Gli scienziati hanno creato per la prima volta un idrogel iniettabile che incorpora in anticipo molecole bioattive specifiche del tessuto tramite nuovi reticolanti. L'idrogel descritto ha un forte potenziale per l'utilizzo nell'ingegneria dei tessuti
Tessuto l'ingegneria è lo sviluppo di sostituti di tessuti e organi – costrutti cellulari tridimensionali – aventi proprietà simili ai tessuti naturali. Ingegneria dei tessuti mira a ripristinare, preservare o migliorare le funzioni dei tessuti mediante l'uso di questi scaffold biologicamente attivi. Sintetico idrogel i polimeri sono stati acclamati come candidati promettenti per fornire tali scaffold meccanici grazie alla loro composizione unica e alle somiglianze strutturali con la matrice extracellulare naturale. Gli idrogel imitano gli ambienti dei tessuti e i reticolanti negli idrogel aiutano il materiale a mantenere la sua struttura anche quando ha assorbito enormi quantità di acqua. Tuttavia, gli idrogel attualmente disponibili sono biologicamente inerti e quindi non possono agire da soli per guidare una funzione biologica appropriata. Richiedono l'aggiunta di biomolecole compatibili (ad esempio fattori di crescita, ligandi adesivi) che li rendono una parte imperativa degli idrogel.
In uno studio pubblicato l'11 giugno in Anticipi Scienza, gli scienziati hanno sviluppato un nuovo idrogel iniettabile modulare che utilizza un reticolante chiamato PdBT - un composto biodegradabile - per la reticolazione del polimero idrogel per creare un idrogel rigonfio e bioattivo. Il PdBT incorpora molecole bioattive ancorandole nei reticolanti chimici nell'idrogel. Le specifiche biomolecole possono essere semplicemente miscelate con PdBT a temperatura ambiente e così facendo le molecole bioattive diventano parte integrante dell'idrogel. Un tale sistema, sviluppato per la prima volta, ha la capacità di legarsi a biomolecole tessuto-specifiche a temperatura ambiente per essere funzionalizzato senza richiedere alcuna iniezione o sistema secondario in seguito.
Le biomolecole aggiunte rimangono ancorate all'idrogel e possono essere presentate direttamente al tessuto bersaglio. Ciò impedisce la diffusione in un'area al di fuori dell'area target evitando conseguenze indesiderate come l'inattivazione o la crescita di tessuto ridondante. Gli esperimenti sono stati condotti su osso e cartilagine utilizzando specifici monomeri PdBT aggiungendo funzionalità attraverso l'incorporazione del peptide N-caderina idrofobo associato alla cartilagine e un peptide proteico morfogenetico osseo idrofilo e un glicosaminoglicano derivato dalla cartilagine, condroitin solfato. Questa miscela di idrogel può essere iniettata direttamente nel tessuto bersaglio. Le biomolecole incorporate nell'idrogel entrano in contatto con le cellule staminali mesenchimali del tessuto ospite e le "attirano" in modo che vengano aggiunte all'area bersaglio per "seminare" o avviare una nuova crescita. Una volta che il nuovo tessuto cresce, l'idrogel si degrada e scompare.
Il nuovo idrogel descritto nell'attuale studio può essere preparato a temperatura ambiente per un uso immediato e può essere personalizzato di conseguenza per i diversi tessuti. Il semplice processo di preparazione impedisce la degradazione termica delle biomolecole che è stata un problema con gli idrogel precedenti poiché ciò influisce sulla loro attività biologica. Gli idrogel bioattivi possono aiutare a rigenerare ossa, cartilagini, pelle e altri tessuti. Questa nuova tecnica che utilizza un idrogel bioattivo iniettabile con proprietà favorevoli ha un forte potenziale per l'uso nell'ingegneria dei tessuti.
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Fonte (s)
Guo JL et al. 2019. Cross-linker modulari, tessuto-specifici e biodegradabili dell'idrogel per l'ingegneria dei tessuti. Progressi scientifici. 5 (6). https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw7396
