Niemieccy naukowy z Freiburga opracowali hydrożel do regeneracji tkanek, który może być dopasowany do każdej części ludzkiego ciała.
Nowy rodzaj żelu, który pomaga w prawidłowej regeneracji ludzkich ludzkich komórek został zaprojektowany przez profesora Prasada Shastri’ego z Institute of Macromolecular Chemistry. W badaniach uczestniczyli również studenci Aurelien Forget i Jon Christensen pod nadzorem Dr Steffen Lüdeke z Institute for Pharmaceutical Sciences.
Hydrożele wykonane z agarozy, są niczym innym jak cząsteczkowym polimerem wyprodukowanym z alg morskich. Hydrożele zapewniają ludzkim komórkom wiele cech środowiska ich życia jakim jest organizm człowieka. Żele agarozowe mogą służyć jako rusztowania dla komórek organizujących się w tkanki.
W artykule w czasopiśmie “Proceedings of National Academy of Sciences” profesor Shastri wraz ze współpracownikami wykazali, że zastosowanie hydrożelu wspomogło wzrost komórkowych struktur naczyń krwionośnych w niespotykanym tempie. Hydrożele mogą być wykorzystywane w przyszłości jako katalizatory gojenia uszkodzonych tkanek.
Na środowisko życia komórek w ciele człowieka składają się głównie z kolagen i polisacharydy. Zapewniają dostarczanie mechanicznych sygnałów do komórek, niezbędnych do przeżycia i prawidłowej organizacji tkanek, a zatem do regeneracji.
Żel, który tworzy rusztowanie (platformę) naśladuje środowisko naturalne organizmu. Szkielet musi być bardzo precyzyjnie odwzorowany, ze względu na różnice w fizycznych właściwościach w tkanek znajdujących się w ciele człowieka.
Zespół profesora Shastri’ego zmodyfikował agarozowy żel poprzez dodanie pozostałości kwasu karboksylowego do molekularnej struktury polimeru, aby optymalnie dopasować środowisko dla komórek.
Hydrofilowe hydrożele pęcznieją w wodzie. Zbudowane są z długich łańcuchów homopolimerów lub kopolimerów, połączonych ze sobą w różnych punktach, w wyniku czego tworzą trójwymiarową usieciowaną strukturę. Dodanie kwasu karboksylowego do szkieletu powoduje powstawanie polimerowych struktur wyglądających jak wstęgi. Dzięki temu wzrasta sztywność, co pozwala na dopasowanie hydrożelowego rusztowania do każdej części ludzkiego ciała.
Aby wykazać uniwersalność żelu naukowcy użyli komórek śródbłonka do regeneracji tkanki na zewnątrz ludzkiego ciała. Dzięki połączeniu odpowiednich cząsteczek, opracowali warunki, które wspomogły wzrost komórek śródbłonka. Powstałe struktury tkanek miały wysokość nawet kilkuset mikrometrów. Odkrycie to ma wielkie znaczenie w leczeniu uszkodzeń serca i tkanek mięśniowych.
“To naprawdę zadziwiające, że formowanie komórek śródbłonka w naszym żelu odbyło się bez żadnego wsparcia” – powiedział Shastri.
Miękkie karboksylowo-agarozowe żele zapewniają wyjątkowe warunki dla polaryzacji komórek śródbłonka. Zdolność do wywołania polaryzacji w środowisku syntetycznego polimeru jest unikalną cechą nowego żelu.
Źródło:
[1] Aurelien Forget, Jon Christensen, Steffen Lüdeke, Esther Kohlera, Simon Tobias, Maziar Matloubi, Ralf Thomann, and V. Prasad Shastri. (2013) Polysaccharide hydrogels with tunable stiffness and provasculogenic properties via alfa-helix to beta-sheet switch in secondary structure. Proc. Natl. Acad. Sci. USA Vol.110, no 32, doi: 10.1073/pnas.1222880110
[2] http://www.pnas.org/content/110/32/12887.full | 02.08.2013
[3] kapton-tape by Phillip Burgess (PaintYourDragon), flickr.com, CC BY 2.0