A Síntese de hidrogéis RGD-funcionalizado como uma ferramenta para aplicações terapêuticas

Resumo

Apresentamos um protocolo para a síntese de hidrogéis funcionalizados com RGD como dispositivos para liberação de células e fármacos. O procedimento envolve cicloadição de alcino-azida catalisada por cobre (CuAAC) entre ácido poliacrílico modificado com alcino (PAA) e um derivado RGD-azida. Os hidrogéis são formados por policondensação assistida por micro-ondas e suas propriedades físico-químicas são investigadas.

Resumo

O uso de polímeros como biomateriais tem proporcionado vantagens significativas em aplicações terapêuticas. Em particular, a possibilidade de modificar e funcionalizar cadeias poliméricas com compostos capazes de melhorar a biocompatibilidade, as propriedades mecânicas ou a viabilidade celular permite que o design de novos materiais enfrente novos desafios no campo biomédico. Com as estratégias de funcionalização de polímeros, a química do clique é uma ferramenta poderosa para melhorar a compatibilidade celular e as propriedades de entrega de medicamentos de dispositivos poliméricos. Da mesma forma, a necessidade fundamental da biomedicina de usar ferramentas estéreis para evitar potenciais efeitos colaterais adversos, como toxicidade ou contaminação do ambiente biológico, dá origem a um interesse crescente na estratégia assistida por micro-ondas.

A combinação de química de clique e o método assistido por micro-ondas é adequada para produzir hidrogéis biocompatíveis com as funcionalidades desejadas e melhores desempenhos em aplicações biomédicas. Este trabalho tem como objetivo sintetizar hidrogéis funcionalizados com RGD. O RGD (ácido arginilglicilaspártico) é um tripeptídeo que pode imitar proteínas de adesão celular e se ligar a receptores de superfície celular, criando um microambiente hospitaleiro para células dentro da rede polimérica 3D dos hidrogéis. A funcionalização do RGD ocorre por meio da cicloadição 1,3-dipolar de Huisgen. Alguns grupos carboxila PAA são modificados com uma porção alcina, enquanto o RGD é funcionalizado com ácido azido como resíduo terminal da sequência peptídica. Finalmente, ambos os produtos são usados em uma reação de clique catalisada por cobre para vincular permanentemente o peptídeo ao PAA. Este polímero modificado é usado com carbômero, agarose e polietilenoglicol (PEG) para sintetizar uma matriz de hidrogel. A estrutura 3D é formada devido a uma reação de esterificação envolvendo grupos carboxila de PAA e grupos carbômero e hidroxila de agarose e PEG por meio de policondensação assistida por micro-ondas. A eficiência do mecanismo de gelificação garante um alto grau de funcionalização RGD. Além disso, o procedimento para carregar compostos terapêuticos ou ferramentas biológicas dentro dessa rede funcionalizada é muito simples e reprodutível.

Introdução

Os hidrogéis são redes tridimensionais formadas por polímeros reticulados hidrófilos, que são naturais ou sintéticos, e caracteriza-se por uma estrutura tridimensional diferente. Estes dispositivos são cada vez mais atraente nos domínios biomédicos da entrega da droga, engenharia de tecidos, portadores do gene e sensores inteligentes ^1,2. Com efeito, o seu elevado teor de água, bem como as suas propriedades reológicas e mecânicas torná-los candidatos adequados para imitar microambientes dos tecidos moles e os tornam ferramentas eficazes para citocina solúvel em água ou entrega do factor de crescimento. Um dos usos mais promissor é como um biomaterial injec....

Protocolo

Nota: Os produtos químicos são utilizados como recebidos. Linear RGD é adquirida, mas ele pode ser preparado por síntese de péptidos em fase sólida de Fmoc padrão ^16,19. Os solventes são de grau analítico. A diálise requer a utilização de membranas com um M _W de corte igual a 3500 Da. Os compostos sintetizados são caracterizados por espectros de ¹ H RMN registados num espectrómetro de 400 MHz utilizando clorofórmio (CDCl ₃₎ ou óxido de deutério (D ₂ O), como solventes, e os desvios químicos são reportados como valores de ô em partes por milhão. Além disso, os hidrogéis são submetidas a análise por FT-IR utilizand....

Resultados

O derivado de alcino PAA é eficientemente sintetizados a partir do ácido poliacrílico e propargilamina, como mostrado na Figura 1 em que n rotula os monómeros cujos grupos carboxilo reagem com a amina. A identidade do produto é confirmada por ^1H-RMN espectroscopia. A Figura 5 mostra o ¹ H-RMN espectro de PAA modificada com ligação tripla.

Discussão

A modificação da pós-polimerização do PAA com porções de alcino e a funcionalização do RGD com o grupo azida garantem a formação de uma ligação estável entre o polímero e o peptídeo. De fato, o triazol serve como uma unidade de ligação rígida entre os átomos de carbono, ligada às posições 1,4 do anel 1,2,3-triazol e não pode ser clivado hidroliticamente ou de outra forma. Além disso, o triazol é extremamente difícil de oxidar e reduzir, ao contrário de outras estruturas cíclicas, como benzenóides e heterociclos aromático.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Solução de poli(ácido acrílico) média Mw ~100.000, 35% em peso em H2O	Sigma Aldrich	523925	CAS 9003-01-4
Poli(etilenoglicol) 2.000	Sigma Aldrich	84797	CAS 25322-68-3
Carbomeer 974P	Fagron	1387083
Agarose	Invitrogen Corp.	16500-500	UltraPure Agarose
RGD peptídeo	abcam	ab142698
ácido 4-azidobutanoico	Aurum Pharmatech	Z-2421	CAS 54447-68-6
Cloreto de oxalila	Sigma Aldrich	O8801	CAS 79-37-8
Cloridrato de propargilamina 95%	Sigma Aldrich	P50919	CAS 15430-52-1
Iodeto de cobre (I)	Sigma Aldrich	3140	CAS 7681-65-4
Ascorbato de sódio	Sigma Aldrich	Y0000039	CAS 134-03-2
Solução salina tamponada com fosfato	Sigma Aldrich	P4417
de Membrana de Diálise	, Inc.	132725	Membrana de Diálise Spectra/POR 3 Tubulação RC padrão MWCO: 3,5 kD

Laboratórios de Espectro