Al igual que los pescadores, los bioingenieros de la Universidad de Rice están pescando sus capturas diarias. Pero su cebo, biomoléculas en un andamio de hidrogel, atrae células madre microscópicas en lugar de peces.
Estos, dicen, sembrarán el crecimiento de tejido nuevo para curar heridas.
El equipo dirigido por el bioingeniero de Brown School of Engineering Antonios Mikos y el estudiante graduado Jason Guo han desarrollado hidrogeles inyectables modulares mejorados por moléculas bioactivas ancladas en los reticuladores químicos que dan estructura a los geles.
Los hidrogeles para la curación hasta ahora han sido biológicamente inertes y requieren que se agreguen factores de crecimiento y otras moléculas biocompatibles a la mezcla. El nuevo proceso hace que estas moléculas esenciales formen parte del propio hidrogel, específicamente los reticuladores que permiten que el material mantenga su estructuracuando se hincha con agua
Su trabajo, reportado en Avances científicos , está destinado a ayudar a reparar huesos, cartílagos y otros tejidos capaces de regenerarse.
Lo mejor de todo, los hidrogeles activos personalizados del laboratorio de Rice se pueden mezclar a temperatura ambiente para su aplicación inmediata, dijo Mikos.
"Esto es importante no solo por la facilidad de preparación y síntesis, sino también porque estas moléculas pueden perder su actividad biológica cuando se calientan", dijo. "Este es el mayor problema con el desarrollo de biomateriales que dependen dealtas temperaturas o el uso de solventes orgánicos "
Los experimentos con biomoléculas de cartílago y hueso mostraron cómo los reticuladores hechos de un polímero soluble pueden unir péptidos pequeños o moléculas grandes, como componentes de matriz extracelular específicos de tejido, simplemente mezclándolos en agua con un catalizador. A medida que el gel inyectado se hincha para llenarEn el espacio dejado por un defecto del tejido, las moléculas incrustadas pueden interactuar con las células madre mesenquimales del cuerpo, atrayéndolas para sembrar un nuevo crecimiento. A medida que el tejido nativo puebla el área, el hidrogel puede degradarse y finalmente desaparecer
"Con nuestros hidrogeles anteriores, típicamente necesitábamos tener un sistema secundario para administrar las biomoléculas para producir efectivamente la reparación del tejido", dijo Guo. "En este caso, nuestra gran ventaja es que incorporamos directamente esas biomoléculas para el tejido específico correctoen el reticulador en sí. Luego, una vez que inyectamos el hidrogel, las biomoléculas están justo donde deben estar ".
Para que la reacción funcionara, los investigadores dependían de una variante de la química del clic, que facilita el ensamblaje de los módulos moleculares. Los catalizadores de la química del clic no suelen funcionar en el agua. Pero con la guía útil del químico y coautor de Rice PaulEngel, se decidieron por un catalizador biocompatible y soluble a base de rutenio.
"Hay un catalizador a base de rutenio específico que podemos usar", dijo Guo. "Otros a menudo son citotóxicos, o están inactivos en condiciones acuosas, o podrían no funcionar con el tipo específico de alquino en el polímero".
"Este catalizador en particular funciona en todas esas condiciones, es decir, condiciones que son muy suaves, acuosas y favorables a las biomoléculas", dijo. "Pero aún no se había utilizado para las biomoléculas".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Original escrito por Mike Williams. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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