Name: De synthese van RGD-gefunctionaliseerde Hydrogels als een instrument voor therapeutische toepassingen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 30 s
Description: Leer de synthese van RGD-gefunctionaliseerde hydrogels voor weefselengineering met behulp van koper-gekatalyseerde cycloadditie en microgolf-geassisteerde polycondensatie. Deze methode verbetert celviabiliteit en opent mogelijkheden voor regeneratieve geneeskunde.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Auteurs danken Prof. Maurizio Masi voor een vruchtbare discussie en Miss Chiara Allegretti voor taal bewerken. onderzoek auteurs wordt ondersteund door Bando Giovani Ricercatori 2010 (Ministero della Salute GR-2010- 2312573).

Opmerking: De chemicaliën worden gebruikt zoals ontvangen. Lineair RGD wordt gekocht, maar het kan worden bereid met standaard Fmoc vaste fase peptidesynthese 16,19. Oplosmiddelen zijn van analytische kwaliteit. De dialyse vereist het gebruik van een membraan met Mw cut-off gelijk aan 3500 Da. De gesynthetiseerde verbindingen worden gekenmerkt door 1H NMR-spectra opgenomen op een 400 MHz spectrometer met chloroform (CDCI3) of deuteriumoxide (D2O) als oplosmiddelen en chemische verschuivingen worden weergegeven als δ waarden in ppm. Bovendien zijn hydrogels onderworpen FT-IR analyse met KBr pellet techniek en de fysische karakterisering omvat gelering studies vastgesteld met behulp van omgekeerde reageerbuis bij 37 ° C. 1. Synthese van 4-Azidobutanoyl Chloride 1 <ol><li> Los 500 mg 4-azidobutanoic zuur (3,90 mmol) in 10 ml dichloormethaan en 0,5 ml dimethylformamide. </li><li> Koel de oplossing bij 0 ° CMet behulp van een ijsbad. </li><li> Voeg 505 ul oxalylchloride (5,85 mmol) tot 5 ml dichloormethaan en voeg langzaam druppelsgewijs aan het reactiesysteem, onder roeren. </li><li> Na 1 uur bij 0 ° C met een ijsbad, op kamertemperatuur. </li><li> Verwijder het oplosmiddel onder verlaagde druk met een rotatieverdamper. </li><li> Karakteriseren het verkregen product door 1H-NMR spectroscopie, oplossen van het monster in CDCl3 16. </li></ol> 2. Synthese van RGD-azidederivaat 2 <ol><li> Los 50 mg van RGD (0,145 mmol) in 1 ml 1 M NaOH. </li><li> Los 24 mg van 1 (0,16 mmol) in 2 ml tetrahydrofuran. </li><li> Voeg alle RGD oplossing bij oplossing 1 druppelsgewijs bij 0 ° C met een ijsbad. </li><li> Keer terug naar kamertemperatuur en roer gedurende de nacht. </li><li> Voeg 1 ml 1 M HCl. </li><li> Verwijder het oplosmiddel onder verlaagde druk met een rotatieverdamper. </li><li> Kenmerkend zijn voor de OBTained product door 1H-NMR spectroscopie, oplossen van het monster in D2O 16. </li></ol> 3. PAA Acetyleenalkoholen Wijziging 3 <ol><li> Oplossen 200 mg 35% w / w PAA-oplossing (2,8 mmol) in 15 ml gedestilleerd water. </li><li> Voeg 15,4 mg propargylamine hydrochloride (0,20 mmol). </li><li> Oplossen van 42,8 mg 1-hydroxybenzotriazool hydraat (HOBt, 0,28 mmol) in 14 ml van een 1: 1 v / v acetonitril: wateroplossing gedestilleerd door verhitting tot 50 ° C. </li><li> Voeg alle HOBt oplossing PAA oplossing bij kamertemperatuur. </li><li> Voeg 53,6 mg ethyldimethylaminopropylcarbodiimide (EDC, 0,28 mmol) aan het reactiemengsel. </li><li> Met 1 M HCl om de pH op 5,5 en overnacht roeren het reactiesysteem bij kamertemperatuur. </li><li> Dialyseer de oplossing. Ontbinden 11,2 g natriumchloride in 2 liter gedestilleerd water en voeg 0,2 ml van 37% w / w HCl. Dialyseren de oplossing met behulp van een membraan met een Mw cut-off van 3,5 kDa. </li><li> Perform dialyse gedurende drie dagen. Wijzig de dialyseoplossing daags met 2 liter vers bereide gedestilleerd water dat 0,2 ml van 37% w / w HCl. </li><li> Bewaar de uiteindelijke oplossing bij -80 ° C. Lyofiliseren in een vriesdroger volgens de protocollen van de fabrikant. </li><li> Karakteriseren het gefunctionaliseerde polymeer met 1H-NMR spectroscopie, oplossen van het monster in D2O 16. </li></ol> 4. Synthese van PAA-RGD Polymer 4 <ol><li> Los op 78 mg PAA gemodificeerde alkyn 3 (1,083 mmol) in 10 ml gedestilleerd water. </li><li> Los 25 mg van de RGD azide 2 derivaat (0,0722 mmol) in 5 ml tetrahydrofuran. </li><li> Voeg alle RGD oplossing van de polymeeroplossing. </li><li> Voeg 2,2 mg koper jodide (0,0116 mmol) en 2,2 mg natriumascorbaat (0,0111 mmol). </li><li> Reflux het resulterende mengsel een nacht bij 60 ° C onder roeren. </li><li> Koel het mengsel tot 25 ° C. </li><li> Dialyze de oplossing. Ontbinden 11,2 g natriumchloride in 2 liter gedestilleerd water en voeg 0,2 ml van 37% w / w HCl. Dialyseren de oplossing met behulp van een membraan met een Mw cut-off van 3,5 kDa. </li><li> Uitvoeren dialyse gedurende drie dagen. Wijzig de dialyseoplossing daags met 2 liter vers bereide gedestilleerd water dat 0,2 ml van 37% w / w HCl. </li><li> Bewaar de uiteindelijke oplossing bij -80 ° C. Lyofiliseren in een vriesdroger volgens de protocollen van de fabrikant. </li><li> Karakteriseren het verkregen product door 1H-NMR spectroscopie, oplossen van het monster in D2O 16. </li></ol> 5. RGD-gefunctionaliseerde Hydrogel Synthesis <ol><li> Bereid de PBS. Oplossen 645 mg PBS zout in 50 ml gedestilleerd water. </li><li> Blend 40 mg carbomeer en 10 mg gefunctionaliseerde PAA 4 in 9 ml PBS (stap 5,1), bij kamertemperatuur tot volledige oplossing (30 min). </li><li> Voeg 400 mg van PEG aan de oplossing en blijf roeren gedurende 45 min. </li><li> Stop de roeren en laat het systeem te regelen voor 30 min. </li><li> Met 1 N NaOH om de pH op 7,4. </li><li> Tot 5 ml van het verkregen mengsel, voeg 25 mg agarose poeder. </li><li> Bestralen van het systeem met microgolfstraling op 500 W tot het kookpunt, gedurende een tijd gewoonlijk tussen 30 seconden en 1 minuut, en elektromagnetisch verwarmen tot 80 ° C. </li><li> Laat het mengsel blootgesteld aan kamertemperatuur tot de temperatuur daalt tot 50 ° C en voeg 5 ml PBS (stap 5,1), om een ​​oplossing met een 1 te verkrijgen: 1 volumetrische verhouding. </li><li> Bereid 12 multiwell plaat met stalen cilinders met een diameter van 1,1 cm. </li><li> Neem 500 ul aliquots van de oplossing en leg ze aan elke stalen cilinders. </li><li> Laat rusten gedurende 45 min tot volledige gelering van het systeem. </li><li> Verwijder de cilinders met een roestvrijstalen tang om de hydrogels te verkrijgen. </li></ol> 6. Laden van Therapeutische Tool (Drug of cellen) <ol><li> Herhaal steps 5,1-5,7. </li><li> Wanneer het mengsel (reeds sol state) 37 ° C bereikt, voeg 5 ml van de oplossing die de gewenste geneesmiddeloplossing of celkweek, teneinde een uiteindelijke systeem verkrijgen tegen een 1: 1 volumeverhouding. </li><li> Herhaal stap 5,9-5,12 polymere netwerken biocompounds fysiek ingesloten in de gel te verkrijgen. </li></ol> 7. Hydrogel karakterisering <ol><li> FT-IR analyse <ol><li> Na gelvorming, geniet een van de gesynthetiseerde hydrogels in 2,5 ml gedestilleerd water gedurende 24 uur. </li><li> Verwijder de waterige media waar de hydrogel is ondergedompeld en vries-droog met vloeibare N2. </li><li> Laminaat de hydrogel monster volgens KBr pellet techniek. <ol><li> Voeg een spatel vol KBr in een agaat mortier. Neem een ​​kleine hoeveelheid hydrogel monster (ongeveer 0,1-2% van de KBr bedrag of net genoeg te dekken het uiteinde van spatel) en meng met de KBr poeder. </li><li> Maal het mengsel totdat het poeder is fijn en homogeen is. &lt;/ Li&gt; <li> Gebruik de KBr pellet kit om de IR pellet. Druk het poeder met behulp van een handmatige laboratorium pers: gedurende 3 minuten bij een druk gelijk aan 5 ton en vervolgens gedurende 3 minuten bij een druk van 10 ton. </li><li> Laat de druk om de uiteindelijke pellet zo homogeen en doorzichtig in uiterlijk verkrijgen. Steek de pellet in de IR-sample houder en start het spectrum 16. </li></ol></li></ol></li><li> geleren Studies <ol><li> Vul 2 ml microcentrifugebuis met 900 pl PBS en equilibreren tot 37 ° C. </li><li> Voeg 100 ul van de bereide polymeeroplossing de hydrogel en incubeer bij 37 ° C. </li><li> Inverteer de buis en waarnemen als de gel bij 1, 2, 5, 10 en 20 min stromen. Noteer het tijdstip waarop de gel niet de geleringstijd doet stromen. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Slaughter, B. V., Khurshid, S. S., Fisher, O. Z., Khademhosseini, A., Peppas, N. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrogels+in+Regenerative+Medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Hydrogels in Regenerative Medicine.</a> Adv. Mater. 21 (32-33), 3307-3329 (2009).</li>
<li>Rossi, F., Perale, G., Papa, S., Forloni, G., Veglianese, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+options+for+drug+delivery+to+the+spinal+cord%5BTitle%5D)+AND+%22Expert+Opin.+Drug+Deliv%22%5BJournal%5D)">Current options for drug delivery to the spinal cord.</a> Expert Opin. Drug Deliv. 10 (3), 385-396 (2013).</li>
<li>Huebsch, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Harnessing+traction-mediated+manipulation+of+the+cell%2Fmatrix+interface+to+control+stem-cell+fate%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Harnessing traction-mediated manipulation of the cell/matrix interface to control stem-cell fate.</a> Nat. Mater. 9 (6), 518-526 (2010).</li>
<li>Mothe, A. J., Tam, R. Y., Zahir, T., Tator, C. H., Shoichet, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Repair+of+the+injured+spinal+cord+by+transplantation+of+neural+stem+cells+in+a+hyaluronan-based+hydrogel%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Repair of the injured spinal cord by transplantation of neural stem cells in a hyaluronan-based hydrogel.</a> Biomaterials. 34 (15), 3775-3783 (2013).</li>
<li>Khetan, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Degradation-mediated+cellular+traction+directs+stem+cell+fate+in+covalently+crosslinked+three-dimensional+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Degradation-mediated cellular traction directs stem cell fate in covalently crosslinked three-dimensional hydrogels.</a> Nat. Mater. 12 (5), 458-465 (2013).</li>
<li>Ashley, G. W., Henise, J., Reid, R., Santi, D. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrogel+drug+delivery+system+with+predictable+and+tunable+drug+release+and+degradation+rates%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Hydrogel drug delivery system with predictable and tunable drug release and degradation rates.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 110 (6), 2318-2323 (2013).</li>
<li>Rossi, F., van Griensven, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer+Functionalization+as+a+Powerful+Tool+to+Improve+Scaffold+Performances%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng.+Part+A%22%5BJournal%5D)">Polymer Functionalization as a Powerful Tool to Improve Scaffold Performances.</a> Tissue Eng. Part A. 20 (15-16), 2043-2051 (2014).</li>
<li>Gould, S. T., Darling, N. J., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Small+peptide+functionalized+thiol-ene+hydrogels+as+culture+substrates+for+understanding+valvular+interstitial+cell+activation+and+de+novo+tissue+deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomater%22%5BJournal%5D)">Small peptide functionalized thiol-ene hydrogels as culture substrates for understanding valvular interstitial cell activation and de novo tissue deposition.</a> Acta Biomater. 8 (9), 3201-3209 (2012).</li>
<li>Azagarsamy, M. A., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wavelength-Controlled+Photocleavage+for+the+Orthogonal+and+Sequential+Release+of+Multiple+Proteins%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Edit%22%5BJournal%5D)">Wavelength-Controlled Photocleavage for the Orthogonal and Sequential Release of Multiple Proteins.</a> Angew. Chem. Int. Edit. 52 (51), 13803-13807 (2013).</li>
<li>Larrañeta, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microwave-Assisted+Preparation+of+Hydrogel-Forming+Microneedle+Arrays+for+Transdermal+Drug+Delivery+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Macromol.+Mater.+Eng%22%5BJournal%5D)">Microwave-Assisted Preparation of Hydrogel-Forming Microneedle Arrays for Transdermal Drug Delivery Applications.</a> Macromol. Mater. Eng. 300 (6), 586-595 (2015).</li>
<li>Cook, J. P., Goodall, G. W., Khutoryanskaya, O. V., Khutoryanskiy, V. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microwave-Assisted+Hydrogel+Synthesis%3A+A+New+Method+for+Crosslinking+Polymers+in+Aqueous+Solutions%5BTitle%5D)+AND+%22Macromol.+Rapid+Comm%22%5BJournal%5D)">Microwave-Assisted Hydrogel Synthesis: A New Method for Crosslinking Polymers in Aqueous Solutions.</a> Macromol. Rapid Comm. 33 (4), 332-336 (2012).</li>
<li>Perale, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiple+drug+delivery+hydrogel+system+for+spinal+cord+injury+repair+strategies%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Control.+Release%22%5BJournal%5D)">Multiple drug delivery hydrogel system for spinal cord injury repair strategies.</a> J. Control. Release. 159 (2), 271-280 (2012).</li>
<li>Rossi, F., Perale, G., Storti, G., Masi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Library+of+Tunable+Agarose+Carbomer-Based+Hydrogels+for+Tissue+Engineering+Applications%3A+The+Role+of+Cross-Linkers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Polym.+Sci%22%5BJournal%5D)">A Library of Tunable Agarose Carbomer-Based Hydrogels for Tissue Engineering Applications: The Role of Cross-Linkers.</a> J. Appl. Polym. Sci. 123 (4), 2211-2221 (2012).</li>
<li>Frith, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+injectable+hydrogel+incorporating+mesenchymal+precursor+cells+and+pentosan+polysulphate+for+intervertebral+disc+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">An injectable hydrogel incorporating mesenchymal precursor cells and pentosan polysulphate for intervertebral disc regeneration.</a> Biomaterials. 34 (37), 9430-9440 (2013).</li>
<li>Kolb, H. C., Finn, M. G., Sharpless, K. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Click+chemistry%3A+Diverse+chemical+function+from+a+few+good+reactions%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Edit%22%5BJournal%5D)">Click chemistry: Diverse chemical function from a few good reactions.</a> Angew. Chem. Int. Edit. 40 (11), (2001).</li>
<li>Sacchetti, A., Mauri, E., Sani, M., Masi, M., Rossi, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microwave-assisted+synthesis+and+click+chemistry+as+simple+and+efficient+strategy+for+RGD+functionalized+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Tetrahedron+Lett%22%5BJournal%5D)">Microwave-assisted synthesis and click chemistry as simple and efficient strategy for RGD functionalized hydrogels.</a> Tetrahedron Lett. 55 (50), 6817-6820 (2014).</li>
<li>Ossipov, D. A., Hilborn, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Poly%28vinyl+alcohol%29-based+hydrogels+formed+by+%26%2334%3Bclick+chemistry%26%2334%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Poly(vinyl alcohol)-based hydrogels formed by &#34;click chemistry&#34.</a> Macromolecules. 39 (5), 1709-1718 (2006).</li>
<li>Truong, V., Blakey, I., Whittaker, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrophilic+and+Amphiphilic+Polyethylene+Glycol-Based+Hydrogels+with+Tunable+Degradability+Prepared+by+%26%2334%3BClick%26%2334%3B+Chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Hydrophilic and Amphiphilic Polyethylene Glycol-Based Hydrogels with Tunable Degradability Prepared by &#34;Click&#34; Chemistry.</a> Biomacromolecules. 13 (12), 4012-4021 (2012).</li>
<li>Hou, R. Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+synthetic+route+for+RGD+tripeptide%5BTitle%5D)+AND+%22Prep.+Biochem.+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">New synthetic route for RGD tripeptide.</a> Prep. Biochem. Biotechnol. 36 (3), 243-252 (2006).</li>
<li>Rossi, F., Chatzistavrou, X., Perale, G., Boccaccini, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+Degradation+of+Agar-Carbomer+Based+Hydrogels+for+Tissue+Engineering+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Polym.+Sci%22%5BJournal%5D)">Synthesis and Degradation of Agar-Carbomer Based Hydrogels for Tissue Engineering Applications.</a> J. Appl. Polym. Sci. 123 (1), 398-408 (2012).</li>
<li>Mauri, E., Rossi, F., Sacchetti, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tunable+drug+delivery+using+chemoselective+functionalization+of+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Sci.+Eng.+C%22%5BJournal%5D)">Tunable drug delivery using chemoselective functionalization of hydrogels.</a> Mater. Sci. Eng. C. 61, 851-857 (2016).</li>
<li>Joaquin, A., Peppas, N. A., Zoldan, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrogel+Polymer+Library+for+Developing+Induced+Pluripotent+Stem+Cell+Derived+Cardiac+Patches%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng.+Part+A%22%5BJournal%5D)">Hydrogel Polymer Library for Developing Induced Pluripotent Stem Cell Derived Cardiac Patches.</a> Tissue Eng. Part A. 20, S55-S55 (2014).</li>
<li>Rossi, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tunable+hydrogel-Nanoparticles+release+system+for+sustained+combination+therapies+in+the+spinal+cord%5BTitle%5D)+AND+%22Colloids+Surf.+B+Biointerfaces%22%5BJournal%5D)">Tunable hydrogel-Nanoparticles release system for sustained combination therapies in the spinal cord.</a> Colloids Surf. B Biointerfaces. 108, 169-177 (2013).</li>
<li>Kolb, H. C., Sharpless, K. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+growing+impact+of+click+chemistry+on+drug+discovery%5BTitle%5D)+AND+%22Drug+Discov.+Today%22%5BJournal%5D)">The growing impact of click chemistry on drug discovery.</a> Drug Discov. Today. 8 (24), 1128-1137 (2003).</li>
<li>Ossipov, D. A., Yang, X., Varghese, O., Kootala, S., Hilborn, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modular+approach+to+functional+hyaluronic+acid+hydrogels+using+orthogonal+chemical+reactions%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Commun%22%5BJournal%5D)">Modular approach to functional hyaluronic acid hydrogels using orthogonal chemical reactions.</a> Chem. Commun. 46 (44), 8368-8370 (2010).</li>
<li>Anderson, S. B., Lin, C. C., Kuntzler, D. V., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+performance+of+human+mesenchymal+stem+cells+encapsulated+in+cell-degradable+polymer-peptide+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">The performance of human mesenchymal stem cells encapsulated in cell-degradable polymer-peptide hydrogels.</a> Biomaterials. 32 (14), 3564-3574 (2011).</li>
<li>Caron, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+three+dimensional+biomimetic+hydrogel+to+deliver+factors+secreted+by+human+mesenchymal+stem+cells+in+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">A new three dimensional biomimetic hydrogel to deliver factors secreted by human mesenchymal stem cells in spinal cord injury.</a> Biomaterials. 75, 135-147 (2016).</li>
<li>Lee, J. W., Kim, H., Lee, K. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+spacer+arm+length+between+adhesion+ligand+and+alginate+hydrogel+on+stem+cell+differentiation%5BTitle%5D)+AND+%22Carbohyd.+Polym%22%5BJournal%5D)">Effect of spacer arm length between adhesion ligand and alginate hydrogel on stem cell differentiation.</a> Carbohyd. Polym. 139, 82-89 (2016).</li>
<li>Liu, Y., Fan, Z., Wang, Y., Yu, L. Controlled Release of Low Molecular Protein Insulin-like Growth Factor-1 through Self-Assembling Peptide Hydrogel with Biotin Sandwich Approach. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLiu%2C+Y+%22J.Biomed.+Eng%22">J.Biomed. Eng</a>. 32 (2), 387-392 (2015).</li>
</ol>

De auteurs verklaren dat er geen belangenconflict bestaat en dat ze geen enkele betaling hebben ontvangen ter voorbereiding van dit manuscript.

De PAA post-polymerisatiemodificatie met alkyngroepjes en de RGD functionarisering met de azidegroep garanderen de vorming van een stabiele binding tussen het polymeer en het peptide. Inderdaad dient triazool als een stijve verbindingseenheid tussen de koolstofatomen, bevestigd aan de 1,4 posities van de 1,2,3-triazoolring en het kan niet hydrolytisch of anderszins worden afgebroken. Bovendien is triazool uiterst moeilijk te oxideren en te reduceren, in tegenstelling tot andere cyclische structuren zoals benzeenoïden en ...

Hydrogelen driedimensionale netwerken gevormd door hydrofiele verknoopte polymeren, die natuurlijk of synthetisch, en gekenmerkt door een opvallende driedimensionale structuur. Deze apparaten zijn steeds aantrekkelijker in de biomedische gebied van drug delivery, tissue engineering, gen vervoerders en slimme sensoren 1,2. Inderdaad, het hoge watergehalte, evenals hun reologische en mechanische eigenschappen maken ze geschikte kandidaten zacht weefsel micromilieus nabootsen en ze doeltreffende instrumenten voor in water oplosbare cytokine of groeifactor levering. Een van de meest veelbelovende toepassing is als een injecteerbaar biomateriaal dragende cellen en bioactieve stoffen. Hydrogels kunnen celoverleving en controle stamcellen lot verbeteren door het houden en precies leveren van stamcellen regulerende signalen in een fysiologisch relevante manier, zoals waargenomen in in vitro en in vivo experimenten 3,4. De belangrijkste voordeel hiervan is de mogelijkheidgeïnjecteerde cellen in de zone van inoculatie (in situ) te handhaven, het minimaliseren van de hoeveelheid cellen die de stippellijn extravasates bladeren in de bloedsomloop stroom, migreren over het hele lichaam en verliest de goalmuur 5. De stabiliteit van de hydrogel driedimensionale netwerken vanwege de verknopingsplaatsen, gevormd door covalente bindingen of cohesieve krachten tussen de polymeerketens 6. In dit kader, orthogonale selectieve chemie toegepast op polymeerketens is een veelzijdige tool in staat om hydrogel voorstellingen 7 verbeteren. Inderdaad, kan de modificatie van polymeren met geschikte chemische groepen leiden tot goede chemische, fysische en mechanische eigenschappen te verschaffen levensvatbaarheid van de cellen en hun gebruik in weefselvorming verbeteren. Op dezelfde wijze, onder de technieken om cellen of groeifactoren laden in de gelmatrix, het gebruik van de RGD peptide maakt verbeteringen in celadhesie en overleving. RGD tripeptide is bestaandevan arginine, glycine en asparaginezuur, die veruit de meest effectieve en vaak werkzaam tripeptide vanwege zijn vermogen om meerdere celadhesie receptoren richten en de biologische gevolgen cel verankering, en de levensvatbaarheid 8,9. In dit werk, is de synthese van RGD-gefunctionaliseerd hydrogels bestudeerd met als doel het ontwerpen netwerken gekenmerkt door voldoende biochemische eigenschappen voor een gastvrije micro cel. Het gebruik van microgolfstraling in hydrogel synthese biedt een eenvoudige procedure om nevenreacties te minimaliseren en het verkrijgen van hogere reactiesnelheden en opbrengsten in een kortere tijdsperiode in vergelijking met de conventionele thermische processen 10. Deze methode niet zuiveringsstappen en opbrengsten steriele hydrogels vanwege de interactie van de polymeren en de afwezigheid van organisch oplosmiddel in het 11 reactiesysteem vereisen. Daarom verzekert hoge percentages RGD gekoppeld aan het polymeernetwerk, omdat er geen modcaties nodig zijn om het polymeer chemische groepen die deze gelvorming. Carboxylgroepen van PAA en carbomeer en hydroxylgroepen van PEG en agarose, geven aanleiding tot de hydrogel driedimensionale structuur door een polycondensatiereactie. De genoemde polymeren worden toegepast voor de synthese van hydrogelen in het ruggenmergletsel reparatie 12 behandelingen. Deze apparaten, zoals in eerdere werken 13,14, vertonen een hoge biocompatibiliteit en mechanische en fysisch-chemische eigenschappen die die van vele levende weefsels en thixotrope aard lijken. Bovendien blijven zij gelokaliseerd in situ op het gebied van de injectie. In dit werk worden PAA carboxylgroepen gemodificeerd met een alkynrest (figuur 1), en een RGD-azide verbinding gesynthetiseerd gebruikmakend van de reactiviteit van het tripeptide eindgroep NH2 met een vervaardigde chemische verbinding met de structuur (CH2) n - N 3 (&lt;strong&gt; Figuur 2). Vervolgens worden de gewijzigde PAA reageert met de RGD-azide vorm via CuAAC click reactie 15-17 (figuur 3). Het gebruik van een koper (I) -katalysator leidt tot belangrijke verbeteringen in zowel de reactiesnelheid en de regioselectiviteit. De CuAAC reactie wordt op grote schaal gebruikt in de organische synthese en in Polymer Science. Combineert een hoge efficiëntie en een hoge tolerantie voor de functionele groepen en het is beïnvloed door het gebruik van organische oplosmiddelen. Een hoge selectiviteit, een snelle reactietijd en een eenvoudige zuivering procedure laat het verkrijgen van stervormige polymeren, blokcopolymeren of kettingen enten gewenste delen 18. Deze klik strategie maakt het mogelijk om polymeren te wijzigen na polymerisatie de fysisch-chemische eigenschappen aanpassen aan biochemische uiteindelijke toepassing. De CuAAC experimentele omstandigheden gemakkelijk reproduceerbaar (de reactie is ongevoelig voor water, terwijl koper oxidatie minimaal optreden) en de aard vangevormd triazool zorgt voor stabiliteit van het product. Het gebruik van koper metaal kan worden beschouwd als een kritisch punt, vanwege de mogelijke toxische effect tegen cellen en in de biologische micro-omgeving, maar dialyse wordt gebruikt als een zuiveringswerkwijze om de volledige verwijdering van katalytische residuen mogelijk. Tenslotte PAA gemodificeerde RGD wordt gebruikt in de synthese hydrogel (figuur 4) en de fysisch-chemische eigenschappen van de resulterende netwerken worden onderzocht, teneinde de mogelijke functies van deze systemen cellen of geneesmiddelen dragers controleren. <img alt="Figuur 1" src="/files/ftp_upload/54445/54445fig1.jpg" /> Figuur 1: PAA gemodificeerd alkyn synthese van een schema van PAA functionalisering met alkyngroep;. &quot;n&quot; geeft de monomeren met carboxylgroep reageren met propargylamine. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54445/54445fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier om te bekijken</a>een grotere versie van deze figuur. <img alt="Figuur 2" src="/files/ftp_upload/54445/54445fig2.jpg" /> Figuur 2:.. RGD-azide synthese De synthese van RGD-azidederivaat <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54445/54445fig2large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a> <img alt="figuur 3" src="/files/ftp_upload/54445/54445fig3.jpg" /> Figuur 3: Klik reactie Scheme of klik reactie tussen RGD-azide derivaat en alkyn-PAA.. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54445/54445fig3large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a> <img alt="figuur 4" src="/files/ftp_upload/54445/54445fig4.jpg" /> Figuur 4: Hydrogel synthesis. RGD gefunctionaliseerde hydrogel synthese procedure. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54445/54445fig4large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>

<table><tbody><tr><td>Poly(acrylic acid) oplossing gemiddeld Mw ~100.000, 35 wt% in H2O</td><td>Sigma Aldrich</td><td>523925</td><td>CAS 9003-01-4</td></tr><tr><td>Poly(ethyleenglycol) 2.000</td><td>Sigma Aldrich</td><td>84797</td><td>CAS 25322-68-3</td></tr><tr><td>Carbomer 974P</td><td>Fagron</td><td>1387083</td><td></td></tr><tr><td>Agarose&nbsp;</td><td>Invitrogen Corp.</td><td>16500-500</td><td>UltraPure Agarose</td></tr><tr><td>RGD-peptide</td><td>abcam</td><td>ab142698</td><td></td></tr><tr><td>4-azidobutaanzuur</td><td>Aurum Pharmatech</td><td>Z-2421</td><td>&nbsp;CAS 54447-68-6</td></tr><tr><td>Oxalylchloride</td><td>Sigma Aldrich</td><td>O8801</td><td>CAS 79-37-8</td></tr><tr><td>Propargylamine hydrochloride 95%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P50919</td><td>CAS 15430-52-1</td></tr><tr><td>Koper(I)jodide</td><td>Sigma Aldrich</td><td>3140</td><td>CAS 7681-65-4</td></tr><tr><td>Natriumascorbinat</td><td>Sigma Aldrich</td><td>Y0000039</td><td>CAS 134-03-2</td></tr><tr><td>Fosfaatgebufferde zoutoplossing</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P4417</td><td></td></tr><tr><td>Dialysemembraan</td><td>Spectrum Laboratories, Inc.</td><td>132725</td><td>Spectra/Por 3 dialysemembraan&nbsp; Standaard RC-slang MWCO: 3,5 kD</td></tr></tbody></table>

de synthese van rgd-gefunctionaliseerde hydrogels als een instrument voor therapeutische toepassingen

The Synthesis of RGD-functionalized Hydrogels as a Tool for Therapeutic Applications

Het gebruik van polymeren als biomaterialen heeft aanzienlijke voordelen opgeleverd in therapeutische toepassingen. Met name de mogelijkheid om polymeerketens te modificeren en functioneel te maken met verbindingen die de biocompatibiliteit, mechanische eigenschappen of cellevensvatbaarheid kunnen verbeteren, maakt het ontwerp van nieuwe materialen mogelijk om aan nieuwe uitdagingen in de biomedische sector te voldoen. Met de functionele polymere strategieën is klikchemie een krachtig hulpmiddel om de celcompatibiliteit en eigenschappen voor geneesmiddelafgifte van polymere apparaten te verbeteren. Evenzo leidt de fundamentele behoefte van de biomedische wetenschap om steriele gereedschappen te gebruiken om mogelijke nadelige bijwerkingen, zoals toxiciteit of besmetting van de biologische omgeving, te voorkomen, tot een toenemende interesse in de microgolf-geassisteerde strategie.
De combinatie van klikchemie en de microgolf-geassisteerde methode is geschikt om biocompatibele hydrogels met gewenste functionaliteiten en verbeterde prestaties in biomedische toepassingen te produceren. Dit werk heeft tot doel RGD-gefunctioneerde hydrogels te synthetiseren. RGD (arginylglycylasparaginezuur) is een tripeptide dat celadhesie-eiwitten kan nabootsen en zich kan binden aan celoppervlaktereceptoren, waardoor een gastvrije micro-omgeving voor cellen binnen het 3D-polymere netwerk van de hydrogels wordt gecreëerd. RGD-functionalisatie vindt plaats door middel van Huisgen 1,3-dipolaire cycloadditie. Sommige PAA-carboxylgroepen worden gemodificeerd met een alkyngroep, terwijl RGD wordt gefunctioneerd met azidozuur als de terminale rest van de peptidesequentie. Ten slotte worden beide producten gebruikt in een kopergekatalyseerde klikreactie om het peptide permanent aan PAA te koppelen. Dit gemodificeerde polymeer wordt gebruikt met carbomer, agarose en polyethyleenglycol (PEG) om een ​​hydrogelmatrix te synthetiseren. De 3D-structuur wordt gevormd door een veresteringsreactie waarbij carboxylgroepen van PAA en carbomer en hydroxylgroepen van agarose en PEG betrokken zijn door microgolfgeassisteerde polycondensatie. De efficiëntie van het gelatiemechanisme zorgt voor een hoge mate van RGD-functionalisatie. Bovendien is de procedure om therapeutische verbindingen of biologische gereedschappen binnen dit gefunctioneerde netwerk te laden zeer eenvoudig en reproduceerbaar.

De PAA alkyn derivaat efficiënt gesynthetiseerd uit polyacrylzuur en propargylamine, zoals getoond in figuur 1 waarbij n labelt de monomeren waarvan de carboxylgroepen reageren met het amine. De identiteit van het product wordt bevestigd door 1H-NMR spectroscopie. Figuur 5 toont het 1H-NMR spectrum van PAA gemodificeerd met drievoudige binding. <img alt="figuur 5" src="/files/ftp_upload/54445/544...

We presenteren een protocol voor de synthese van RGD-gefunctionaliseerde hydrogels als apparaten voor cel- en geneesmiddelafgifte. De procedure omvat koper gekatalyseerde alkyn-azide cycloadditie (CuAAC) tussen alkyn-gemodificeerde polyacrylzuur (PAA) en een RGD-azide-derivaat. De hydrogels worden gevormd met behulp van microgolf-geassisteerde polycondensatie en hun fysisch-chemische eigenschappen worden onderzocht.

De synthese van RGD-gefunctionaliseerde Hydrogels als een instrument voor therapeutische toepassingen

The use of polymers as biomaterials has provided significant advantages in therapeutic applications. In particular, the possibility to modify and ...

Het algemene doel van deze methodologie is om op een zeer eenvoudige manier hydrogelen te synthetiseren voor toepassingen in tissue engineering. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen binnen het vakgebied van tissue engineering, zoals de mogelijkheid om een hoge celviabiliteit te behouden in driedimensionale celcultuursystemen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat we, door gebruik te maken van een snelle reactie, hydrogeelsystemen eenvoudig kunnen aanpassen om hun vermogen om cellen levensvatbaar te houden te verbeteren.De implicaties van deze techniek strekken zich uit tot de therapie van ruggenmergletsel, aangezien de in het steunstructuur geladen cellen het beschadigde weefsel kunnen herstellen. Deze methode kan namelijk diepgaand inzicht bieden in celtherapieën als regeneratieve geneeskunde en hun toepassing in diverse methodologieën. Het kan daarnaast worden toegepast in verschillende andere systemen, zoals bot, hart en kraakbeen.Om het RGD-azide-derivaat te synthetiseren, lost u 50 milligram RGD op in één milliliter een molar natriumhydroxide. Los vervolgens 24 milligram 4-azidobutanoyllchloride op in twee milliliters tetrahydrofuran. Voeg

the-synthesis-rgd-functionalized-hydrogels-as-tool-for-therapeutic

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Een bioprinter werd gebruikt om gevormde hydrogelen gebaseerd op een offer mal maken. De poloxamer mal werd opgevuld met een tweede hydrogel en vervolgens geëlueerd, waardoor holtes die gevuld waren met een derde hydrogel. Deze methode maakt gebruik van snelle elutie en goede bedrukbaarheid van poloxameer om complexe architecturen uit biopolymeren genereren.

Afdrukken warmteresponsieve Reverse Mallen voor de schepping van Patterned Hydrogelen Twee-component voor 3D Cell Culture

Deze video is een snelle, efficiënte methode om poly (ethyleenglycol) methacrylaat illustreren, waardoor keten polymerisaties en hydrogel synthese. Het zal laten zien hoe je methacrylamide functionaliteiten dezelfde wijze te introduceren in peptiden, detail gemeenschappelijke analytische methoden om functionalisering efficiëntie te beoordelen, suggesties voor het oplossen van problemen en geavanceerde aanpassingen, en tonen typische hydrogel karakterisering technieken.

Microgolven Functionalisering van poly (ethyleenglycol) en On-hars Peptiden voor gebruik in Chain Polymerisaties en Hydrogel Vorming

We beschrijven een sequentieel proces voor lichtgemedieerde vorming en daaropvolgende biochemische patroonvorming van synthetische hydrogelmatrices voor toepassingen in driedimensionale celcultuur. De constructie en modificatie van hydrogels met cytocompatibele fotoclick-chemie wordt gedemonstreerd. Bovendien worden eenvoudige technieken gepresenteerd om patronen te kwantificeren en observeren en de celviabiliteit binnen deze hydrogels te bepalen.

Light-gemedieerde Vorming en patroonvorming van hydrogels voor Cultuur van de Cel Applications

Protocollen zijn beschreven voor de fabrikatie van afbreekbaar thermoresponsive hydrogels op basis van het hydrazon cross-linking van polymere oligomeren op de schaal van de bulk, microscale, en nanoscale, de laatste voorbereiding van zowel de nanofibers als de gel nanodeeltjes.

Fabriceren van afbreekbaar Thermoresponsive Hydrogels op meerdere lengte schalen via reactieve extrusie, Microfluidics, zelf-assemblage en Electrospinning

Verschillende methoden voor het manipuleren van driedimensionale architectuur in hydrogels op basis van eiwitten zijn hier geëvalueerd met betrekking tot de eigenschappen van het materiaal. De macroporeuze netwerken zijn matiemaatschappij met een peptide cel-lijm, en hun haalbaarheid in celkweek wordt geëvalueerd met behulp van twee verschillende model cellijnen.

Gemakkelijke manipulatie van platforms in op basis van eiwitten Hydrogels voor cel cultuur toepassingen

Bij deze methode, wij gebruiken photopolymerization en klik op chemie technieken proteïne of peptide om patronen te creëren op het oppervlak van polyethyleenglycol (PEG) hydrogels, verstrekken geïmmobiliseerd bioactieve signalen voor de studie van cellulaire reacties in vitro .

Patronen van bioactieve eiwitten of peptiden op Hydrogel Fotochemie voor biologische toepassingen gebruiken

Actuele modellen van de cultuur van de dubbelgelaagde toegestaan niet voor functionele in vitro studies die in vivo microenvironments na te bootsen. Met behulp van polyethyleenglycol en een methode van zinkoxide templating, beschrijft dit protocol de ontwikkeling van een uiterst dunne biomimetische kelder membraan met afstembare stijfheid, porositeit en biochemische samenstelling die nauw samen van de Nabootsers van in vivo extracellulaire matrices.

Uiterst dunne Porated elastisch Hydrogels als biomimetische kelder membraan voor Dual cel cultuur

Dit protocol beschrijft de synthese en formulering van injecteerbare, supramoleculaire polymeer-nanodeeltjes (PNP) hydrogel biomaterialen. Toepassingen van deze materialen voor medicijnafgifte, biofarmaceutische stabilisatie en celencapsulatie en -levering worden gedemonstreerd.

Injecteerbare supramoleculaire polymeer-nanodeeltjes hydrogels voor cel- en medicijnafgiftetoepassingen

Het hier gepresenteerde protocol toont de synthese van een sterke klevende hydrogelgelatine o-nitrosobenzaldehyde (gelatine-NB). Gelatine-NB heeft een snel en efficiënt weefselhechtingsvermogen, dat een sterke fysieke barrière kan vormen om wondoppervlakken te beschermen, dus het zal naar verwachting worden toegepast op het gebied van biotechnologie voor letselherstel.

Synthese van sterke kleefhydrogel, gelatine O-nitrosobenzaldehyde

Hier presenteren we twee protocollen voor het inbedden van celvrije eiwitsynthesereacties in hydrogelmatrices op macroschaal zonder dat er een externe vloeibare fase nodig is.

Methoden voor het inbedden van celvrije eiwitsynthesereacties in hydrogels op macroschaal

Leer de synthese van RGD-gefunctionaliseerde hydrogels voor weefselengineering met behulp van koper-gekatalyseerde cycloadditie en microgolf-geassisteerde polycondensatie. Deze methode verbetert celviabiliteit en opent mogelijkheden voor regeneratieve geneeskunde.

De synthese van RGD-gefunctionaliseerde Hydrogels als een instrument voor therapeutische toepassingen

Meer video's verkennen