Vísindamenn hafa í fyrsta sinn búið til inndælanlegt vatnsgel sem áður inniheldur vefjasértækar lífvirkar sameindir með nýjum þverbindiefnum. Hydrogelið sem lýst er hefur mikla möguleika til notkunar í vefjaverkfræði
Vefjum verkfræði er þróun vefja og líffæravara - þrívíddar frumubyggingar - sem hafa eiginleika svipaða náttúrulegum vefjum. Vefjaverkfræði miðar að því að endurheimta, varðveita eða efla starfsemi vefja með notkun þessara líffræðilega virku vinnupalla. Tilbúið hýdrógel fjölliðum hefur verið fagnað sem efnilegum umsækjendum til að útvega slíka vélræna vinnupalla vegna einstakrar samsetningar þeirra og byggingarlíkinda við náttúrulegt utanfrumuefni. Vatnsgel líkja eftir vefjaumhverfi og þverbindiefnin í vatnsgellum hjálpa efninu að viðhalda uppbyggingu sinni jafnvel þegar það hefur gleypt mikið magn af vatni. Hins vegar eru vatnsgel sem nú eru fáanleg líffræðilega óvirk og geta því ekki virkað sjálfstætt til að knýja fram viðeigandi líffræðilega virkni. Þeir þurfa að bæta við samhæfum lífsameindum (td vaxtarþáttum, límbindla) sem gerir þær að mikilvægum hluta af vatnsgelum.
Í rannsókn sem birt var 11. júní í Vísindi Framfarir, Vísindamenn hafa þróað nýtt mát inndælanlegt hýdrógel sem notar krossbindiefni sem kallast PdBT - lífbrjótanlegt efnasamband - til að krossbinda hýdrógelfjölliðuna til að búa til bólgið, lífvirkt vatnsgel. PdBT inniheldur lífvirkar sameindir með því að festa þær í efnafræðilegu þverbindiefnin í hydrogelinu. Einfaldlega er hægt að blanda sértæku lífsameindunum við PdBT við stofuhita og með því verða lífvirkar sameindir samþættur hluti af hydrogelinu. Slíkt kerfi, þróað í fyrsta skipti, hefur getu til að bindast vefjasértækum lífsameindum við stofuhita til að verða virkt án þess að þurfa aukainndælingu eða kerfi síðar.
Bættu lífsameindirnar eru áfram festar við hýdrógelið og hægt er að setja þær beint á markvefinn. Þetta kemur í veg fyrir dreifingu á svæði utan marksvæðisins og forðast óæskilegar afleiðingar eins og óvirkjun eða óþarfa vefjavöxt. Tilraunir voru gerðar á beinum og brjóski með því að nota sérstakar PdBT einliða með því að bæta við virkni með því að innlima brjósktengd vatnsfæln N-cadherin peptíð og vatnssækið beinformandi próteinpeptíð og glýkósamínóglýkan, kondroitínsúlfat, sem fæst úr brjóski. Þessari hydrogelblöndu er hægt að sprauta beint í markvefinn. Lífsameindir sem eru innbyggðar í hýdrógelið komast í snertingu við mesenchymal stofnfrumur líkamans í hýsilvefnum og „tálbeita“ þær svo þær bætist við marksvæðið til að „fræja“ eða hefja nýjan vöxt. Þegar nýi vefurinn stækkar brotnar hydrogelið niður og hverfur.
Nýja hydrogelið sem lýst er í núverandi rannsókn er hægt að útbúa við stofuhita til notkunar strax og hægt að aðlaga það í samræmi við mismunandi vefi. Hið einfalda undirbúningsferli kemur í veg fyrir varma niðurbrot lífsameinda sem hefur verið vandamál með fyrri vatnsgel þar sem þetta hefur áhrif á líffræðilega virkni þeirra. Lífvirk vatnsgel geta hjálpað til við að endurnýja bein, brjósk, húð og aðra vefi. Þessi nýja tækni sem notar inndælanlegt lífvirkt vatnsgel sem hefur hagstæða eiginleika hefur mikla möguleika til notkunar í vefjaverkfræði.
***
{Þú getur lesið upprunalegu rannsóknarritgerðina með því að smella á DOI hlekkinn sem gefinn er upp hér að neðan á listanum yfir tilvitnaðar heimildir}
Heimildir)
Guo JL o.fl. 2019. Mátbundin, vefsértæk og lífbrjótanleg hýdrógel krosstengjaefni fyrir vefjaverkfræði. Vísindaframfarir. 5 (6). https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw7396
