Gli idrogel, reti polimeriche ad alto contenuto di acqua, possono agire come imitatori dei tessuti, fornendo le condizioni per una coltura vitale di cellule incorporate, con varie applicazioni nell'ingegneria biomedica come l'ingegneria dei tessuti e la medicina rigenerativa.
Le reti di idrogel sono spesso formate da polimeri che modificano chimicamente, come l'acido ialuronico, un polimero presente nella matrice extracellulare che circonda le cellule, con altre molecole, come il norbornene, per formare una rete polimerica reticolata. Metodi pubblicati in precedenza accoppiavano il norbornene all'acido ialuronico utilizzando dimetilsolfossido, un solvente organico pericoloso sia per l'ambiente che per l'utente.
I ricercatori dell'Università del Michigan hanno sviluppato un nuovo percorso di sintesi per modificare l'acido ialuronico con norbornene da utilizzare negli idrogel utilizzando un agente di accoppiamento idrosolubile, DMTMM, eliminando la necessità di solventi organici dannosi.
I risultati dello studio sono pubblicati in Carbohydrate Polymer Technologies and Applications .
"Eliminando la necessità di solventi organici dannosi per le cellule, abbiamo sviluppato una sintesi che è più adatta per le applicazioni di ingegneria dei tessuti", ha affermato Eleanor Plaster, dottoranda in ingegneria biomedica e prima autrice dello studio.
Oltre ad aumentare la sostenibilità della sintesi dell'idrogel, il nuovo percorso di sintesi riduce il tempo di reazione e purificazione necessario per ottenere il prodotto. Mentre i metodi precedenti che utilizzavano il dimetilsolfossido richiedevano una reazione in più fasi e diverse settimane di purificazione, il metodo DMTMM avviene in un unico passaggio e richiede solo due o tre giorni di purificazione.
"Il nostro metodo di sintesi recentemente sviluppato aumenta la facilità di produzione, consentendo ai laboratori di produrre il proprio polimero in modo più efficiente. Potrebbe anche consentire ad altri gruppi non precedentemente attrezzati per sintetizzare questo polimero di eseguire la reazione da soli invece di esternalizzarlo", ha affermato Plaster. /P>
L'uso di un agente di accoppiamento a base d'acqua aumenta anche l'applicabilità per l'uso in applicazioni biomediche, poiché i solventi organici non sono compatibili con le cellule. I ricercatori hanno confermato che le cellule sono vitali nell'acido ialuronico modificato con norbornene sintetizzato utilizzando DMTMM, consentendo a questo materiale di essere utilizzato per colture cellulari per applicazioni di ingegneria tissutale.
"Il percorso di sintesi che Eleanor ha aperto la strada nel nostro laboratorio non solo accelera in modo significativo il processo di ricerca, ma ha anche un'applicabilità ad ampio raggio su vari polimeri e modifiche. Sono entusiasta di testimoniare le direzioni future verso cui indirizzerà questa ricerca", ha affermato l'autore corrispondente. Claudia Loebel, assistente professore di scienza e ingegneria dei materiali.
Ulteriori informazioni: Eleanor M. Plaster et al, sintesi mediata da DMTMM di polimeri di acido ialuronico modificati con norbornene per sondare le interazioni cellula-idrogel, Tecnologie e applicazioni dei polimeri di carboidrati (2023). DOI:10.1016/j.carpta.2023.100360
Fornito dal College of Engineering dell'Università del Michigan
