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Os hydrogels novos degradam quando as células estaminais florescerem para o reparo do tecido

Tecidos do bebê, lentes de contacto e sobremesa de gelatina. Quando convenientemente não relacionados, estes itens têm uma coisa na terra comum -- são feitos das substâncias altamente absorventes chamadas os hydrogels que têm aplicações versáteis. Recentemente, um tipo de hydrogel biodegradável, hydrogel recozido microporous dublado (MAP) da partícula, ganhou muita atenção para que seu potencial entregue células estaminais para o reparo do tecido do corpo. Mas é actualmente obscuro como estes geléia-como materiais afectam o crescimento de sua carga celular preciosa, desse modo limitando seu uso na medicina regenerativa.

Em um estudo novo publicado na introdução de novembro da acta Biomaterialia, os pesquisadores na universidade de Texas A&M mostraram que os hydrogels do MAPA, programados para biodegradar em um ritmo o melhor, criam um ambiente fértil para que as células estaminais do osso prosperem e proliferem vigorosa. Encontraram que o espaço criado murchar de hydrogels do MAPA cria a sala para que as células estaminais cresçam, espalhem e formem redes celulares intrincadas.

Nossa pesquisa mostra agora que as células estaminais florescem em hydrogels de degradação do MAPA; igualmente remodelam seu ambiente local para melhorar o fato suas necessidades. Estes resultados têm implicações importantes para sistemas de entrega hydrogel-baseados MAPA tornando-se, particularmente para a medicina regenerativa onde nós queremos entregar as pilhas que substituirão tecidos danificados com os novos e saudáveis.”

Dr. Daniel Alge, professor adjunto no departamento da engenharia biomedicável

Os hydrogels do MAPA são uma raça mais nova de hydrogels injectáveis. Estes materiais macios são correntes interconectadas dos grânulos extremamente pequenos feitos do glicol de polietileno, um polímero sintético. Embora os microbeads não possam eles mesmos se aderir às pilhas, podem ser projectados para apresentar as proteínas pilha-obrigatórias que podem então anexar às moléculas do receptor nas células estaminais de superfície.

Prendido uma vez nos microbeads, as células estaminais usam o espaço entre as esferas para crescer e transformar em pilhas especializadas, como o osso ou as células epiteliais. E assim, quando há um ferimento, os hydrogels do MAPA podem ser usados para entregar estas pilhas novas para ajudar tecidos a regenerar.

Contudo, a saúde e o comportamento das células estaminais dentro do ambiente do hydrogel do MAPA foram estudados nunca inteiramente.

Do “os hydrogels MAPA têm mecânico superior e propriedades biocompatible, tão em princípio, são uma grande plataforma a crescer e para manter células estaminais,” disse Alge. “Mas os povos no campo realmente não têm uma boa compreensão de como as células estaminais se comportam nestes materiais.”

Para endereçar esta pergunta, os pesquisadores estudaram o crescimento, a propagação e a função de células estaminais do osso em hydrogels do MAPA. Alge e sua equipe usaram três amostras de hydrogels do MAPA que diferiram somente na velocidade em que degradaram, isto é, lento, rapidamente ou de forma alguma.

Primeiramente, para que as células estaminais anexem nos hydrogels do MAPA, os pesquisadores decoraram os hydrogels do MAPA com um tipo de proteína pilha-obrigatória. Seguiram então as células estaminais enquanto cresceram de utilização um microscópio de alta resolução, fluorescente. Os pesquisadores igualmente repetiram a mesma experiência usando uma outra proteína pilha-obrigatória para investigar se as proteínas pilha-obrigatórias igualmente afectaram a revelação da célula estaminal dentro dos hydrogels.

A sua surpresa, a equipe de Alge encontrou que para ambos os tipos de proteínas pilha-obrigatórias, os hydrogels do MAPA que degradaram tido o mais rapidamente a população a maior das células estaminais. Além disso, as pilhas mudavam a forma do hydrogel do MAPA enquanto espalharam e reivindicaram mais território.

“No hydrogel intacto do MAPA, nós poderíamos ainda ver que os microbeads esféricos e o material eram bastante não danificados,” disse Alge. “Pelo contraste, as pilhas faziam cumes e os sulcos na degradação TRAÇAM os hydrogels, remodelando dinâmicamente seu ambiente.”

Os pesquisadores igualmente encontraram que como as células estaminais cresceram, a quantidade de proteínas do osso produzidas pelas células estaminais crescentes dependeu de que proteína pilha-obrigatória foi usada inicialmente no hydrogel do MAPA.

Alge notou que a introspecção ganhada com seu estudo informará extremamente uma investigação e desenvolvimento mais adicional em hydrogels do MAPA para terapias de célula estaminal.

“Embora o degradability do hydrogel do MAPA afecta profunda o crescimento das células estaminais, nós encontramo-lo que a interacção entre as proteínas pilha-obrigatórias e a degradação é igualmente importante,” dissemos. “Porque nós, como um campo, fazemos passos para desenvolver hydrogels novos do MAPA para a engenharia do tecido, nós devemos olhar os efeitos do degradability e as proteínas pilha-obrigatórias ao melhor utilizam estes materiais para a medicina regenerativa.”

Source:
Journal reference:

Xin, S., et al. (2020) Interplay between degradability and integrin signaling on mesenchymal stem cell function within poly(ethylene glycol) based microporous annealed particle hydrogels. Acta Biomaterialia. doi.org/10.1016/j.actbio.2019.11.009.