المواد الحيوية عن طريق الحقن هي تلك التي يمكن أن يتم تسليم مريح في الجسم كسائل وترسيخ في الموقع. وقد طبقت هذه المواد على نطاق واسع في الطب التجديدي، حيث يتم استخدامها لتوصيل الخلايا مغلفة لموقع المتضررين 1-4 ويكون بمثابة المصفوفة خارج الخلية مؤقتة ثلاثية الأبعاد للخلايا 5. بالنسبة للمريض، الحيوية عن طريق الحقن هي مفيدة لأن العمليات الجراحية لزرع هي الحد الأدنى الغازية والصلبة مرحلة يمكن ملء شكل غير منتظم عيوب الأنسجة، مما يلغي الحاجة لزراعة ذي الحجم المخصص.
Injectability لا يمكن أن يتحقق من خلال مجموعة متنوعة من الآليات. عوامل خارجية، مثل درجة الحموضة، وقد تم التحقيق بمثابة نقطة انطلاق لتشكيل المواد الهلامية التي تغلف الخلايا والجزيئات الحيوية النشطة 6-8. ومع ذلك، ودرجة الحموضة قد لا تكون على الزناد الأكثر ملائمة للاستخدام في جميع البيئات الفسيولوجية. ألترنا التقليدي آخرTIVE لتحقيق injectability يستخدم في الموقع البلمرة الكيميائية أو يشابك. وضعت مجموعة نظام الأكسدة القابلة للذوبان في الماء يتكون من فوق كبريتات الأمونيوم وN، N، N '، N' -tetramethylethylenediamine واستخدامها للتفاعل macromers يتكون من غليكول البولي إيثيلين والبولي (البروبيلين) غليكول 9،10. crosslinked زان وآخرون. 11 شبكات الشيتوزان البولي فينيل الكحول عن طريق الحقن المتقدمة مع غلوتارالدهيد. في مثل هذه الأنظمة، يجب النظر في السمية الخلوية من المكونات المتفاعلة، خاصة بالنسبة للتطبيقات التي تنطوي على تغليف الخلايا. أيضا، يمكن أن البلمرة الطاردة للحرارة ينتج درجة حرارة عالية كافية لتقديم تنازلات الأنسجة المحيطة، والتي تم الإبلاغ عن العظام البوليمر يعزز 12،13.
لا يزال تم وضع أنظمة البوليمر عن طريق الحقن الأخرى التي تظهر على التغيير من السائل إلى الحالة الصلبة مع درجة الحرارة كما الزناد. ما يسمى نظم thermogelling، وهذه هي aqueoلنا البوليمر الحلول التي لا تتطلب التحفيز الكيميائي، أحادية، أو crosslinkers لتحقيق في تشكيل الوضع الطبيعي 14. بدلا من ذلك، مرحلة انتقالية وعادة ما تحدث بالقرب درجة الحرارة الفسيولوجية الحث على تشكيل شبكة ثلاثية الأبعاد crosslinked جسديا. Poloxamers مثل Pluronic F127 هي من بين البوليمرات الأكثر دراسة على نطاق واسع لthermogelling تسليم المخدرات 15-17 وخلية التغليف 18،19. ومع ذلك، فمن المقبول تماما أن هذه المواد الهلامية تفتقر إلى الاستقرار في الظروف الفسيولوجية. وقد أظهرت الدراسات زيادة الاستقرار باستخدام موسعات سلسلة 20 أو crosslinkers الكيميائي 21،22. ومع ذلك، فإن استخدام هذه الكواشف قد تحد من إمكانات المواد لتغليف الخلايا.
بولي (N-isopropylacrylamide) هو thermogelling البوليمر الاصطناعية التي حظيت باهتمام كبير في هندسة الأنسجة والمخدرات تسليم 14. المحاليل المائية للبولي (N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm) تبدي درجة حرارة المحلول أقل الحرجة (LCST)، وعادة ما تحدث في جميع أنحاء 32-34 درجة مئوية 23،24. تحت LCST والماء يرطب سلاسل PNIPAAm. فوق درجة حرارة التحول، البوليمر يصبح مسعور، مما أدى إلى مرحلة الفصل المثير 25-27 وتشكيل هلام الصلبة دون استخدام أحادية السامة أو crosslinkers. ومع ذلك، homopolymers PNIPAAm يحمل خصائص المرونة الفقيرة وعقد شرب القليل من الماء في درجة حرارة الفسيولوجية بسبب للا مائية 28. في هذا العمل، نختار لدمج سلفات تساهمي في شبكة PNIPAAm، والذي يوفر إمكانية التحلل الأنزيمي 29، والنشاط المضادة للالتهابات 30،31، وزيادة المياه وامتصاص العناصر الغذائية 32. تم إعداد بوليمرات PNIPAAm مع CS في مختبرنا من قبل البلمرة وNIPAAm مونومر بحضور-functionalized ميتاكريليت CS لتشكيل البوليمرات المطعمة (PNIPAAm-ز-CS). بيكause من منخفض الكثافة يشابك من البوليمرات، PNIPAAm-ز-CS يشكل حل لزجة في الماء عند RT وهلام مرونة في درجة حرارة الفسيولوجية بسبب LCST 29. تصبح الحلول البوليمر flowable مرة أخرى على تبريد تحت LCST بسبب انعكاس حالة من التحول.
لقد أثبتنا أن PNIPAAm-ز-CS لديه القدرة لتكون بمثابة سقالة هندسة الأنسجة، بسبب الخواص الميكانيكية التي يمكن أن تكون مصممة، التحلل، وcytocompatibility مع الكلى الجنينية البشرية (كلوة) 293 الخلايا 29. ومع ذلك، في بعض المناطق الحاملة، مثل القرص الفقري، يجب أن يكون السقالات هندسة الأنسجة القدرة على تشكيل واجهة كبيرة مع الأنسجة المحيطة القرص للقضاء على خطر التفكك 33. هذه الواجهة هي ضرورية أيضا لنقل كافية من القوة عبر واجهة بين الزرع والنسيج 33. في عملنا، ونحن قد علقتالمجهرية الدقيقة lginate في المحاليل المائية من PNIPAAm-ز-CS ووجدت أن دبق يموضع في المجهرية الدقيقة، والتي توفر التصاق مع الأنسجة المحيطة 34. في هذه الورقة، ونحن الخطوط العريضة الخطوات لإعداد thermogelling البوليمر لاصقة. تم تكييف التقنيات القياسية لتوصيف المواد الحيوية، التصوير الخلية، والمقايسات للبقاء على أن تأخذ في الاعتبار حساسية درجة حرارة من البوليمر والعودة إلى الوراء لمرحلة انتقالية. البوليمر عن طريق الحقن وصفها في هذه الورقة لديها امكانات واسعة لتسليم المخدرات وهندسة الأنسجة التطبيقات خارج تلك الموضحة في هذه الورقة. وعلاوة على ذلك، فإن أساليب توصيف الموصوفة هنا قد تكون قابلة للتطبيق لأنظمة thermogelling أخرى.