Они говорят, что они посеют рост новой ткани для заживления ран.
Команда во главе с биоинженером из инженерной школы Брауна Антониосом Микосом и аспирантом Джейсоном Го разработали модульные инъекционные гидрогели, усиленные биоактивными молекулами, закрепленными в химических сшивающих агентах, которые придают гелю структуру.
Гидрогели для заживления до сих пор были биологически инертными и требовали добавления в смесь факторов роста и других биосовместимых молекул. Новый процесс делает эти важные молекулы частью самого гидрогеля, в частности, сшивающие агенты, которые позволяют материалу сохранять свою структуру при набухании в воде.
Их работа, опубликованная в Science Advances, предназначена для восстановления костей, хрящей и других тканей, способных к самовосстановлению.
Лучше всего то, что индивидуализированные активные гидрогели Rice lab можно смешивать при комнатной температуре для немедленного применения, – сказал Микос.
«Это важно не только для простоты приготовления и синтеза, но и потому, что эти молекулы могут потерять свою биологическую активность при нагревании», – сказал он. «Это самая большая проблема с разработкой биоматериалов, которые зависят от высоких температур или использования органических растворителей."
Эксперименты с хрящевыми и костными биомолекулами показали, как сшивающие агенты, изготовленные из растворимого полимера, могут связывать небольшие пептиды или большие молекулы, такие как тканеспецифичные компоненты внеклеточного матрикса, просто путем их смешивания в воде с катализатором. Когда введенный гель набухает, заполняя пространство, оставленное дефектом ткани, внедренные молекулы могут взаимодействовать с мезенхимальными стволовыми клетками организма, втягивая их в зародыши нового роста. По мере того, как естественная ткань заполняет область, гидрогель может разрушаться и в конечном итоге исчезать.
«С нашими предыдущими гидрогелями нам обычно требовалась вторичная система для доставки биомолекул для эффективного восстановления тканей», – сказал Гуо. «В этом случае нашим большим преимуществом является то, что мы напрямую включаем эти биомолекулы для конкретной ткани прямо в сам сшивающий агент.
Затем, как только мы введем гидрогель, биомолекулы окажутся именно там, где они должны быть."
Чтобы реакция работала, исследователи полагались на вариант химии щелчков, которая облегчает сборку молекулярных модулей. Химические катализаторы Click обычно не работают в воде. Но под полезным руководством химика Райса и соавтора Поля Энгеля они остановились на биосовместимом и растворимом катализаторе на основе рутения.
"Есть один конкретный катализатор на основе рутения, который мы можем использовать", – сказал Гуо. «Другие часто цитотоксичны, или они неактивны в водных условиях, или они могут не работать с определенным типом алкинов на полимере.
«Этот конкретный катализатор работает во всех этих условиях, а именно в очень мягких, водных и благоприятных для биомолекул», – сказал он. "Но он еще не использовался для биомолекул."