Tutkijat ovat ensimmäistä kertaa luoneet injektoitavan hydrogeelin, joka sisältää etukäteen kudosspesifisiä bioaktiivisia molekyylejä uusien silloittajien kautta. Kuvatulla hydrogeelillä on vahva käyttöpotentiaali kudostekniikassa
Kudos Tekniikka on kudosten ja elinten korvikkeiden – kolmiulotteisten solurakenteiden – kehittämistä, joilla on luonnollisia kudoksia muistuttavia ominaisuuksia. Kudostekniikka tavoitteena on palauttaa, säilyttää tai parantaa kudosten toimintoja käyttämällä näitä biologisesti aktiivisia tukirakenteita. Synteettinen hydrogeeli polymeerejä on kehuttu lupaaviksi ehdokkaiksi tällaisten mekaanisten tukirakenteiden tarjoamiseksi niiden ainutlaatuisen koostumuksen ja rakenteellisten samankaltaisuuksiensa vuoksi luonnollisen solunulkoisen matriisin kanssa. Hydrogeelit jäljittelevät kudosympäristöjä ja hydrogeelien silloitusaineet auttavat materiaalia säilyttämään rakenteensa, vaikka se on imenyt valtavia määriä vettä. Kuitenkin tällä hetkellä saatavilla olevat hydrogeelit ovat biologisesti inerttejä eivätkä siten voi toimia itsenäisesti ohjaamaan sopivaa biologista toimintaa. Ne vaativat yhteensopivien biomolekyylien (esimerkiksi kasvutekijöiden, tarttuvien ligandien) lisäämistä, mikä tekee niistä välttämättömän osan hydrogeeleissä.
Kesäkuun 11. päivänä julkaistussa tutkimuksessa Tiede ennakotTiedemiehet ovat kehittäneet uuden modulaarisen injektoitavan hydrogeelin, joka käyttää silloittajaa nimeltä PdBT – biohajoava yhdiste – hydrogeelipolymeerin silloittamiseen turvonneen, bioaktiivisen hydrogeelin luomiseksi. PdBT sisältää bioaktiivisia molekyylejä ankkuroimalla ne hydrogeelin kemiallisiin silloittimiin. Tietyt biomolekyylit voidaan yksinkertaisesti sekoittaa PdBT:n kanssa huoneenlämpötilassa ja siten bioaktiivisista molekyyleistä tulee integroitu osa hydrogeeliä. Tällaisella ensimmäistä kertaa kehitetyllä järjestelmällä on kyky sitoutua kudosspesifisiin biomolekyyleihin huoneenlämpötilassa funktionalisoituakseen ilman, että se tarvitsee myöhemmin toissijaista injektiota tai järjestelmää.
Lisätyt biomolekyylit pysyvät ankkuroituina hydrogeeliin ja voidaan toimittaa suoraan kohdekudokseen. Tämä estää diffuusion kohdealueen ulkopuoliselle alueelle välttäen ei-toivotut seuraukset, kuten inaktivoitumisen tai redundantin kudoskasvun. Kokeet suoritettiin luulla ja rustolla käyttämällä spesifisiä PdBT-monomeerejä lisäämällä toiminnallisuutta sisällyttämällä rustoon liittyvä hydrofobinen N-kadheriinipeptidi ja hydrofiilinen luun morfogeneettinen proteiinipeptidi ja rustosta peräisin oleva glykosaminoglykaani, kondroitiinisulfaatti. Tämä hydrogeeliseos voidaan ruiskuttaa suoraan kohdekudokseen. Hydrogeeliin sisällytetyt biomolekyylit joutuvat kosketuksiin isäntäkudoksen mesenkymaalisten kantasolujen kanssa ja "houkuttelevat" niitä niin, että ne lisätään kohdealueelle "siementämään" tai käynnistämään uutta kasvua. Kun uusi kudos kasvaa, hydrogeeli hajoaa ja katoaa.
Tässä tutkimuksessa kuvattu uusi hydrogeeli voidaan valmistaa huoneenlämmössä välitöntä käyttöä varten ja räätälöidä sen mukaan eri kudoksille. Yksinkertainen valmistusprosessi estää biomolekyylien lämpöhajoamisen, mikä on ollut ongelma aikaisemmissa hydrogeeleissä, koska tämä vaikuttaa niiden biologiseen aktiivisuuteen. Bioaktiiviset hydrogeelit voivat auttaa uudistamaan luuta, rustoa, ihoa ja muita kudoksia. Tällä uudella tekniikalla, jossa käytetään injektoitavaa bioaktiivista hydrogeeliä, jolla on edulliset ominaisuudet, on vahva potentiaali käytettäväksi kudostekniikassa.
***
{Voit lukea alkuperäisen tutkimuspaperin napsauttamalla alla olevaa DOI-linkkiä lainattujen lähteiden luettelossa}
Lähteet)
Guo JL et ai. 2019. Modulaariset, kudosspesifiset ja biohajoavat hydrogeelisilloittimet kudosteknologiaan. Tiede edistyy. 5 (6). https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw7396
