La sintesi di RGD-funzionalizzati idrogeli come strumento per applicazioni terapeutiche

Sommario

Presentiamo un protocollo per la sintesi di idrogel funzionalizzati con RGD come dispositivi per la somministrazione di cellule e farmaci. La procedura prevede la cicloaddizione alchino-azidica (CuAAC) catalizzata dal rame tra l'acido poliacrilico modificato con alchino (PAA) e un derivato RGD-azide. Gli idrogel sono formati utilizzando la policondensazione assistita da microonde e le loro proprietà fisico-chimiche sono studiate.

Abstract

L'uso dei polimeri come biomateriali ha fornito vantaggi significativi nelle applicazioni terapeutiche. In particolare, la possibilità di modificare e funzionalizzare catene polimeriche con composti in grado di migliorare la biocompatibilità, le proprietà meccaniche o la vitalità cellulare consente la progettazione di nuovi materiali per affrontare nuove sfide in campo biomedico. Con le strategie di funzionalizzazione dei polimeri, la click chemistry è un potente strumento per migliorare la compatibilità cellulare e le proprietà di somministrazione dei farmaci dei dispositivi polimerici. Allo stesso modo, la necessità fondamentale della biomedicina di utilizzare strumenti sterili per evitare potenziali effetti collaterali avversi, come la tossicità o la contaminazione dell'ambiente biologico, dà origine a un crescente interesse per la strategia assistita da microonde.

La combinazione della click chemistry e del metodo assistito da microonde è adatta per produrre idrogel biocompatibili con le funzionalità desiderate e prestazioni migliorate nelle applicazioni biomediche. Questo lavoro mira a sintetizzare idrogel funzionalizzati con RGD. RGD (acido arginilglicilaspartico) è un tripeptide in grado di imitare le proteine di adesione cellulare e legarsi ai recettori della superficie cellulare, creando un microambiente ospitale per le cellule all'interno della rete polimerica 3D degli idrogel. La funzionalizzazione di RGD avviene attraverso la cicloaddizione 1,3-dipolare di Huisgen. Alcuni gruppi carbossilici PAA sono modificati con una porzione alchinica, mentre l'RGD è funzionalizzato con l'acido azido come residuo terminale della sequenza peptidica. Infine, entrambi i prodotti sono utilizzati in una reazione a clic catalizzata dal rame per legare in modo permanente il peptide al PAA. Questo polimero modificato viene utilizzato con carbomer, agarosio e polietilenglicole (PEG) per sintetizzare una matrice di idrogel. La struttura 3D si forma a causa di una reazione di esterificazione che coinvolge i gruppi carbossilici da PAA e carbomero e i gruppi ossidrilici da agarosio e PEG attraverso la policondensazione assistita da microonde. L'efficienza del meccanismo di gelificazione garantisce un alto grado di funzionalizzazione RGD. Inoltre, la procedura per caricare composti terapeutici o strumenti biologici all'interno di questa rete funzionalizzata è molto semplice e riproducibile.

Introduzione

Gli idrogel sono reti tridimensionali formate da polimeri reticolati idrofili, che sono naturali o sintetici, e caratterizzata da una struttura tridimensionale distintivo. Questi dispositivi sono sempre più interessante nel campo biomedico di drug delivery, l'ingegneria dei tessuti, portatori del gene e sensori intelligenti ^1,2. Infatti, il loro elevato contenuto di acqua, come pure le proprietà reologiche e meccaniche li rendono idonei ad imitare microambienti tessuti molli e renderli strumenti efficaci per citochine idrosolubile o la crescita consegna fattore. Uno degli utilizzi più promettenti è come biomateriale iniettabile trasportano cellule e co....

Protocollo

Nota: Le sostanze chimiche sono utilizzate come ricevuto. Linear RGD è stato acquistato, ma può essere preparato in fase solida serie Fmoc peptide di sintesi ^16,19. I solventi sono di grado analitico. La dialisi richiede l'uso di membrane con un M _w pari a 3.500 Da cut-off. I composti sintetizzati sono caratterizzati da spettri ¹ H NMR registrati su uno spettrometro 400 MHz usando cloroformio (CDCl ₃₎ o ossido di deuterio (D ₂ O) come solventi e spostamenti chimici sono riportati come valori δ in parti per milione. Inoltre, idrogel sono sottoposti ad analisi FT-IR con tecnica KBr pellet e la loro caratterizza....

Risultati

Il derivato PAA alchino viene efficacemente sintetizzato da acido poliacrilico e propargylamine, come mostrato in Figura 1 dove n etichette monomeri i cui gruppi carbossilici reagire con l'ammina. L'identità del prodotto è confermata mediante spettroscopia ¹ H-NMR. La Figura 5 mostra la ¹ H-NMR Spettro di PAA modificato con triplo legame.

Discussione

La modifica post-polimerizzazione del PAA con frazioni alchine e la funzionalizzazione dell'RGD con il gruppo azidico garantiscono la formazione di un legame stabile tra il polimero e il peptide. Infatti, il triazolo funge da unità di collegamento rigida tra gli atomi di carbonio, attaccato alle posizioni 1,4 dell'anello 1,2,3-triazolico e non può essere scisso idroliticamente o in altro modo. Inoltre, il triazolo è estremamente difficile da ossidare e ridurre, a differenza di altre strutture cicliche come i benzenoidi e.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Soluzione di poli(acido acrilico) media Mw ~100.000, 35% in peso in H2O	Sigma Aldrich	523925	CAS 9003-01-4
Poli(glicole etilenico) 2.000	Sigma Aldrich	84797	CAS 25322-68-3
Carbomeer 974P	Fagron	1387083
Agarosio	Invitrogen Corp.	16500-500
Peptide ultrapuro di agarosio RGD	abcam	ab142698
acido 4-azidobutanoico	Aurum Pharmatech	Z-2421	CAS 54447-68-6
Cloruro di ossalile	Sigma Aldrich	O8801	CAS 79-37-8
Propargylamine cloridrato 95%	Sigma Aldrich	P50919	CAS 15430-52-1
Ioduro di rame (I)	Sigma Aldrich	3140	CAS 7681-65-4
Ascorbato di sodio	Sigma Aldrich	Y0000039	CAS 134-03-2
Soluzione salina tamponata con fosfato	Sigma Aldrich	P4417
della membrana per dialisi	, Inc.	Membrana per	dialisi 132725 Spectra/POR 3  Tubi RC standard MWCO: 3,5 kD

Laboratori di spettro