічній деградації біомолекул, що було проблемою для попередніх гідрогелів, оскільки це впливає на їх біологічну активність. Біоактивні гідрогелі можуть допомогти відновити кістки, хрящі, шкіру та інші тканини. Ця нова техніка, яка використовує біоактивний гідрогель для ін’єкцій, що має сприятливі властивості, має великий потенціал для використання в тканинній інженерії.
***
{Ви можете прочитати оригінальну дослідницьку роботу, натиснувши посилання DOI, наведене нижче в списку цитованих джерел(ів)}
Джерела
Guo JL та ін. 2019. Модульні, тканинно-специфічні та біорозкладні гідрогелеві крос-лінкери для тканинної інженерії. Наукові досягнення. 5 (6). https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw7396
