Para saintis buat pertama kalinya mencipta hidrogel suntikan yang terlebih dahulu menggabungkan molekul bioaktif khusus tisu melalui penghubung silang baru. Hidrogel yang diterangkan mempunyai potensi yang kuat untuk digunakan dalam kejuruteraan tisu
Tisu kejuruteraan ialah pembangunan pengganti tisu dan organ - binaan selular tiga dimensi - mempunyai sifat yang serupa dengan tisu semula jadi. Kejuruteraan tisu bertujuan untuk memulihkan, memelihara atau meningkatkan fungsi tisu dengan menggunakan perancah aktif secara biologi ini. sintetik hydrogel polimer telah dipuji sebagai calon yang menjanjikan untuk menyediakan perancah mekanikal sedemikian kerana komposisi unik dan persamaan strukturnya dengan matriks ekstraselular semula jadi. Hidrogel meniru persekitaran tisu dan penghubung silang dalam hidrogel membantu bahan mengekalkan strukturnya walaupun ia telah menyerap sejumlah besar air. Walau bagaimanapun, hidrogel yang ada pada masa ini adalah lengai secara biologi dan oleh itu tidak boleh bertindak kendiri untuk memacu fungsi biologi yang sesuai. Mereka memerlukan penambahan biomolekul yang serasi (contoh faktor pertumbuhan, ligan pelekat) menjadikannya bahagian penting dalam hidrogel.
Dalam kajian yang diterbitkan pada 11 Jun di Kemajuan sains, saintis telah membangunkan hidrogel suntikan modular baharu yang menggunakan penghubung silang yang dipanggil PdBT – sebatian terbiodegradasi – untuk memaut silang polimer hidrogel untuk menghasilkan hidrogel bioaktif yang bengkak. PdBT menggabungkan molekul bioaktif dengan menambatnya dalam penghubung silang kimia dalam hidrogel. Biomolekul khusus boleh hanya dicampur dengan PdBT pada suhu bilik dan dengan berbuat demikian molekul bioaktif menjadi bahagian bersepadu hidrogel. Sistem sedemikian, dibangunkan buat kali pertama, mempunyai keupayaan untuk mengikat biomolekul khusus tisu pada suhu bilik untuk difungsikan tanpa memerlukan sebarang suntikan atau sistem sekunder kemudian.
Biomolekul tambahan kekal berlabuh pada hidrogel dan boleh dibentangkan terus ke tisu sasaran. Ini menghalang resapan ke kawasan di luar kawasan sasaran mengelakkan akibat yang tidak diingini seperti ketidakaktifan atau pertumbuhan tisu berlebihan. Eksperimen telah dijalankan ke atas tulang dan rawan menggunakan monomer PdBT tertentu dengan menambah kefungsian melalui menggabungkan peptida N-cadherin hidrofobik berkaitan rawan dan peptida protein morfogenetik tulang hidrofilik, dan glikosaminoglikan yang berasal dari rawan, kondroitin sulfat. Campuran hidrogel ini boleh terus disuntik ke dalam tisu sasaran. Biomolekul yang tergabung dalam hidrogel bersentuhan dengan sel stem mesenchymal badan pada tisu perumah dan "memikat" mereka supaya ia ditambah ke kawasan sasaran untuk 'membenihkan' atau memulakan pertumbuhan baru. Sebaik sahaja tisu baru tumbuh, hidrogel merosot dan hilang.
Hidrogel baharu yang diterangkan dalam kajian semasa boleh disediakan pada suhu bilik untuk kegunaan segera dan boleh disesuaikan dengan sewajarnya untuk tisu yang berbeza. Proses penyediaan yang mudah menghalang degradasi terma biomolekul yang telah menjadi isu dengan hidrogel sebelumnya kerana ini menjejaskan aktiviti biologinya. Hidrogel bioaktif boleh membantu untuk menjana semula tulang, rawan, kulit dan tisu lain. Teknik baru ini yang menggunakan hidrogel bioaktif suntikan yang mempunyai ciri-ciri yang baik mempunyai potensi yang kuat untuk digunakan dalam kejuruteraan tisu.
***
{Anda boleh membaca kertas penyelidikan asal dengan mengklik pautan DOI yang diberikan di bawah dalam senarai sumber yang dipetik}
Sumber (s)
Guo JL et al. 2019. Penyambung silang hidrogel modular, khusus tisu dan terbiodegradasi untuk kejuruteraan tisu. Kemajuan Sains. 5 (6). https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw7396
