Zinātnieki pirmo reizi ir izveidojuši injicējamu hidrogēlu, kurā iepriekš ir iekļautas audiem specifiskas bioaktīvas molekulas, izmantojot jaunus šķērssaistītājus. Aprakstītajam hidrogelam ir liels potenciāls izmantošanai audu inženierijā
Audi inženierija ir audu un orgānu aizstājēju — trīsdimensiju šūnu konstrukciju — izstrāde, kuru īpašības ir līdzīgas dabiskajiem audiem. Audu inženierija mērķis ir atjaunot, saglabāt vai uzlabot audu funkcijas, izmantojot šīs bioloģiski aktīvās pamatnes. Sintētisks hidrogēls polimēri ir slavēti kā daudzsološi kandidāti šādu mehānisko sastatņu nodrošināšanai to unikālā sastāva un strukturālās līdzības ar dabisko ekstracelulāro matricu dēļ. Hidrogēli atdarina audu vidi, un hidrogēlos esošie šķērssavienotāji palīdz materiālam saglabāt savu struktūru pat tad, ja tas ir absorbējis milzīgu ūdens daudzumu. Tomēr pašlaik pieejamie hidrogēli ir bioloģiski inerti un tādējādi nevar darboties atsevišķi, lai vadītu atbilstošu bioloģisko funkciju. Tiem ir jāpievieno saderīgas biomolekulas (piemēri augšanas faktori, adhezīvi ligandi), padarot tās par obligātu hidrogēlu sastāvdaļu.
Pētījumā, kas publicēts 11. jūnijā Zinātne Avansa, zinātnieki ir izstrādājuši jaunu modulāru injicējamu hidrogēlu, kas izmanto šķērssaistītāju, ko sauc par PdBT – bioloģiski noārdāmu savienojumu – hidrogēla polimēra šķērssavienošanai, lai izveidotu uzbriedušu, bioaktīvu hidrogēlu. PdBT ietver bioaktīvas molekulas, noenkurojot tās ķīmiskajos šķērssaistītājos hidrogēlā. Konkrētās biomolekulas var vienkārši sajaukt ar PdBT istabas temperatūrā, un tādējādi bioaktīvās molekulas kļūst par integrētu hidrogēla daļu. Šāda sistēma, kas izstrādāta pirmo reizi, spēj saistīties ar audiem specifiskām biomolekulām istabas temperatūrā, lai kļūtu funkcionalizēta, vēlāk neprasot nekādu sekundāru injekciju vai sistēmu.
Pievienotās biomolekulas paliek noenkurotas pie hidrogēla un var tikt ievietotas tieši mērķa audos. Tas novērš difūziju apgabalā ārpus mērķa zonas, izvairoties no nevēlamām sekām, piemēram, inaktivācijas vai liekas audu augšanas. Eksperimenti tika veikti ar kauliem un skrimšļiem, izmantojot specifiskus PdBT monomērus, pievienojot funkcionalitāti, iekļaujot ar skrimšļiem saistītu hidrofobu N-kadherīna peptīdu un hidrofilo kaulu morfoģenētisko proteīna peptīdu un no skrimšļa iegūto glikozaminoglikānu, hondroitīna sulfātu. Šo hidrogēla maisījumu var tieši injicēt mērķa audos. Biomolekulas, kas iekļautas hidrogēlā, nonāk saskarē ar organisma mezenhimālajām saimniekaudu cilmes šūnām un “pievilina” tās, lai tās tiktu pievienotas mērķa zonai, lai “iesētu” vai uzsāktu jaunu augšanu. Kad jaunie audi aug, hidrogēls noārdās un pazūd.
Šajā pētījumā aprakstīto jauno hidrogelu var pagatavot istabas temperatūrā tūlītējai lietošanai, un to var atbilstoši pielāgot dažādiem audiem. Vienkāršais sagatavošanas process novērš biomolekulu termisko noārdīšanos, kas ir bijusi problēma ar iepriekšējiem hidrogēliem, jo tas ietekmē to bioloģisko aktivitāti. Bioaktīvie hidrogēli var palīdzēt atjaunot kaulus, skrimšļus, ādu un citus audus. Šai jaunajai tehnikai, kurā tiek izmantots injicējams bioaktīvs hidrogels ar labvēlīgām īpašībām, ir liels potenciāls izmantošanai audu inženierijā.
***
{Jūs varat izlasīt oriģinālo pētījumu, noklikšķinot uz DOI saites, kas norādīta tālāk citēto avotu sarakstā}
Avots (-i)
Guo JL u.c. 2019. gads. Modulāri, audiem raksturīgi un bioloģiski noārdāmi hidrogēla šķērssavienotāji audu inženierijai. Zinātnes attīstība. 5 (6). https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw7396
