Molekulare Köder können helfen, Hydrogele, die Wunden zu heilen: Biotechnologen Kenntnisse mix injizierbaren Gerüste bei Raumtemperatur, um das Wachstum neuen Gewebes

Molekulare Köder können helfen, Hydrogele, die Wunden zu heilen: Biotechnologen Kenntnisse mix injizierbaren Gerüste bei Raumtemperatur, um das Wachstum neuen Gewebes

2019-06-10

Wie Fischer, Rice University Biotechnologen Kenntnisse sind Angeln für Ihren täglichen Fang. Aber Ihre Köder, Biomoleküle in einem hydrogel-Gerüst, lockt mikroskopische Stammzellen anstelle von Fisch.

Diese, sagen Sie, werden die Samen, die das Wachstum von neuem Gewebe, Wunden zu heilen.

Das team um Brown School of Engineering bioengineer Antonios Mikos und student Jason Guo entwickelt modulare, injizierbare Hydrogele erweitert durch bioaktive Moleküle verankert in der chemischen Vernetzer, die Gele-Struktur.

Hydrogele für die Heilung bisher biologisch inert und erfordern Wachstumsfaktoren und andere biokompatible Moleküle werden zu der Mischung Hinzugefügt. Das neue Verfahren macht diese wichtige Moleküle, die Teil der hydrogel selbst, insbesondere die Vernetzer, die es ermöglichen, das material zu behalten Ihre Struktur, wenn Sie angeschwollen mit Wasser.

Ihre Arbeit, berichtete in der Wissenschaft Fortschritte, dienen zur Unterstützung der Reparatur von Knochen, Knorpel und anderen Geweben in der Lage, sich zu regenerieren.

Am besten von allen, die Reis-Labor angepasste, aktive Hydrogele können gemischt werden bei Raumtemperatur für die sofortige Anwendung Mikos sagte.

„Dies ist nicht nur wichtig für die einfache Zubereitung und Synthese, aber auch, weil diese Moleküle verlieren Ihre biologische Aktivität, wenn Sie erhitzt werden“, sagte er. „Das ist das größte problem bei der Entwicklung von Biomaterialien, Vertrauen Sie auf hohe Temperaturen oder den Einsatz organischer Lösungsmittel.“

Versuche mit Knorpel-und Knochen-Biomoleküle, die zeigte, wie Vernetzer, die aus einem Löslichen polymer binden können kleine Peptide oder große Moleküle, wie Gewebe-spezifische Komponenten der extrazellulären matrix, indem Sie einfach mischen Sie zusammen in Wasser mit einem Katalysator. Als das injizierte gel schwillt an, um den Raum zu füllen Links von einem Gewebe defekt, die eingelagerten Moleküle können Wechselwirkungen mit dem körpereigenen mesenchymalen Stammzellen zeichnen Sie in Samen neues Wachstum. Als native Gewebe füllt den Bereich, der hydrogel abbauen können und schließlich verschwinden.

„Mit unserer bisherigen Hydrogele, die wir in der Regel benötigt, um ein zweites system zu liefern, die Biomoleküle zu produzieren die Reparatur von Gewebe,“ Guo sagte. „In diesem Fall unser großer Vorteil ist, dass wir direkt in den Genuss dieser Biomoleküle, die für die spezifischen Gewebe direkt in die Vernetzer selbst. Dann, sobald wir injizieren das hydrogel, die Biomoleküle befinden sich dort, wo Sie sein müssen.“

Um die Reaktion zu arbeiten, die Forscher davon abhing, eine Variante der click-Chemie, das erleichtert die Montage von molekularen Modulen. Click-Chemie-Katalysatoren, die für gewöhnlich nicht im Wasser. Aber mit der hilfreichen Anleitung von Reis Chemiker und co-Autor Paul Engel, Sie ließen sich auf ein biokompatibles und wasserlösliche ruthenium-basierten Katalysator.

„Es gibt einen bestimmten ruthenium-basierten Katalysator, den wir verwenden können,“ Guo sagte. „Andere sind oft zytotoxische, oder Sie inaktiv sind unter wässrigen Bedingungen, oder Sie funktionieren möglicherweise nicht mit der spezifischen Art von Alkin auf das polymer.

„Diese Besondere catalyst funktioniert unter allen Bedingungen-nämlich Bedingungen, die sind sehr mild, wässrig und günstig für Biomoleküle“, sagte er. „Aber es hatte nicht verwendet worden sind, für Biomoleküle noch.“