მეცნიერებმა პირველად შექმნეს საინექციო ჰიდროგელი, რომელიც წინასწარ აერთიანებს ქსოვილის სპეციფიკურ ბიოაქტიურ მოლეკულებს ახალი კროსლინკერების საშუალებით. აღწერილ ჰიდროგელს აქვს ძლიერი პოტენციალი ქსოვილის ინჟინერიაში გამოყენებისთვის
ქსოვილოვანი ინჟინერია არის ქსოვილებისა და ორგანოების შემცვლელების - სამგანზომილებიანი ფიჭური კონსტრუქციების განვითარება - ბუნებრივი ქსოვილების მსგავსი თვისებებით. ქსოვილების ინჟინერია მიზნად ისახავს ქსოვილების ფუნქციების აღდგენას, შენარჩუნებას ან გაძლიერებას ამ ბიოლოგიურად აქტიური ხარაჩოების გამოყენებით. სინთეტიკური ჰიდროგელური პოლიმერები აღიქმება, როგორც პერსპექტიული კანდიდატები, რათა უზრუნველყონ ასეთი მექანიკური ხარაჩოები მათი უნიკალური შემადგენლობისა და ბუნებრივ უჯრედგარე მატრიქსთან სტრუქტურული მსგავსების გამო. ჰიდროგელი მიბაძავს ქსოვილის გარემოს და ჰიდროგელებში არსებული ჯვარედინი ლინკერები ეხმარება მასალას შეინარჩუნოს თავისი სტრუქტურა მაშინაც კი, როცა მას დიდი რაოდენობით წყალი შთანთქავს. თუმცა, ამჟამად ხელმისაწვდომი ჰიდროგელი ბიოლოგიურად ინერტულია და, შესაბამისად, არ შეუძლია დამოუკიდებლად იმოქმედოს შესაბამისი ბიოლოგიური ფუნქციის განსახორციელებლად. ისინი საჭიროებენ თავსებადი ბიომოლეკულების დამატებას (მაგალითად, ზრდის ფაქტორები, წებოვანი ლიგანდები), რაც მათ ჰიდროგელების აუცილებელ ნაწილად აქცევს.
კვლევაში, რომელიც გამოქვეყნდა 11 ივნისს ქ მეცნიერება ავანსებიმეცნიერებმა შეიმუშავეს ახალი მოდულური საინექციო ჰიდროგელი, რომელიც იყენებს ჯვარედინი მაკავშირებელს სახელად PdBT - ბიოდეგრადირებადი ნაერთს - ჰიდროგელის პოლიმერის ჯვარედინი კავშირისთვის და ადიდებულმა, ბიოაქტიური ჰიდროგელის შესაქმნელად. PdBT აერთიანებს ბიოაქტიურ მოლეკულებს ჰიდროგელის ქიმიურ ჯვარედინი ლინკერებში მათი დამაგრებით. სპეციფიკური ბიომოლეკულები შეიძლება უბრალოდ შერეული იყოს PdBT-თან ოთახის ტემპერატურაზე და ამით ბიოაქტიური მოლეკულები გახდეს ჰიდროგელის ინტეგრირებული ნაწილი. პირველად შემუშავებულ ასეთ სისტემას აქვს უნარი დაუკავშირდეს ქსოვილის სპეციფიკურ ბიომოლეკულებს ოთახის ტემპერატურაზე, რათა ფუნქციონირდეს შემდგომში მეორადი ინექციის ან სისტემის საჭიროების გარეშე.
დამატებული ბიომოლეკულები რჩება ჰიდროგელზე მიმაგრებული და შეიძლება პირდაპირ სამიზნე ქსოვილში იყოს წარმოდგენილი. ეს ხელს უშლის დიფუზიას სამიზნე ზონის გარეთ, თავიდან აიცილებს არასასურველ შედეგებს, როგორიცაა ინაქტივაცია ან ქსოვილის ზედმეტი ზრდა. ექსპერიმენტები ჩატარდა ძვალზე და ხრტილზე სპეციფიკური PdBT მონომერების გამოყენებით ფუნქციონირების დამატების გზით ხრტილთან ასოცირებული ჰიდროფობიური N-კადჰერინის პეპტიდის და ჰიდროფილური ძვლის მორფოგენეტიკური პროტეინის პეპტიდის და ხრტილიდან მიღებული გლიკოზამინოგლიკანის, ქონდროიტინის სულფატის ჩართვის გზით. ეს ჰიდროგელის ნარევი შეიძლება პირდაპირ შეიყვანოთ სამიზნე ქსოვილში. ჰიდროგელში ჩართული ბიომოლეკულები შედის კონტაქტში მასპინძელი ქსოვილის სხეულის მეზენქიმურ ღეროვან უჯრედებთან და „აზიდავს“ მათ, რათა დაემატოს სამიზნე ზონას „დათესვის“ ან ახალი ზრდის დასაწყებად. როდესაც ახალი ქსოვილი იზრდება, ჰიდროგელი იშლება და ქრება.
მიმდინარე კვლევაში აღწერილი ახალი ჰიდროგელი შეიძლება მომზადდეს ოთახის ტემპერატურაზე დაუყოვნებელი გამოყენებისთვის და მისი მორგება სხვადასხვა ქსოვილისთვის. მარტივი მომზადების პროცესი ხელს უშლის ბიომოლეკულების თერმულ დეგრადაციას, რაც წინა ჰიდროგელების პრობლემა იყო, რადგან ეს გავლენას ახდენს მათ ბიოლოგიურ აქტივობაზე. ბიოაქტიური ჰიდროგელი ხელს უწყობს ძვლის, ხრტილის, კანის და სხვა ქსოვილების რეგენერაციას. ამ ახალ ტექნიკას, რომელიც იყენებს საინექციო ბიოაქტიურ ჰიდროგელს, რომელსაც აქვს ხელსაყრელი თვისებები, აქვს ძლიერი პოტენციალი ქსოვილის ინჟინერიაში გამოსაყენებლად.
***
{შეგიძლიათ წაიკითხოთ ორიგინალური კვლევითი ნაშრომი ციტირებულ წყარო(ებ)ის სიაში ქვემოთ მოცემულ DOI ბმულზე დაწკაპუნებით}
წყარო (ებ) ი
Guo JL და სხვ. 2019. მოდულური, ქსოვილისთვის სპეციფიკური და ბიოდეგრადირებადი ჰიდროგელის ჯვარედინი ლინკერები ქსოვილის ინჟინერიისთვის. მეცნიერების მიღწევები. 5 (6). https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw7396
