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Los hidrogeles nuevos degradan mientras que las células madres prosperan para la reparación del tejido

Pañales del bebé, lentes de contacto y postre de gelatina. Mientras que aparentemente están sin relación, estos items tienen una cosa en campo común -- se hacen de las substancias altamente absorbentes llamadas los hidrogeles que tienen usos versátiles. Recientemente, un tipo de hidrogel biodegradable, hidrogel destemplado microporoso aparado (MAP) de la partícula, ha ganado mucha atención para que su potencial entregue a las células madres para la reparación del tejido de la carrocería. Pero es actualmente no entendible cómo éstos jalea-como los materiales afectan al incremento de su cargamento celular precioso, de tal modo limitando su uso en remedio regenerador.

En un nuevo estudio publicado en la aplicación de noviembre el acta Biomaterialia, los investigadores en la universidad de Tejas A&M han mostrado que los hidrogeles del MAPA, programados para biodegradar en un paso óptimo, crean un ambiente fértil para que las células madres del hueso prosperen y proliferen vigoroso. Encontraron que el espacio creado por marchitar de los hidrogeles del MAPA crea el sitio para que las células madres crezcan, extiendan y formen redes celulares complejas.

Nuestra investigación ahora muestra que las células madres prosperan en hidrogeles de degradación del MAPA; también remodelan su ambiente local para mejorar el juicio sus necesidades. Estos resultados tienen implicaciones importantes para los sistemas de envío hidrogel-basados MAPA que se convierten, determinado para el remedio regenerador donde queremos entregar las células que reemplazarán tejidos dañados por los nuevos y sanos.”

El Dr. Daniel Alge, profesor adjunto en el departamento de la ingeniería biomédica

Los hidrogeles del MAPA son una más nueva raza de hidrogeles inyectables. Estos materiales suaves son cadenas interconectadas de las molduras extremadamente pequeñas hechas del glicol de polietileno, un polímero sintetizado. Aunque los microbeads no puedan ellos mismos aferrarse en las células, pueden ser dirigidos para presentar las proteínas célula-obligatorias que pueden entonces sujetar a las moléculas del receptor en las células madres superficiales.

Asegurado una vez sobre los microbeads, las células madres utilizan el espacio entre las esferas para crecer y para transformar en las células especializadas, como el hueso o las células epiteliales. Y por eso, cuando hay un daño, los hidrogeles del MAPA se pueden utilizar para entregar estas nuevas células para ayudar a tejidos a regenerar.

Sin embargo, la salud y el comportamiento de células madres dentro del ambiente del hidrogel del MAPA nunca se ha estudiado completo.

Los “hidrogeles del MAPA tienen mecánico superior y las propiedades biocompatibles, tan en principio, son una gran plataforma a crecer y mantener a las células madres,” dijo a Alge. “Solamente la gente en el campo no tiene realmente una buena comprensión de cómo las células madres se comportan en estos materiales.”

Para dirigir esta pregunta, los investigadores estudiaron el incremento, la extensión y la función de las células madres del hueso en hidrogeles del MAPA. Alge y sus personas utilizaron tres muestras de los hidrogeles del MAPA que difirieron solamente en la velocidad a la cual degradaron, es decir, lento, rápidamente o en absoluto.

Primero, para que las células madres sujeten sobre los hidrogeles del MAPA, los investigadores adornaron los hidrogeles del MAPA con un tipo de proteína célula-obligatoria. Entonces rastrearon a las células madres mientras que crecieron usando un microscopio de alta resolución, fluorescente. Los investigadores también relanzaron el mismo experimento usando otra proteína célula-obligatoria para investigar si las proteínas célula-obligatorias también afectaron al revelado de la célula madre dentro de los hidrogeles.

A su sorpresa, las personas de Alge encontraron que para ambos tipos de proteínas célula-obligatorias, los hidrogeles del MAPA que degradaron lo más rápidamente posible tenido la población más grande de células madres. Además, las células cambiaban la forma del hidrogel del MAPA mientras que extendieron y demandaron más territorio.

“En el hidrogel intacto del MAPA, podríamos todavía ver que los microbeads esféricos y el material eran muy indemnes,” dijo a Alge. “Por el contrario, las células hacían cumbreras y las ranuras en la degradación CORRELACIONAN los hidrogeles, remodelando dinámicamente su ambiente.”

Los investigadores también encontraron que como las células madres crecieron, la cantidad de proteínas del hueso producidas por las células madres cada vez mayor dependió de qué proteína célula-obligatoria fue utilizada inicialmente en el hidrogel del MAPA.

Alge observó que el discernimiento ganado con su estudio informará grandemente a la investigación y desarrollo adicional en los hidrogeles del MAPA para las terapias de célula madre.

“Aunque el degradability del hidrogel del MAPA profundo afecta al incremento de las células madres, lo encontramos que la interacción entre las proteínas célula-obligatorias y la degradación es también importante,” dijimos. “Pues, como campo, hacemos zancadas hacia desarrollar los nuevos hidrogeles del MAPA para la ingeniería del tejido, debemos observar los efectos del degradability y las proteínas célula-obligatorias al mejor utilizan estos materiales para el remedio regenerador.”

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.