El hidrogel bioactivo promete una herida más rápida que cura

Un nuevo estudio publicado en el gorrón “avances de la ciencia” presenta el uso de un material de ingeniería nuevo del tejido integrado por hidrogel inyectable bioactivo para acelerar el índice de cura en tejidos heridos.

Bastante como los pescadores que usaban cebo para coger sus pescados, los bioengineers en Rice University hostigaron un andamio del hidrogel con las biomoléculas capaces de ascender la cura en tejidos heridos como el hueso, el cartílago o la piel.

Los hidrogeles poliméricos se han utilizado durante muchos años para ofrecer los andamios mecánicos sobre los cuales las células de carrocería pueden venir aceleran el tejido que cura en tejidos heridos como el hueso o el cartílago. Sin embargo, están esencialmente inertes, y no pueden ascender el curar solo.

El bioengineer Antonio Mikos de Rice University, izquierdo, y el estudiante de tercer ciclo Jason Guo llevaron a las personas que desarrollaron los hidrogeles modulares, inyectables aumentados por las moléculas bioactivas ancladas en los crosslinkers químicos que dan la estructura de los geles. Haber de imagen: Jeff Fitlow/Rice University
El bioengineer Antonio Mikos de Rice University, izquierdo, y el estudiante de tercer ciclo Jason Guo llevaron a las personas que desarrollaron los hidrogeles modulares, inyectables aumentados por las moléculas bioactivas ancladas en los crosslinkers químicos que dan la estructura de los geles. Haber de imagen: Jeff Fitlow/Rice University

El crosslinker

En la investigación actual, los factores de incremento y otras moléculas bioactivas se convierten en parte del hidrogel. Esto está haciendo uso de una substancia química llamada polivinílica (ácido glicólico) - polivinílico (glicol de etileno) - polivinílico (ácido glicólico) - los di (but-2-yne-1,4-dithiol) (PdBT), como el crosslinker en el hidrogel. Los Crosslinkers en un hidrogel son la llave a mantener su integridad estructural incluso cuando ha absorbido muchas veces su peso de agua.

PdBT es una composición que se puede utilizar para reticular los polímeros, y es biodegradable. Puede atar a las biomoléculas tejido-específicas (los pequeños péptidos y moléculas grandes tales como componentes extracelulares de la matriz, específicos a los diversos tejidos, en la temperatura ambiente biofunctionalized. PdBT reticula rápidamente el polímero del hidrogel para crear un hidrogel bioactivo, biocompatible y biodegradable altamente hinchado. La velocidad de la formación del hidrogel permite que llene defectos del tejido rápidamente, y guarda a otros grupos reactivos en el PdBT lejos de las células del tejido.

El hidrogel activo creado de esta manera encapsula fácilmente a las células madres mesenquimales del ordenador principal. Las biomoléculas conjugadas siguen ancladas al hidrogel directamente, presentándolos directamente al tejido. Esto también previene su difusión fuera del área herida. Esto podía causar consecuencias indeseadas tales como desactivación o incremento redundante del tejido.

Los investigadores utilizaron datos de experimentos en el hueso y el cartílago que confirmó que los crosslinkers como PdBT podrían atar biomoléculas y formar un hidrogel cuando se mezclan con con agua un catalizador.

Hidrogeles desarrollados en los crosslinkers incorporados de Rice University que pueden incorporar las moléculas bioactivas y ayudar a curar una variedad de heridas. Haber de imagen: Jeff Fitlow/Rice University
Hidrogeles desarrollados en los crosslinkers incorporados de Rice University que pueden incorporar las moléculas bioactivas y ayudar a curar una variedad de heridas. Haber de imagen: Jeff Fitlow/Rice University

El hidrogel functionalized

La mezcla del hidrogel se puede inyectar en tejido herido. Allí se hincha absorbiendo el agua para llenar el defecto del tejido, y las biomoléculas entradas en contacto con las células madres en el tejido del ordenador principal. Esto tira de ellas en la herida para actuar como centros de la semilla de los cuales se inicie el nuevo incremento. Mientras que el nuevo tejido crece dentro de la herida, el hidrogel degrada y finalmente desaparece.

La investigación actual construida sobre experiencia anterior con hidrogeles para integrar las biomoléculas en el hidrogel sí mismo para la facilidad del uso. La ventaja es que no se requiere ningún sistema de inyección secundario para dar a las biomoléculas el acceso al tejido.

Jason Guo, otro líder de la investigación, dijo: “Nuestra ventaja grande es que incorporamos directamente esas biomoléculas para la derecha específica del tejido en el crosslinker sí mismo. Entonces una vez que inyectamos el hidrogel, las biomoléculas correctas donde necesitan estar.”

Podían también crear las mezclas modificadas para requisitos particulares que requieren solamente las moléculas bioactivas ser agregadas al hidrogel en la temperatura ambiente para el uso inmediato. El proceso de la preparación es fácil, y previene la degradación térmica de las biomoléculas que es dañina a su actividad prevista.

Antonio Mikos, líder del equipo de investigación, dijo, “esto es importante no sólo para la facilidad de la preparación y de la síntesis, pero también porque estas moléculas pueden perder su actividad biológica cuando son heated. Éste es el problema más grande con el revelado de los biomateriales que confían en temperaturas altas o el uso de disolventes orgánicos.”

El catalizador

La conjugación de la biomolécula con el crosslinker fue hecha posible por un tipo de reacción química llamado química del tecleo del alquino-azoturo. Sin embargo, los catalizadores usados en química del tecleo no son generalmente compatibles con agua. Las personas tuvieron éxito en sobrepasar este obstáculo con el uso de un catalizador determinado, sobre la base del rutenio, que es no tóxico al tejido y a la solubilidad en agua, además de ser compatibles con la matriz del polímero del hidrogel. Esto era la primera vez que esta molécula había sido aplicada a los armazones biomoleculares.

Guo explica: “Otros (los catalizadores) son a menudo citotóxicos, o están inactivos bajo condiciones acuosas, o ellos no pudieron trabajar con la clase específica de alquino en el polímero. Este catalizador determinado trabaja bajo todas esas condiciones - a saber, las condiciones que son muy suaves, acuosas y favorables a las biomoléculas.”

Más trabajo será necesario evaluar la actividad de las biomoléculas inmovilizadas en un hidrogel, y qué suceso si él difunde en los alrededores mientras que el PdBT analiza. Cueste lo que cueste, este estudio ofrece una aproximación prometedora a la reparación del tejido usando hidrogeles biofunctionalized.

Fuente: Guo J.L. y otros, (2019). Cruz-máquinas para hacer chorizos modulares, tejido-específicas, y biodegradables del hidrogel para la ingeniería del tejido. Avances de la ciencia. 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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