• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Kemi
    Molekylärt bete kan hjälpa hydrogeler att läka sår

    Hydrogeler utvecklade vid Rice University innehåller tvärbindare som kan innehålla bioaktiva molekyler och hjälpa till att läka en mängd olika sår. Kredit:Jeff Fitlow/Rice University

    Som fiskare, Rice University bioingenjörer metar efter sin dagliga fångst. Men deras bete, biomolekyler i en hydrogelställning, lockar mikroskopiska stamceller istället för fisk.

    Dessa, de säger, kommer att så tillväxten av ny vävnad för att läka sår.

    Teamet som leds av Brown School of Engineerings bioingenjör Antonios Mikos och doktorand Jason Guo har utvecklat modulära, injicerbara hydrogeler förstärkta av bioaktiva molekyler förankrade i de kemiska tvärbindare som ger gelerna struktur.

    Hydrogeler för läkning har hittills varit biologiskt inerta och kräver att tillväxtfaktorer och andra biokompatibla molekyler tillsätts blandningen. Den nya processen gör dessa väsentliga molekyler till en del av själva hydrogelen, speciellt tvärbindarna som gör att materialet kan behålla sin struktur när det svällt med vatten.

    Deras arbete, redovisas i Vetenskapens framsteg , är avsett att hjälpa till att reparera ben, brosk och andra vävnader som kan regenerera sig själva.

    Bäst av alla, rislabbet är anpassat, aktiva hydrogeler kan blandas vid rumstemperatur för omedelbar applicering, sa Mikos.

    "Detta är viktigt inte bara för att det är lätt att förbereda och syntes, men också för att dessa molekyler kan förlora sin biologiska aktivitet när de värms upp, ", sa han. "Detta är det största problemet med utvecklingen av biomaterial som är beroende av höga temperaturer eller användningen av organiska lösningsmedel."

    Rice University bioingenjör Antonios Mikos, vänster, och doktoranden Jason Guo ledde ett team som utvecklade modulära, injicerbara hydrogeler förstärkta av bioaktiva molekyler förankrade i de kemiska tvärbindare som ger gelerna struktur. Kredit:Jeff Fitlow/Rice University

    Experiment med brosk- och benbiomolekyler visade hur tvärbindare gjorda av en löslig polymer kan binda små peptider eller stora molekyler, som vävnadsspecifika extracellulära matriskomponenter, helt enkelt genom att blanda dem i vatten med en katalysator. När den injicerade gelén sväller för att fylla utrymmet efter en vävnadsdefekt, de inbäddade molekylerna kan interagera med kroppens mesenkymala stamceller, dra in dem för att så ny tillväxt. Eftersom inhemsk vävnad befolkar området, hydrogelen kan brytas ned och så småningom försvinna.

    "Med våra tidigare hydrogeler, vi behövde vanligtvis ha ett sekundärt system för att leverera biomolekylerna för att effektivt producera vävnadsreparation, " sa Guo. "I det här fallet, vår stora fördel är att vi direkt införlivar dessa biomolekyler för den specifika vävnaden direkt i själva tvärbindaren. Sedan när vi injicerar hydrogelen, biomolekylerna är precis där de behöver vara."

    För att få reaktionen att fungera, forskarna var beroende av en variant av klickkemi, vilket underlättar sammansättningen av molekylära moduler. Klickkemikatalysatorer fungerar vanligtvis inte i vatten. Men med hjälpsam vägledning av Rice kemist och medförfattare Paul Engel, de slog sig ner på en biokompatibel och löslig ruteniumbaserad katalysator.

    "Det finns en specifik ruteniumbaserad katalysator vi kan använda, "Sade Guo. "Andra är ofta cellgifter, eller så är de inaktiva under vattenhaltiga förhållanden, eller så kanske de inte fungerar med den specifika typen av alkyn på polymeren.

    "Denna speciella katalysator fungerar under alla dessa förhållanden - nämligen tillstånd som är mycket milda, vattenhaltiga och gynnsamma för biomolekyler, " sa han. "Men den hade inte använts för biomolekyler än."


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com