Mokslininkai pirmą kartą sukūrė injekcinį hidrogelį, į kurį iš anksto per naujus kryžminius jungiklius įtrauktos specifinės audinių bioaktyvios molekulės. Aprašytas hidrogelis turi didelį potencialą naudoti audinių inžinerijoje
Audinys inžinerija – tai audinių ir organų pakaitalų – trimačių ląstelinių konstrukcijų – kūrimas, turinčių savybių, panašių į natūralius audinius. Audinių inžinerija siekiama atkurti, išsaugoti arba sustiprinti audinių funkcijas naudojant šiuos biologiškai aktyvius karkasus. Sintetinis hidrogelis Dėl unikalios sudėties ir struktūrinių panašumų su natūralia ekstraląsteline matrica polimerai buvo laikomi perspektyviais kandidatais sukurti tokius mechaninius pastolius. Hidrogeliai imituoja audinių aplinką, o hidrogeliuose esantys kryžminiai jungikliai padeda medžiagai išlaikyti savo struktūrą net tada, kai ji sugeria didžiulį vandens kiekį. Tačiau šiuo metu turimi hidrogeliai yra biologiškai inertiški, todėl negali veikti atskirai, kad galėtų atlikti atitinkamą biologinę funkciją. Jiems reikia pridėti suderinamų biomolekulių (pavyzdžiui, augimo faktorių, lipnių ligandų), todėl jie yra būtina hidrogelių dalis.
Tyrime, paskelbtame birželio 11 d Mokslas Avansu, mokslininkai sukūrė naują modulinį injekcinį hidrogelį, kuriame naudojamas kryžminis jungiklis, vadinamas PdBT – biologiškai skaidus junginys – hidrogelio polimero kryžminimui sukurti išbrinkusį, biologiškai aktyvų hidrogelį. PdBT apima biologiškai aktyvias molekules, pritvirtindamas jas į hidrogelio cheminius kryžminius jungiklius. Konkrečias biomolekules galima tiesiog sumaišyti su PdBT kambario temperatūroje ir taip bioaktyviosios molekulės tampa integruota hidrogelio dalimi. Tokia sistema, sukurta pirmą kartą, turi galimybę kambario temperatūroje prisijungti prie specifinių audinių biomolekulių, kad taptų funkcionalizuota, vėliau nereikalaujant jokios antrinės injekcijos ar sistemos.
Pridėtos biomolekulės lieka pritvirtintos prie hidrogelio ir gali būti pateikiamos tiesiai į tikslinį audinį. Tai apsaugo nuo difuzijos į sritį, esančią už tikslinės srities, išvengiant nepageidaujamų pasekmių, tokių kaip inaktyvacija ar perteklinis audinių augimas. Eksperimentai buvo atlikti su kaulu ir kremzlėmis, naudojant specifinius PdBT monomerus, pridedant funkcionalumą, įtraukiant su kremzle susijusį hidrofobinį N-kadherino peptidą ir hidrofilinį kaulo morfogenetinio baltymo peptidą bei iš kremzlės gautą glikozaminoglikaną chondroitino sulfatą. Šis hidrogelio mišinys gali būti tiesiogiai švirkščiamas į tikslinį audinį. Biomolekulės, įtrauktos į hidrogelį, liečiasi su organizmo mezenchiminėmis šeimininko audinio kamieninėmis ląstelėmis ir jas „vilioja“, kad jos būtų įtrauktos į tikslinę sritį, kad „sėtų“ arba pradėtų naują augimą. Kai auga naujas audinys, hidrogelis suyra ir išnyksta.
Šiame tyrime aprašytas naujas hidrogelis gali būti paruoštas kambario temperatūroje, kad būtų galima nedelsiant naudoti, ir gali būti atitinkamai pritaikytas skirtingiems audiniams. Paprastas paruošimo procesas apsaugo nuo terminio biomolekulių skilimo, kuris buvo problema su ankstesniais hidrogeliais, nes tai turi įtakos jų biologiniam aktyvumui. Bioaktyvūs hidrogeliai gali padėti regeneruoti kaulus, kremzles, odą ir kitus audinius. Šis naujas metodas, kuriame naudojamas injekcinis bioaktyvus hidrogelis, turintis palankias savybes, turi didelį potencialą naudoti audinių inžinerijoje.
***
{Galite perskaityti pradinį tyrimo dokumentą spustelėję toliau pateiktą DOI nuorodą cituojamų šaltinių sąraše}
Šaltiniai)
Guo JL ir kt. 2019. Moduliniai, specifiniai audiniams ir biologiškai skaidūs hidrogelio skersiniai jungikliai audinių inžinerijai. Mokslo pažanga. 5 (6). https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw7396
