Como pescadores, Os bioengenheiros da Rice University estão pescando para sua captura diária. Mas sua isca, biomoléculas em uma estrutura de hidrogel, atrai células-tronco microscópicas em vez de peixes.

Esses, eles dizem, vai semear o crescimento de um novo tecido para curar feridas.

A equipe liderada pelo bioengenheiro da Brown School of Engineering, Antonios Mikos, e o estudante de graduação Jason Guo, desenvolveram módulos, hidrogéis injetáveis ​​aprimorados por moléculas bioativas ancoradas nos reticuladores químicos que dão estrutura aos géis.

Os hidrogéis para a cura têm sido até agora biologicamente inertes e requerem que fatores de crescimento e outras moléculas biocompatíveis sejam adicionadas à mistura. O novo processo torna essas moléculas essenciais parte do próprio hidrogel, especificamente os reticuladores que permitem que o material mantenha sua estrutura quando inchado com água.

Trabalho deles, relatado em Avanços da Ciência , destina-se a ajudar a reparar o osso, cartilagem e outros tecidos capazes de se regenerar.

Melhor de todos, o laboratório do arroz é personalizado, hidrogéis ativos podem ser misturados à temperatura ambiente para aplicação imediata, Disse Mikos.

“Isso é importante não apenas pela facilidade de preparação e síntese, mas também porque essas moléculas podem perder sua atividade biológica quando são aquecidas, ", disse ele." Este é o maior problema com o desenvolvimento de biomateriais que dependem de altas temperaturas ou do uso de solventes orgânicos. "

Experimentos com cartilagem e biomoléculas ósseas mostraram como reticuladores feitos de um polímero solúvel podem ligar pequenos peptídeos ou moléculas grandes, como componentes da matriz extracelular específicos do tecido, simplesmente misturando-os em água com um catalisador. À medida que o gel injetado incha para preencher o espaço deixado por um defeito no tecido, as moléculas incorporadas podem interagir com as células-tronco mesenquimais do corpo, atraindo-os para semear um novo crescimento. Conforme o tecido nativo povoa a área, o hidrogel pode se degradar e eventualmente desaparecer.

"Com nossos hidrogéis anteriores, normalmente precisávamos ter um sistema secundário para entregar as biomoléculas para produzir com eficácia o reparo do tecido, "Guo disse." Neste caso, nossa grande vantagem é que incorporamos diretamente essas biomoléculas para o tecido específico no próprio reticulador. Então, uma vez que injetamos o hidrogel, as biomoléculas estão exatamente onde precisam estar. "

Para fazer a reação funcionar, os pesquisadores dependiam de uma variante da química do clique, o que facilita a montagem de módulos moleculares. Os catalisadores da química do clique geralmente não funcionam na água. Mas com a orientação útil do químico e co-autor do arroz Paul Engel, eles se estabeleceram em um catalisador à base de rutênio biocompatível e solúvel.

"Há um catalisador específico à base de rutênio que podemos usar, "Disse Guo." Outros costumam ser citotóxicos, ou eles são inativos em condições aquosas, ou podem não funcionar com o tipo específico de alcino do polímero.

"Este catalisador em particular funciona sob todas essas condições - a saber, condições que são muito suaves, aquoso e favorável a biomoléculas, "disse ele." Mas ainda não tinha sido usado para biomoléculas. "