Oamenii de știință au creat pentru prima dată un hidrogel injectabil care încorporează în prealabil molecule bioactive specifice țesuturilor prin noi reticulanți. Hidrogelul descris are un potențial puternic de utilizare în ingineria țesuturilor
Țesut ingineria este dezvoltarea de înlocuitori de țesuturi și organe - construcții celulare tridimensionale - având proprietăți similare țesuturilor naturale. Inginerie tisulară are ca scop restabilirea, conservarea sau îmbunătățirea funcțiilor tisulare prin utilizarea acestor schele active biologic. Sintetic hidrogel polimerii au fost salutați ca candidați promițători pentru a furniza astfel de schele mecanice datorită compoziției lor unice și a asemănărilor structurale cu matricea extracelulară naturală. Hidrogelurile imită mediile tisulare, iar agenții de reticulare din hidrogeluri ajută materialul să-și mențină structura chiar și atunci când a absorbit cantități uriașe de apă. Cu toate acestea, hidrogelurile disponibile în prezent sunt inerte din punct de vedere biologic și, prin urmare, nu pot acționa independent pentru a conduce o funcție biologică adecvată. Acestea necesită adăugarea de biomolecule compatibile (exemplu factori de creștere, liganzi adezivi) făcându-le o parte imperativă a hidrogelurilor.
Într-un studiu publicat pe 11 iunie în Avansuri de știință, oamenii de știință au dezvoltat un nou hidrogel injectabil modular care utilizează un agent de reticulare numit PdBT – un compus biodegradabil – pentru reticulare a polimerului hidrogel pentru a crea un hidrogel umflat, bioactiv. PdBT încorporează molecule bioactive prin ancorarea lor în agenții de reticulare chimici din hidrogel. Biomoleculele specifice pot fi pur și simplu amestecate cu PdBT la temperatura camerei și, astfel, moleculele bioactive devin o parte integrată a hidrogelului. Un astfel de sistem, dezvoltat pentru prima dată, are capacitatea de a se lega de biomolecule specifice țesuturilor la temperatura camerei pentru a deveni funcționalizat fără a necesita nicio injecție secundară sau sistem ulterior.
Biomoleculele adăugate rămân ancorate de hidrogel și pot fi prezentate direct țesutului țintă. Acest lucru previne difuzia în zona din afara zonei țintă evitând consecințele nedorite precum inactivarea sau creșterea redundantă a țesutului. Experimentele au fost efectuate pe os și cartilaj folosind monomeri PdBT specifici prin adăugarea de funcționalitate prin încorporarea peptidei N-cadherină hidrofobă asociată cartilajului și a unei peptide proteice morfogenetice osoase hidrofile și a unui glicozaminoglican derivat din cartilaj, sulfat de condroitină. Acest amestec de hidrogel poate fi injectat direct în țesutul țintă. Biomoleculele încorporate în hidrogel vin în contact cu celulele stem mezenchimale ale țesutului gazdă și le „atrage”, astfel încât să fie adăugate în zona țintă pentru a „sămânța” sau a iniția o nouă creștere. Odată ce noul țesut crește, hidrogelul se degradează și dispare.
Noul hidrogel descris în studiul actual poate fi preparat la temperatura camerei pentru utilizare imediată și poate fi personalizat în consecință pentru diferite țesuturi. Procesul simplu de preparare previne degradarea termică a biomoleculelor, care a fost o problemă cu hidrogelurile anterioare, deoarece aceasta le afectează activitatea biologică. Hidrogelurile bioactive pot ajuta la regenerarea oaselor, cartilajelor, pielii și a altor țesuturi. Această tehnică nouă, care utilizează un hidrogel bioactiv injectabil, având proprietăți favorabile, are un potențial puternic de utilizare în ingineria țesuturilor.
***
{Puteți citi lucrarea originală de cercetare făcând clic pe linkul DOI de mai jos în lista surselor citate}
Sursa (s)
Guo JL şi colab. 2019. Reticulare hidrogel modulare, specifice țesuturilor și biodegradabile pentru ingineria țesuturilor. Progresele științei. 5 (6). https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw7396
