Znanstvenici su po prvi put stvorili hidrogel za injekcije koji prethodno uključuje tkivno specifične bioaktivne molekule putem novih umrežača. Opisani hidrogel ima snažan potencijal za upotrebu u tkivnom inženjerstvu
Tkivo inženjerstvo je razvoj nadomjestaka tkiva i organa – trodimenzionalnih staničnih konstrukcija – koji imaju svojstva slična prirodnim tkivima. Inženjering tkiva ima za cilj obnavljanje, očuvanje ili poboljšanje funkcija tkiva korištenjem ovih biološki aktivnih skela. Sintetički hidrogel polimeri su hvaljeni kao obećavajući kandidati za stvaranje takvih mehaničkih skela zbog njihovog jedinstvenog sastava i strukturnih sličnosti s prirodnim izvanstaničnim matriksom. Hidrogelovi oponašaju tkivna okruženja, a poprečna veziva u hidrogelovima pomažu materijalu da zadrži svoju strukturu čak i kada je apsorbirao velike količine vode. Međutim, trenutno dostupni hidrogelovi su biološki inertni i stoga ne mogu djelovati samostalno kako bi potaknuli odgovarajuću biološku funkciju. Oni zahtijevaju dodavanje kompatibilnih biomolekula (primjerice faktori rasta, adhezivni ligandi) što ih čini imperativnim dijelom hidrogelova.
U studiji objavljenoj 11. lipnja god Znanost Napredakznanstvenici su razvili novi modularni hidrogel za injekcije koji koristi umreživač nazvan PdBT – biorazgradivi spoj – za umrežavanje hidrogelnog polimera kako bi se stvorio natečeni, bioaktivni hidrogel. PdBT inkorporira bioaktivne molekule tako što ih sidri u kemijske umrežene tvari u hidrogelu. Specifične biomolekule mogu se jednostavno pomiješati s PdBT na sobnoj temperaturi i na taj način bioaktivne molekule postaju integrirani dio hidrogela. Takav sustav, razvijen po prvi put, ima sposobnost vezanja za tkivno specifične biomolekule na sobnoj temperaturi kako bi postao funkcionaliziran bez potrebe za naknadnom sekundarnom injekcijom ili sustavom.
Dodane biomolekule ostaju usidrene u hidrogel i mogu se izravno prezentirati u ciljnom tkivu. To sprječava difuziju u područje izvan ciljanog područja izbjegavajući neželjene posljedice poput inaktivacije ili suvišnog rasta tkiva. Eksperimenti su provedeni na kosti i hrskavici korištenjem specifičnih PdBT monomera dodavanjem funkcionalnosti kroz ugradnju hidrofobnog N-kadherinskog peptida povezanog s hrskavicom i hidrofilnog koštanog morfogenetskog proteinskog peptida, te glikozaminoglikana dobivenog iz hrskavice, kondroitin sulfata. Ova smjesa hidrogela može se izravno ubrizgati u ciljno tkivo. Biomolekule ugrađene u hidrogel dolaze u kontakt s tjelesnim mezenhimskim matičnim stanicama tkiva domaćina i "mame" ih tako da se dodaju u ciljno područje kako bi "zasjele" ili pokrenule novi rast. Kada novo tkivo izraste, hidrogel se razgrađuje i nestaje.
Novi hidrogel opisan u trenutnoj studiji može se pripremiti na sobnoj temperaturi za neposrednu upotrebu i može se u skladu s tim prilagoditi za različita tkiva. Jednostavan proces pripreme sprječava toplinsku razgradnju biomolekula što je bio problem s prethodnim hidrogelovima jer to utječe na njihovu biološku aktivnost. Bioaktivni hidrogelovi mogu pomoći u regeneraciji kostiju, hrskavice, kože i drugih tkiva. Ova nova tehnika koja koristi bioaktivni hidrogel za injekcije s povoljnim svojstvima ima snažan potencijal za upotrebu u tkivnom inženjerstvu.
***
{Izvorni istraživački rad možete pročitati klikom na vezu DOI koja se nalazi u nastavku na popisu citiranih izvora}
Izvor (i)
Guo JL i sur. 2019. Modularni, tkivno-specifični i biorazgradivi hidrogelni poprečni povezivači za tkivno inženjerstvo. Napredak znanosti. 5 (6). https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw7396
