Como pescadores, Los bioingenieros de la Universidad de Rice buscan su pesca diaria. Pero su cebo biomoléculas en un andamio de hidrogel, atrae células madre microscópicas en lugar de peces.

Estas, ellos dicen, Sembrará el crecimiento de tejido nuevo para curar heridas.

El equipo dirigido por el bioingeniero Antonios Mikos de la Escuela de Ingeniería Brown y el estudiante graduado Jason Guo han desarrollado módulos, hidrogeles inyectables potenciados por moléculas bioactivas ancladas en los reticulantes químicos que dan estructura a los geles.

Los hidrogeles para la curación han sido hasta ahora 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 reticulantes que permiten que el material mantenga su estructura cuando se hincha con agua.

Su trabajo, reportado en Avances de la ciencia , está destinado a ayudar a reparar el hueso, cartílago y otros tejidos capaces de regenerarse.

Mejor de todo, el laboratorio de Rice está personalizado, Los hidrogeles activos se pueden mezclar a temperatura ambiente para una aplicación inmediata. Dijo Mikos.

"Esto es importante no solo por la facilidad de preparación y síntesis, pero 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 de altas temperaturas o el uso de disolventes orgánicos ".

Los experimentos con biomoléculas de cartílago y hueso mostraron cómo los reticulantes hechos de un polímero soluble pueden unir péptidos pequeños o moléculas grandes, como componentes de la matriz extracelular específicos de tejido, simplemente mezclándolos en agua con un catalizador. A medida que el gel inyectado se hincha para llenar el espacio dejado por un defecto tisular, las moléculas incrustadas pueden interactuar con las células madre mesenquimales del cuerpo, atrayéndolos para sembrar un nuevo crecimiento. A medida que el tejido nativo puebla el área, el hidrogel puede degradarse y eventualmente desaparecer.

"Con nuestros hidrogeles anteriores, Por lo general, necesitábamos tener un sistema secundario para administrar las biomoléculas para producir una reparación tisular de manera efectiva, "Dijo Guo." En este caso, nuestra gran ventaja es que incorporamos directamente esas biomoléculas para el tejido específico en el propio reticulante. Luego, una vez que inyectamos el hidrogel, las biomoléculas están justo donde deben estar ".

Para hacer que la reacción funcione, los investigadores dependían de una variante de la química del clic, lo que facilita el montaje de módulos moleculares. Los catalizadores de química de clic no suelen funcionar en agua. Pero con la útil guía del químico y coautor de Rice Paul Engel, se decidieron por un catalizador a base de rutenio biocompatible y soluble.

"Hay un catalizador específico a base de rutenio que podemos usar, "Dijo Guo." Otros a menudo son citotóxicos, o están inactivos en condiciones acuosas, o es posible que no funcionen con el tipo específico de alquino del polímero.

"Este catalizador en particular funciona en todas esas condiciones, es decir, condiciones que son muy leves, acuoso y favorable a las biomoléculas, ", dijo." Pero todavía no se había utilizado para biomoléculas ".