Teadlased on esimest korda loonud süstitava hüdrogeeli, mis sisaldab eelnevalt koespetsiifilisi bioaktiivseid molekule uute ristsildajate kaudu. Kirjeldatud hüdrogeelil on tugev potentsiaal koetehnoloogias kasutamiseks
Kude insener on kudede ja elundite asendajate – kolmemõõtmeliste rakukonstruktsioonide – arendamine, millel on looduslike kudedega sarnased omadused. Kudede ehitus eesmärk on taastada, säilitada või tõhustada kudede funktsioone, kasutades neid bioloogiliselt aktiivseid karkassi. Sünteetiline hüdrogeeli polümeere on peetud paljutõotavateks kandidaatideks selliste mehaaniliste karkasside loomiseks nende ainulaadse koostise ja struktuursete sarnasuste tõttu loodusliku rakuvälise maatriksiga. Hüdrogeelid jäljendavad koekeskkonda ja hüdrogeelides olevad ristsidujad aitavad materjalil säilitada oma struktuuri isegi siis, kui see on absorbeerinud tohutul hulgal vett. Kuid praegu saadaolevad hüdrogeelid on bioloogiliselt inertsed ega suuda seega toimida iseseisvalt, et juhtida sobivat bioloogilist funktsiooni. Need nõuavad ühilduvate biomolekulide (nt kasvufaktorid, kleepuvad ligandid) lisamist, muutes need hüdrogeelide hädavajalikuks osaks.
11. juunil aastal avaldatud uuringus Teadus ettemaksed, on teadlased välja töötanud uue modulaarse süstitava hüdrogeeli, mis kasutab hüdrogeeli polümeeri ristsidumiseks ristsildajat nimega PdBT – biolagunevat ühendit, et luua paisunud bioaktiivne hüdrogeel. PdBT sisaldab bioaktiivseid molekule, kinnitades need hüdrogeelis olevate keemiliste ristsidujate külge. Spetsiifilisi biomolekule saab lihtsalt segada toatemperatuuril PdBT-ga ja seda tehes saavad bioaktiivsed molekulid hüdrogeeli integreeritud osaks. Sellisel esmakordselt välja töötatud süsteemil on võime seonduda toatemperatuuril koespetsiifiliste biomolekulidega, et muutuda funktsionaliseerimiseks, ilma et oleks vaja hiljem sekundaarset süstimist või süsteemi.
Lisatud biomolekulid jäävad hüdrogeeli külge ankurdatuks ja neid saab esitada otse sihtkoesse. See hoiab ära difusiooni sihtpiirkonnast väljapoole jäävasse piirkonda, vältides soovimatuid tagajärgi, nagu inaktiveerimine või üleliigne koe kasv. Katsed viidi läbi luu ja kõhrega, kasutades spetsiifilisi PdBT monomeere, lisades funktsionaalsust kõhrega seotud hüdrofoobse N-kadheriini peptiidi ja hüdrofiilse luu morfogeneetilise valgu peptiidi ja kõhrest pärineva glükosaminoglükaani kondroitiinsulfaadi lisamise kaudu. Seda hüdrogeeli segu saab süstida otse sihtkoesse. Hüdrogeelis sisalduvad biomolekulid puutuvad kokku peremeeskoe mesenhümaalsete tüvirakkudega ja meelitavad neid nii, et need lisatakse sihtpiirkonda külvamiseks või uue kasvu algatamiseks. Kui uus kude kasvab, laguneb hüdrogeel ja kaob.
Käesolevas uuringus kirjeldatud uut hüdrogeeli saab valmistada toatemperatuuril koheseks kasutamiseks ja seda saab vastavalt erinevatele kudedele kohandada. Lihtne ettevalmistusprotsess hoiab ära biomolekulide termilise lagunemise, mis on olnud probleem varasemate hüdrogeelide puhul, kuna see mõjutab nende bioloogilist aktiivsust. Bioaktiivsed hüdrogeelid võivad aidata kaasa luude, kõhrede, naha ja muude kudede taastumisele. Sellel uudsel meetodil, mis kasutab süstitavat bioaktiivset hüdrogeeli, millel on soodsad omadused, on tugev potentsiaal kasutada koetehnoloogias.
***
{Saate lugeda esialgset uurimistööd, klõpsates alltoodud allika(te) loendis DOI lingil}
Allikas (d)
Guo JL et al. 2019. Modulaarsed, koespetsiifilised ja biolagunevad hüdrogeeli ristsidujad koetehnoloogia jaoks. Teaduse edusammud. 5 (6). https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw7396
