ابتكر العلماء لأول مرة هيدروجيل قابل للحقن يشتمل مسبقًا على جزيئات نشطة بيولوجيًا خاصة بالأنسجة عبر روابط متقاطعة جديدة. الهيدروجيل الموصوف لديه إمكانات قوية للاستخدام في هندسة الأنسجة
الأنسجة الهندسة هي تطوير الأنسجة وبدائل الأعضاء - التركيبات الخلوية ثلاثية الأبعاد - التي لها خصائص مشابهة للأنسجة الطبيعية. هندسة الانسجة يهدف إلى استعادة وظائف الأنسجة أو الحفاظ عليها أو تعزيزها باستخدام هذه السقالات النشطة بيولوجيًا. اصطناعي هيدروجيل تم الترحيب بالبوليمرات باعتبارها مرشحة واعدة لتوفير مثل هذه السقالات الميكانيكية نظرًا لتكوينها الفريد والتشابه الهيكلي مع المصفوفة خارج الخلية الطبيعية. تحاكي الهلاميات المائية بيئات الأنسجة وتساعد الروابط المتقاطعة في الهلاميات المائية المادة في الحفاظ على هيكلها حتى عندما تمتص كميات هائلة من الماء. ومع ذلك ، فإن الهلاميات المائية المتاحة حاليًا خاملة بيولوجيًا وبالتالي لا يمكنها التصرف بشكل مستقل لقيادة وظيفة بيولوجية مناسبة. تتطلب إضافة جزيئات حيوية متوافقة (مثل عوامل النمو ، الروابط اللاصقة) مما يجعلها جزءًا ضروريًا من الهلاميات المائية.
في دراسة نشرت في 11 يونيو في علم السلف، طور العلماء هيدروجيل معياري جديد قابل للحقن يستخدم رابطًا متشابكًا يسمى PdBT - مركب قابل للتحلل الحيوي - للربط المتشابك لبوليمر الهيدروجيل لإنشاء هيدروجيل منتفخ نشط بيولوجيًا. يدمج PdBT الجزيئات النشطة بيولوجيًا عن طريق تثبيتها في الروابط الكيميائية المتقاطعة في الهيدروجيل. يمكن خلط الجزيئات الحيوية المحددة ببساطة مع PdBT في درجة حرارة الغرفة وبذلك تصبح الجزيئات النشطة بيولوجيًا جزءًا متكاملًا من الهيدروجيل. مثل هذا النظام ، الذي تم تطويره لأول مرة ، لديه القدرة على الارتباط بالجزيئات الحيوية الخاصة بالأنسجة في درجة حرارة الغرفة ليعمل دون الحاجة إلى أي حقن ثانوي أو نظام في وقت لاحق.
تبقى الجزيئات الحيوية المضافة مثبتة في الهيدروجيل ويمكن تقديمها مباشرة إلى النسيج المستهدف. هذا يمنع الانتشار إلى منطقة خارج المنطقة المستهدفة وتجنب النتائج غير المرغوب فيها مثل التعطيل أو نمو الأنسجة الزائد. تم إجراء تجارب على العظام والغضاريف باستخدام مونومرات PdBT محددة عن طريق إضافة وظائف من خلال دمج ببتيد N-cadherin الكاردي للماء المرتبط بالغضروف وببتيد بروتين متشكل عظم محبب للماء ، وببتيد غليكوزامينوجليكان مشتق من الغضروف ، وكبريتات شوندروتن. يمكن حقن خليط الهيدروجيل مباشرة في الأنسجة المستهدفة. تتلامس الجزيئات الحيوية المدمجة في الهيدروجيل مع الخلايا الجذعية الوسيطة للجسم في الأنسجة المضيفة و "تغريها" حتى تتم إضافتها إلى المنطقة المستهدفة "للبذور" أو بدء نمو جديد. بمجرد أن ينمو النسيج الجديد ، يتحلل الهيدروجيل ويختفي.
يمكن تحضير الهيدروجيل الجديد الموصوف في الدراسة الحالية في درجة حرارة الغرفة للاستخدام الفوري ويمكن تخصيصه وفقًا للأنسجة المختلفة. تمنع عملية التحضير المباشرة التدهور الحراري للجزيئات الحيوية الذي كان يمثل مشكلة مع الهلاميات المائية السابقة لأن هذا يؤثر على نشاطها البيولوجي. يمكن أن تساعد الهلاميات المائية النشطة بيولوجيًا في تجديد العظام والغضاريف والجلد والأنسجة الأخرى. هذه التقنية الجديدة التي تستخدم حقنة هيدروجيل نشطة بيولوجيًا لها خصائص مواتية لديها إمكانية قوية لاستخدامها في هندسة الأنسجة.
***
{يمكنك قراءة ورقة البحث الأصلية عن طريق النقر فوق ارتباط DOI الوارد أدناه في قائمة المصدر (المصادر) المذكورة}
المصدر (ق)
Guo JL et al. 2019. وصلات هيدروجيل معيارية ، خاصة بالأنسجة ، وقابلة للتحلل البيولوجي لهندسة الأنسجة. تقدم العلم. 5 (6). https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw7396
