Fabbricazione di microgel di chitosano-genipina a grandezza controllata e priva di emulsioni per applicazioni di ingegneria tissutale

Sommario

Il presente protocollo descrive un metodo non basato sull'emulsione per la fabbricazione di microgel di chitosano-genipina. La dimensione di questi microgel può essere controllata con precisione e possono mostrare gonfiore dipendente dal pH, degradarsi in vivo ed essere caricati con molecole terapeutiche che rilasciano nel tempo in modo sostenuto, rendendoli altamente rilevanti per le applicazioni di ingegneria tissutale.

Abstract

I microgel di chitosano sono di notevole interesse nell'ingegneria tissutale grazie alla loro vasta gamma di applicazioni, al basso costo e all'immunogenicità. Tuttavia, i microgel di chitosano sono comunemente fabbricati utilizzando metodi di emulsione che richiedono risciacqui con solvente organico, che sono tossici e dannosi per l'ambiente. Il presente protocollo presenta un metodo rapido, non citotossico e non basato su emulsioni per la fabbricazione di microgel di chitosano-genipina senza la necessità di risciacqui con solvente organico. I microgel qui descritti possono essere fabbricati con un controllo preciso delle dimensioni. Mostrano un rilascio prolungato di biomolecole, rendendole altamente rilevanti per l'ingegneria tissutale, i biomateriali e la medicina rigenerativa. Il chitosano è reticolato con genipina per formare una rete di idrogel, quindi passato attraverso un filtro a siringa per produrre i microgel. I microgel possono essere filtrati per creare una gamma di dimensioni e mostrano gonfiore dipendente dal pH e si degradano nel tempo enzimaticamente. Questi microgel sono stati impiegati in un modello di lesione della piastra di crescita del ratto e hanno dimostrato di promuovere una maggiore riparazione del tessuto cartilagineo e di mostrare una completa degradazione a 28 giorni in vivo. Grazie al loro basso costo, all'elevata praticità e alla facilità di fabbricazione con materiali citocompatibili, questi microgel di chitosano presentano una tecnologia entusiasmante e unica nell'ingegneria tissutale.

Introduzione

La piastra di crescita, nota anche come physis, è la struttura cartilaginea situata alla fine delle ossa lunghe che media la crescita nei bambini. Se la piastra di crescita si ferisce, può formarsi un tessuto di riparazione noto come "barra ossea", che interrompe la crescita normale e può causare difetti di crescita o deformità angolari. I dati epidemiologici hanno dimostrato che il 15%-30% di tutte le lesioni scheletriche infantili sono correlate alla piastra di crescita. La formazione di barre ossee si verifica fino al 30% di queste lesioni, rendendo le lesioni della piastra di crescita e il loro trattamento associato un problema di manifesta....

Protocollo

Tutte le procedure per gli animali sono state approvate dal Comitato istituzionale per la cura e l'uso degli animali dell'Università del Colorado di Denver. Per il presente studio sono stati utilizzati ratti Maschi Sprague-Dawley di 6 settimane. Il modello di lesione della piastra di crescita del ratto è stato creato a seguito di un rapporto^{precedentemente pubblicato 30}.

1. Preparazione del polimero chitosano

1. Ottenere chitosano purificato e liofilizzato a basso peso molecolare (LMW) da fonti disponibili in commercio (vedi Tabella dei materiali).
2. Aggiungere 495 ml ....

Risultati

Il successo della fabbricazione di microgel di chitosano si basa sulla reazione di reticolazione tra genipina e chitosano, in particolare coinvolgendo le ammine sulle catene polimeriche di chitosano. A differenza di altre tecniche di fabbricazione di microgel, questo metodo non richiede emulsioni o risciacqui con solvente e può essere condotto rapidamente e facilmente con attrezzature economiche. Un indicatore distintivo per la fabbricazione di microgel di successo è il distinto cambiamento di colore dal bianco sporco al.......

Discussione

I microgel sono stati ampiamente studiati negli ultimi anni a causa del loro alto livello di applicabilità per vari scopi, come la somministrazione di farmaci o l'incapsulamento cellulare⁹. La facilità di produzione di costrutti di biomateriali su microscala è di notevole rilevanza nell'ingegneria tissutale, in quanto consente ai ricercatori di sviluppare strategie basate sull'idrogel a una dimensione e una scala temporale specifiche. Tuttavia, la maggior parte dei metodi per fabbricare microgel d.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Acido acetico	SigmaAldrich	AX0073
BD Siringa Luer-Lock	Fisher Scientific	14-823-16E
Bü chner Imbuto	Fisher Scientific	FB966F	100 mm di diametro
Chitosano (basso peso molecolare)	SigmaAldrich	448869	75-80% di deacetilazione
Membrana per dialisi Tubo	Fisher Scientific	08-670-5C	3500 MWCO
Etanolo	SigmaAldrich	493538
Genipin	SigmaAldrich	G4796
Heracell 150i Incubatore	ThermoFisher	50116047
Parafilm	Fisher Scientific	13-374-12
Umano ricombinante SDF-1a	Peprotech	300-28A
Umano ricombinante TGF-b3	Peprotech	100-36E
Carta da filtro Whatman Grado 540	SigmaAldrich	Z241547	8 mm Dimensione dei pori
Carta da filtro Whatman Grado 541	SigmaAldrich	WHA1541055	22 mm di dimensione dei pori
Whatman Carta da filtro Grado 542	SigmaAldrich	WHA1542185	2,7 mm di dimensione dei pori
Setaccio in rete metallica	McMaster-Carr	9317T86	No. 100 Mesh