Üredo-pyrimidinones dayalı Molekülüstü hydrogelators makroskopik jel özellikleri ve pH değeri kullanılarak sol-jel anahtarlama davranışı üzerinde tam kontrol sağlar. Burada, domuz kalbi ilgili alanlarda doğrudan lokal uygulama için bir kateterle dağıtım sistemi yoluyla bir supramoleküler hydrogelator oluşturulması ve enjekte edilmesi için bir protokol mevcut.
Kayıp miyokardın rejenerasyonu nedeniyle kronik iskemik kalp yetmezliği artan oluşumu ve donör kalpleri sınırlı erişim gelecekteki tedaviler için önemli bir hedeftir. Kalbin işlevini kurtarmak için bir tedavi bir örneği, bir hidrojelden ilaçlar ve biyoaktif maddelerin lokal uygulama oluşur. Bu yazıda bir yöntem formüle ve non-invaziv ve yan özgü uzun, esnek kateter kullanılarak domuz kalbine bir ilaç yüklü hidrojel enjekte etmek tanıtıldı. bir kateter aracılığı ile 3-D elektromekanik haritalama ve enjeksiyon kullanımı miyokard yan özgü tedaviye olanak sağlar. Bu kateter ile uyumlu bir hidrojel sağlamak için, bir supramoleküler hidrojel, çevresel tetikleyici kullanılarak bir çözeltiyle durumuna bir jelden uygun bir geçiş arasında kullanılmıştır. Bazik pH'da, bu üreido-pirimidinon modifiye edilmiş poli (etilen glikol), enjekte edilebilir bir Newton sıvısı olarak işlev gören, fakat fizyolojik pH'da çözelti hızlı bir şekilde geçerBir jel. In vitro ve in vivo deneylerde, hem de burada mevcut Bunlar hafif bir sviçleme koşullar, büyüme faktörleri ve eksozom gibi biyoaktif ilaçlar ve biyolojik olarak aktif türler, dahil edilmesi için izin verir. in vitro deneyler jel ayarı için izin verir ve in vivo olarak daha sonra uygulamadan önce özellikleri serbest jel stabilitesi ve ilaç salım forehand gösterge, bir verir. Bu kombinasyon kullanılan biyolojik olarak aktif bileşiklere jel optimal ayarlamalara olanak tanır ve türler ve enjeksiyon sistemi.
Akut miyokard infarktüsü tedavisi önemli ölçüde sağkalım oranları gelişmiş olmasına rağmen, kronik iskemik kalp yetmezliği yaşlanan nüfusu ile ilerleyen önemli bir halk sağlığı sorunudur. 2030 yılında 1,2 prevalansı tahmini% 25 artışla ABD'de yaklaşık 6 milyon kalp yetmezliği hastaları vardır. Miyokard dokusunun İlk kaybı kardiyak remodeling yol açar ve sonuçta kronik kalp yetmezliği neden olur. Kalp transplantasyonu dışında, bu hasta grubu için gerçek bir tedavisi yoktur. Donör kalplerin artan eksiklik yeniden bu süreci tersine çevirmek için yeni mevcut tedaviler geliştirmek gerektiğini vurguluyor. Bu nedenle, gelecek tedaviler için bir hedef kayıp miyokardın yenilenme olduğunu.
Hidrojeller nedeniyle biyouyumluluk rejeneratif tıp alanında ilginç malzemeler ve dış tetikler 3 onların duyarlılığı. Enjekte hidrojeller reklamı teklifMinimal invaziv cerrahi 4 kullanımları olmayan enjektabl hidrojeller üzerinde vantajlar. Bu enjektabl hidrojeller çünkü fizyolojik koşullar 5 içindeki Anahtarlanabilme bir şırınga yoluyla uygulanan ve prensipte 6. yaklaşımlar kateter bazlı enjeksiyon için izin olabilir. Farklı stratejiler ya Sıcaklık, pH ve kesme kuvveti ile incelen davranış, 4,7,8 fiziksel çapraz bağlama için enjeksiyondan sonra kimyasal çapraz bağlama kadar, enjekte edilebilir maddeler için kullanılmaktadır. Birkaç sistemleri şırınga 9,10 üzerinden kolay enjekte edilebilirliği göstermekle birlikte, tam kateter uyumluluğu genellikle 6 gösterilememiştir.
Supramoleküler polimerlerden hazırlanan hidrojeller, çevresel tetikleyici 11 ile kovalent olmayan bir çözelti halinde bir jel uygun bir değiştirilebilir etkileşimleri ve tam tersi oluşturulur. Bundan başka, düşük molekül ağırlıklı ön-maddeleri kolay bir işlenebilirlik 12,13 izin </sup>. örneğin genellikle zordur gibi çeşitli biyolojik aktif bileşenler yanı sıra büyüme faktörleri işlemek için izin değiştirme için gerekli yumuşak koşullar.
Poli (etilen glikol) (PEG) göre su içinde supramoleküler geçici ağlar, üreido-pirimidinon (UPy) uç değiştirilmiş 14 parçalarını, biyomedikal uygulamaları ile birlikte kovalent olmayan etkileşimlerin yararları gösterilmiştir ve ilaç verme sistemi olarak kullanılmaktadır kalp 6 ve böbrek kapsülü 15 altında. Bu ağlar, bir hidrofobik cebi oluşturan alkil ara parçalarla sulu ortam korumalı UPy gruplarının dimerizasyonu ile oluşturulmaktadır. Üre hidrojen bağlama nano içine bu dimerlerin daha sonra istiflenmesini kolaylaştırır. PH ve sıcaklık jeller çözümler arasında geçiş yapmak için kullanılabilir şekilde bağlı UPy-UPy dimer tersine çevrilebilir etkileşim, örneğin tetikler. sentetik motifinin kullanılması sınavı için tarafından molekülü ve jel özellikleri tasarımı için izin verirPEG-zincirleri ve alkil aralama 14,16 ait ple ayar uzunluğu.
Ayrıca, çok sayıda biyolojik olarak aktif bileşenler basit bir şekilde örneğin, büyüme faktörleri ya da eksozom gibi ilaçlar ya da biyolojik olarak aktif türler ile, enjeksiyon öncesi supramoleküler hydrogelator solüsyonu karıştırılarak ilave edilebilir. Eksozomlar sitozolik türevlerini içeren küçük zar veziküllerdir. Birçok hücreleri tarafından salgılanan ve hücreler arası iletişime katılan. Kardiyomiyosit projenitör hücrelerinden türetilen Eksozomlar, kardiyak koruma 17 bir rol oynadığı düşünülmektedir.
Burada, formülasyonun protokolü tarif eder ve bu, bir biyoaktif supramoleküler hidrojel in vivo miyokardiyal enjeksiyon. In vitro deneyler, bu jel ayarlama sağlayan bir jel stabilitesi ve ilaç salım forehand bir gösterge üzerinde elde önce ve salıverme özelliklerini tarif edilmektedir in vivo olarak uygulanması.
Önemli bir sorun, biyoaktif bileşikler ile uyumlu bir çözelti tutarak uzun kateter aracılığıyla enjekte edilebilir bir çözelti elde etmektir. PH enjekte edilebilirliği artırmak için artırılması gerektiğini rağmen, bu tür büyüme faktörleri gibi biyoaktif bileşikler dikkatle ele alınmalıdır kırılgan moleküllerdir. Yakından bir biyolojik olarak aktif bileşenler ilave edilmeden önce pH 9.0 olup olmadığını teyit etmek hydrogelator ekledikten sonra, bir pH metre kullanılarak çözeltinin pH'ı izler. Başlangıçta, PBS başlangıç pH değerini ayarlamak için bir kaç kez doğru pH ile sona için gerekli idi. Bu görece viskoz çözüm ve uzun ince kateter Ayrıca, çünkü, büyük bir basınç düşüşü (enjeksiyon hızına bağlı olarak, 0.5 MPa sırasına göre) mevcuttur. Bu nedenle, özel bakım şırınga ile kateter arasındaki doğru bağlantıları seçiminde alınmalıdır. Elle tür kuvvetleri uygulamak gibi bir şırınga pompası destekler kontrollü enjeksiyon, zordur. İn vitrin vivo olarak bu dokuda doğal pH yapılır ise O deneyleri, çözelti, HCI ile çözelti nötralize edilerek jelleştirilebilmektedir edildi. Bu nedenle, pH bir aşma önlemek için HCI doğru miktarda eklenmesi önemlidir. bu asidin difüzyon, muhtemelen in vitro deneylerde hidrojel jelleşme sınırlayıcı bir faktördür; Bununla birlikte, in vivo olarak, sıvı doku nötralize yüksek bir temas yüzey alanına sahip olacaktır ki büyük olasılıkla sonuç, daha hızlı ve daha eşit bir şekilde jelleştirme konsantre asit damla damla eklenmesinden karşılaştırdık. Daha önce kullanılan yöntemler (0.5 saat saat 2 vs), 25 ile karşılaştırıldığında Ayrıca, jel anahtarlama çok daha hızlı bu hafif prosedüre olduğunu. Malzeme özelliklerinin geçiş için vücudun doğal pH değerini kullanarak geçiş, geri dönüşümlü hızlı olduğundan çok çekici, kateter içinde ortaya çıkar ve in vivo tam otomatik olamaz. Bu özellikler, örneğin termal swit göre avantajları vermekChable sıcaklık değişimlerine bağlı olarak bir kateter içinde jelleşme riski mevcutsa 26, sınırlı ışık girişi ve radikal oluşumu 27 ya da bir polimerizasyon başlatıcı birlikte-enjeksiyon gerektiren jeller için zor olan foto indüklemeli polimerizasyonunu gerektirir jeller jelleri ya accellerator 28.
Hidrojelden bir ilacın başarılı salma büyük ölçüde ilacın büyüklüğüne bağlıdır. Gösterildiği gibi, 1 hafta boyunca bir model protein yavaş yavaş salım büyüme faktörleri için iletim sistemleri olarak bu hidrojeller söz gösterirken, küçük moleküllü ilaç derhal salınır. Genel olarak, hidrojeller gibi proteinler, eksozom ve hücreler 29,30 gibi büyük nesneler için teslim aracı olarak daha umut vericidir.
3-D elektromekanik haritalama ve enjeksiyon işlemi gibi hidrojeller gibi çeşitli miyokard rejeneratif tedaviler için klinik geçerliliği kateter bazlı teslim yaklaşım sağlar. Addediğer cerrahi olmayan teslim tekniklerine göre bu teknolojinin d değeri mümkün normal enfarkte ve kış uykusuna miyokardiyumu ayırt etmek ve ilgi alanındaki tedaviler rehberlik yapma, tedavi planlaması olduğunu. Bu yaklaşımın gerekli teknik beceri ve zaman alıcı endişe ve pahalı prosedür 20 Dezavantajları. Miyokardiyal enfarktüs elektromekanik haritalama sunulan domuz modelinde biyoaktif supramoleküler UPy hidrojel kılavuzlu intramiyokardiyal enjeksiyonlar izledi. Rejeneratif tedaviler ile diğer kombinasyonlar in vitro test edilmesi ve in vivo gelişmekte olan bu alanda daha fazla başarı kazanmak için. Ayrıca, Püskürtülebilirlik ve sterilizasyon prosedürleri optimizasyonu başarıyla klinik ortamda bu yöntemi çevirmek için yapılması gereken var.
The authors have nothing to disclose.
Bu çalışma Milli Eğitim, Kültür ve Bilim (Gravity programı 024.001.035) Bakanlığı tarafından finanse edildi, Hollanda Bilimsel Araştırma Örgütü (NWO), Avrupa Araştırma Konseyi (FP7 / 2007-2013) ERC Hibe Anlaşması 308.045 ve içinde yürütülen LSH TKİ çerçeve. Biyomedikal Malzemeler enstitünün araştırma programının Proje P1.03 PENT bu araştırma formları bölüm, Hollanda Ekonomik İşler Bakanlığı tarafından ortaklaşa finanse edilmektedir. Hollanda Kalp Enstitüsü (- Bu proje icin tarafından desteklenmiştir www.icin.nl ) ve "Wijnand M. Pom Stichting". Yazarlar mRuby2 sağlamak için UPy-hydrogelator ve Remco Sanat sentezi için Henk Janssen ve Joris Engin teşekkür etmek istiyorum. Biz te için Bert Meijer, Tonny Bosman, Roxanne Kieltyka, Stijn Kramer, Joost Sluijter, IMO Hoefer, ve birçok yararlı tartışmalar için Frebus van Slochteren ve Marlijn Jansen, Joyce Visser, Grace Croft ve Martijn van Nieuwburg teşekkürchnical yardım.
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
1M HCl | |||
1M NaOH | |||
Polystyrene 24-wells plate | Falcon | 353047 | |
Amiodarone | Cordaron I.V. (Sanofini) | ||
Anton Paar Physica MCR501 | Anton Paar GmbH | Equipped with a parallel-plate geometry (25 mm) | |
Atropine | PCH | ||
Balloon ventilator | |||
Cary 50 Scan UV-Visible Spectrophotometer | Varian | ||
Cary Eclipse Fluorescence Spectrophotometer | Varian | ||
Defibrillation patches | |||
DMSO | Biosolve | 44705 | |
Endotracheal tube | Covidien | ||
Heparin | |||
Ketamine | Narketan 10 Vétoquinol | ||
Mapping catheter 115cm | Biosense Webster | ||
Midazolam | Actavis | ||
MilliQ | MD Milipore MilliQ Integral Water Purification System | ||
mRuby2 | |||
NaCl 0.9% 500cc | Braun | ||
NOGA guided Myostar injection catheter | Biosense Webster | ||
NOGA-RefStar EFO-patch | Biosense Webster | ||
Pancuronium bromide | |||
Parafilm | VWR | IKAA3801100 | |
PBS | Sigma Aldrich | P4417 | |
PET millicel | Millipore | PIEP12R48 | |
Pirfenidone | Sigma Aldrich | P2116 | Used from 100mM stock in DMSO |
Sodiumthiopental | Inresa | ||
Sufentanil | Sufentanil-Hameln | ||
Tegaderm | |||
UPy-PEG10k | |||
UV-Lamp | |||
Vet ointment | |||
Visipaque contrastfluid 100cc |