O hydrogel Bioactive promete uma cura esbaforido mais rápida

Um estudo novo publicado no jornal da “avanços ciência” apresenta o uso de um material de engenharia novo do tecido compor do hydrogel injectável bioactive para acelerar a taxa de cura em tecidos feridos.

Um pouco como os pescadores que usam a isca para travar seus peixes, os bioengineers em Rice University atraíram a um andaime do hydrogel com as biomoléculas capazes de promover a cura em tecidos feridos como o osso, a cartilagem ou a pele.

Os hydrogels poliméricos foram usados por muitos anos para fornecer os andaimes mecânicos sobre que as pilhas de corpo podem vir aceleram o tecido que cura em tecidos feridos como o osso ou a cartilagem. Contudo, são essencialmente inertes, e não podem promover curar sós.

O bioengineer Antonios Mikos de Rice University, esquerdo, e o aluno diplomado Jason Guo conduziram uma equipe que desenvolvesse os hydrogels modulares, injectáveis aumentados pelas moléculas bioactive ancoradas nos crosslinkers químicos que dão a estrutura dos geles. Crédito de imagem: Jeff Fitlow/Rice University
O bioengineer Antonios Mikos de Rice University, esquerdo, e o aluno diplomado Jason Guo conduziram uma equipe que desenvolvesse os hydrogels modulares, injectáveis aumentados pelas moléculas bioactive ancoradas nos crosslinkers químicos que dão a estrutura dos geles. Crédito de imagem: Jeff Fitlow/Rice University

O crosslinker

Na pesquisa actual, os factores de crescimento e outras moléculas bioactive transformam-se parte do hydrogel. Isto é utilizando um produto químico chamado poli (ácido glycolic) - poli (glicol de etileno) - poli (ácido glycolic) - os di (but-2-yne-1,4-dithiol) (PdBT), como o crosslinker no hydrogel. Os Crosslinkers em um hydrogel são a chave a manter sua integridade estrutural mesmo quando absorveu muitas vezes seu peso da água.

PdBT é um composto que possa ser usado para ligar polímeros, e é biodegradável. Pode ligar às biomoléculas tecido-específicas (peptides pequenos e grandes moléculas tais como os componentes extracelulares da matriz, específicos aos vários tecidos, na temperatura ambiente a se tornar biofunctionalized. PdBT liga ràpida o polímero do hydrogel para criar um hydrogel bioactive, biocompatible e biodegradável altamente inchado. A velocidade da formação do hydrogel permite que encha defeitos do tecido rapidamente, e mantem outros grupos reactivos no PdBT longe das pilhas do tecido.

O hydrogel activo criado desta maneira encapsula prontamente células estaminais mesenchymal do anfitrião. As biomoléculas conjugadas permanecem ancoradas ao hydrogel directamente, apresentando os directamente ao tecido. Isto igualmente impede sua difusão fora da área ferida. Isto podia causar conseqüências indesejáveis tais como a inactivação ou o crescimento redundante do tecido.

Os pesquisadores usaram dados das experiências no osso e na cartilagem que confirmou que os crosslinkers como PdBT poderiam ligar biomoléculas e formar um hydrogel quando são misturados com água que contem um catalizador.

Hydrogels desenvolvidos nos crosslinkers incorporados Rice University que podem incorporar moléculas bioactive e as ajudar a curar uma variedade de feridas. Crédito de imagem: Jeff Fitlow/Rice University
Hydrogels desenvolvidos nos crosslinkers incorporados Rice University que podem incorporar moléculas bioactive e as ajudar a curar uma variedade de feridas. Crédito de imagem: Jeff Fitlow/Rice University

O hydrogel functionalized

A mistura do hydrogel pode ser injectada em tecido ferido. Lá incha absorvendo a água para encher o defeito do tecido, e as biomoléculas entradas contactam com células estaminais no tecido do anfitrião. Isto puxa-os na ferida para actuar como os centros da semente de que o crescimento novo é iniciado. Porque o tecido novo cresce o interior a ferida, o hydrogel degrada e desaparece finalmente.

A pesquisa actual construída sobre a experiência mais adiantada com hydrogels para integrar as biomoléculas no hydrogel próprias para a facilidade da aplicação. A vantagem é que nenhum sistema de injecção secundário está exigido para dar às biomoléculas o acesso ao tecido.

Jason Guo, um outro líder da pesquisa, disse: “Nossa vantagem grande é que nós incorporamos directamente aquelas biomoléculas para o direito específico do tecido no crosslinker próprias. Então uma vez que nós injectamos o hydrogel, as biomoléculas são direitas onde precisam de estar.”

Podiam igualmente criar as misturas personalizadas que exigem somente as moléculas bioactive ser adicionadas ao hydrogel na temperatura ambiente para o uso imediato. O processo da preparação é fácil, e impede a degradação térmica das biomoléculas que é prejudicial a sua actividade pretendida.

Antonios Mikos, líder da equipa de investigação, disse, “esta é importante não somente para a facilidade da preparação e da síntese, mas também porque estas moléculas podem perder sua actividade biológica quando são calorosos. Este é o problema o mais grande com a revelação dos matérias biológicos que confiam em altas temperaturas ou no uso de solventes orgânicos.”

O catalizador

A conjugação da biomolécula com o crosslinker foi tornada possível por um tipo de química chamada reacção química do clique do alkyne-azotureto. Contudo, os catalizadores usados na química do clique não são geralmente compatíveis com água. A equipe sucedeu em contornear este obstáculo com o uso de um catalizador particular, com base no ruténio, que é não-tóxico ao tecido e ao solúvel na água, além de ser compatível com a matriz do polímero do hydrogel. Isto era a primeira vez que esta molécula tinha sido aplicada às estruturas biomoleculares.

Guo explica: “Outro (catalizadores) são frequentemente citotóxicos, ou são inactivos sob circunstâncias aquosas, ou eles não puderam trabalhar com o tipo específico do alkyne no polímero. Este catalizador particular trabalha sob todas aquelas circunstâncias - a saber, as circunstâncias que são muito suaves, aquosas e favoráveis às biomoléculas.”

Mais trabalho será necessário avaliar a actividade das biomoléculas imobilizadas em um hydrogel, e o que acontece se difunde nos arredores enquanto o PdBT divide. De qualquer maneira, este estudo fornece uma aproximação prometedora ao reparo do tecido usando hydrogels biofunctionalized.

Source: Guo J.L. e outros, (2019). Cruz-linkers modulares, tecido-específicos, e biodegradáveis do hydrogel para a engenharia do tecido. Avanços da ciência. DOI: 10.1126/sciadv.aaw7396 - https://advances.sciencemag.org/content/5/6/eaaw7396

Source:

Guo J. L. et al., (2019). Modular, tissue-specific, and biodegradable hydrogel cross-linkers for tissue engineering. Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.aaw7396 - https://advances.sciencemag.org/content/5/6/eaaw7396

Dr. Liji Thomas

Written by

Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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