Comme les pêcheurs, Les bio-ingénieurs de l'Université Rice pêchent leurs prises quotidiennes. Mais leur appât, biomolécules dans un échafaudage d'hydrogel, attire les cellules souches microscopiques au lieu des poissons.

Ces, ils disent, va semer la croissance de nouveaux tissus pour guérir les plaies.

L'équipe dirigée par le bio-ingénieur de la Brown School of Engineering Antonios Mikos et l'étudiant diplômé Jason Guo ont développé des modules modulaires, des hydrogels injectables améliorés par des molécules bioactives ancrées dans les agents de réticulation chimiques qui donnent la structure aux gels.

Les hydrogels pour la cicatrisation étaient jusqu'à présent biologiquement inertes et nécessitent l'ajout de facteurs de croissance et d'autres molécules biocompatibles au mélange. Le nouveau procédé fait de ces molécules essentielles une partie de l'hydrogel lui-même, en particulier les agents de réticulation qui permettent au matériau de conserver sa structure lorsqu'il est gonflé d'eau.

Leur travail, signalé dans Avancées scientifiques , est destiné à aider à réparer l'os, cartilage et autres tissus capables de se régénérer.

Le meilleur de tous, le Rice lab est personnalisé, les hydrogels actifs peuvent être mélangés à température ambiante pour une application immédiate, dit Mikos.

"Ceci est important non seulement pour la facilité de préparation et de synthèse, mais aussi parce que ces molécules peuvent perdre leur activité biologique lorsqu'elles sont chauffées, " Il a dit. " C'est le plus gros problème avec le développement de biomatériaux qui reposent sur des températures élevées ou l'utilisation de solvants organiques. "

Des expériences avec des biomolécules cartilagineuses et osseuses ont montré comment les agents de réticulation constitués d'un polymère soluble peuvent lier de petits peptides ou de grandes molécules, comme les composants de la matrice extracellulaire tissu-spécifique, simplement en les mélangeant dans de l'eau avec un catalyseur. Au fur et à mesure que le gel injecté gonfle pour combler l'espace laissé par un défaut tissulaire, les molécules incorporées peuvent interagir avec les cellules souches mésenchymateuses du corps, les attirer pour semer une nouvelle croissance. Comme le tissu natif peuple la région, l'hydrogel peut se dégrader et finir par disparaître.

"Avec nos précédents hydrogels, nous avions généralement besoin d'un système secondaire pour fournir les biomolécules afin de produire efficacement la réparation des tissus, " dit Guo. " Dans ce cas, notre gros avantage est que nous incorporons directement ces biomolécules pour le tissu spécifique directement dans l'agent de réticulation lui-même. Ensuite, une fois que nous avons injecté l'hydrogel, les biomolécules sont là où elles doivent être."

Pour que la réaction fonctionne, les chercheurs dépendaient d'une variante de la chimie du clic, ce qui facilite l'assemblage des modules moléculaires. Les catalyseurs de chimie Click ne fonctionnent généralement pas dans l'eau. Mais avec les conseils utiles du chimiste Rice et co-auteur Paul Engel, ils se sont installés sur un catalyseur à base de ruthénium biocompatible et soluble.

"Il y a un catalyseur spécifique à base de ruthénium que nous pouvons utiliser, " dit Guo. " D'autres sont souvent cytotoxiques, ou ils sont inactifs dans des conditions aqueuses, ou ils pourraient ne pas fonctionner avec le type spécifique d'alcyne sur le polymère.

"Ce catalyseur particulier fonctionne dans toutes ces conditions, à savoir, des conditions très douces, aqueux et favorable aux biomolécules, " a-t-il dit. "Mais il n'avait pas encore été utilisé pour les biomolécules."