Summary
यहां प्रस्तुत प्रोटोकॉल एक मजबूत चिपकने वाला हाइड्रोजेल जिलेटिन ओ-नाइट्रोसोमोबेंज़ाल्डिहाइड (जिलेटिन-एनबी) के संश्लेषण को दर्शाता है। जिलेटिन-एनबी में तेजी से और कुशल ऊतक आसंजन क्षमता होती है, जो घाव की सतहों की रक्षा के लिए एक मजबूत शारीरिक बाधा बना सकती है, इसलिए इसे चोट की मरम्मत जैव प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में लागू होने की उम्मीद है।
Abstract
चिपकने वाली सामग्री बायोमेडिकल और ऊतक इंजीनियरिंग के क्षेत्र में लोकप्रिय बायोमैटेरियल्स बन गई है। हमारे पिछले काम में, हमने एक नई सामग्री प्रस्तुत की - जिलेटिन ओ-नाइट्रोसोबेंज़ाल्डिहाइड (जिलेटिन-एनबी) - जो मुख्य रूप से ऊतक पुनर्जनन के लिए उपयोग किया जाता है और कॉर्नियल चोट और सूजन आंत्र रोग के पशु मॉडल में मान्य किया गया है। यह एक नया हाइड्रोगेल है जो जैविक जिलेटिन को ओ-नाइट्रोसोबेंज़ाल्डिहाइड (एनबी) के साथ संशोधित करके बनाया गया है। जिलेटिन-एनबी को एनबी-सीओओएच के कार्बोक्सिल समूह को सक्रिय करके संश्लेषित किया गया था और 1-(3-डाइमिथाइलमिनोप्रोपिल)-3-एथिलकार्बोडिमाइड हाइड्रोक्लोराइड (ईडीसी) और एन-हाइड्रॉक्सीसुकिनिमाइड (एनएचएस) के माध्यम से जिलेटिन के साथ प्रतिक्रिया की गई थी। प्राप्त यौगिक को अंतिम उत्पाद उत्पन्न करने के लिए शुद्ध किया गया था, जिसे कम से कम 18 महीनों तक स्थिर रूप से संग्रहीत किया जा सकता है। एनबी में ऊतक पर -एनएच2 के लिए एक मजबूत आसंजन होता है, जो कई सी = एन बॉन्ड बना सकता है, इस प्रकार ऊतक इंटरफ़ेस के लिए जिलेटिन-एनबी के आसंजन को बढ़ा सकता है। तैयारी प्रक्रिया में एनबी-सीओओएच समूह के संश्लेषण, समूह के संशोधन, जिलेटिन-एनबी के संश्लेषण और यौगिक के शुद्धिकरण के लिए कदम शामिल हैं। लक्ष्य जिलेटिन-एनबी की विशिष्ट संश्लेषण प्रक्रिया का विस्तार से वर्णन करना और क्षति की मरम्मत के लिए जिलेटिन-एनबी के आवेदन को प्रदर्शित करना है। इसके अलावा, प्रोटोकॉल को अधिक लागू परिदृश्यों के लिए वैज्ञानिक समुदाय द्वारा उत्पादित सामग्री की प्रकृति को और मजबूत और विस्तारित करने के लिए प्रस्तुत किया गया है।
Introduction
हाइड्रोजेल एक प्रकार का त्रि-आयामी बहुलक है जो पानी की सूजन से बनता है। विशेष रूप से, एक बाह्य मैट्रिक्स से प्राप्त हाइड्रोगेल का व्यापक रूप से जैवसंश्लेषण और पुनर्योजी चिकित्सा के क्षेत्र में उपयोग किया जाता है क्योंकि इसकी उत्कृष्ट जैव-रासायनिकता और चिकित्सीय प्रभावशीलता1. गैस्ट्रिक अल्सर, न्यूरिटिस, मायोकार्डियल रोधगलन 2,3,4 और अन्य बीमारियों के उपचार के लिए हाइड्रोगेल की सूचना दी गई है। इसके अलावा, यह साबित हो गया है कि जिलेटिन-एनबी सूजन आंत्र रोग (आईबीडी) 5 में सूजन के परिणाम को बढ़ावा दे सकता है। पारंपरिक हाइड्रोगेल में गेलन गम, जिलेटिन, हाइलूरोनिक एसिड, पॉलीइथिलीन ग्लाइकोल (पीईजी), स्तरित, हाइड्रोफोबिक / हाइड्रोफिलिक, एल्गिनेट / पॉलीक्रिलामाइड, डबल नेटवर्क और पॉलीएम्होटेरिक हाइड्रोगेल6 शामिल हैं, जिनमें से सभी में अच्छी हिस्टोकम्पैटिबिलिटी और यांत्रिक गुण हैं। हालांकि, ये पारंपरिक हाइड्रोगेल पर्यावरण में नमी और हवा की चपेट में हैं। यदि वे लंबे समय तक हवा के संपर्क में रहते हैं, तो वे पानी खो देंगे और सूख जाएंगे; यदि वे लंबे समय तक पानी में डूबे रहते हैं, तो वे पानी को अवशोषित करेंगे और7 का विस्तार करेंगे, इस प्रकार उनके लचीलेपन और यांत्रिक कार्य को कम करेंगे। इसके अलावा, पारंपरिक हाइड्रोगेल के ऊतक आसंजन को बनाए रखना एकबड़ी चुनौती है।
इसके आधार पर, हमने एक नैनोस्केल हाइड्रोगेल जिलेटिन-एनबी को डिजाइन और संश्लेषित किया, जो एनबी (चित्रा 1) के साथ जैविक जिलेटिन को संशोधित करके गठित एक नया हाइड्रोगेल है। एनबी में ऊतक पर -एनएच2 के लिए एक मजबूत आसंजन क्षमता है, जो बड़ी संख्या में सी = एन बॉन्ड बना सकती है, इस प्रकार हाइड्रोगेल-ऊतक इंटरफ़ेस की चिपकने की क्षमता बढ़ जाती है। यह मजबूत आसंजन हाइड्रोगेल को ऊतक की सतह से दृढ़ता से चिपका सकता है, इस प्रकार एक नैनो-स्तरीय आणविक कोटिंग बना सकता है। टीम के पिछले अध्ययनों में, यह पुष्टि की गई है कि इस तरह के संशोधित हाइड्रोगेल कोटिंग ने ऊतक आसंजन9 में सुधार किया है; यह कॉर्नियल और आंतों के अंगों और ऊतकों का दृढ़ता से पालन कर सकता है और विरोधी सूजन, बाधा अलगाव और पुनर्जनन संवर्धन भूमिका निभा सकता है। लक्ष्य जिलेटिन-एनबी की विशिष्ट संश्लेषण प्रक्रिया को यहां विस्तार से पेश करना है, ताकि जिलेटिन-एनबी को क्षति की मरम्मत के अधिक परिदृश्यों में लागू किया जा सके। इसके अलावा, हम अन्य शोधकर्ताओं को अधिक अनुप्रयोग परिदृश्यों के अनुरूप इस सामग्री की प्रकृति को और मजबूत और विस्तारित करने के लिए प्रोत्साहित करते हैं।
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Protocol
सी 57बीएल /6 चूहों को झेजियांग यूनिवर्सिटी स्कूल ऑफ मेडिसिन सर रन रन शॉ अस्पताल से खरीदा गया था। न्यूजीलैंड खरगोशों को झेजियांग विश्वविद्यालय से खरीदा गया था। जानवरों को प्राकृतिक प्रकाश-अंधेरे चक्र की स्थिति में बनाए रखा गया था और स्वतंत्र रूप से भोजन और पीने का पानी दिया गया था। सभी प्रयोगात्मक प्रक्रियाओं को झेजियांग विश्वविद्यालय नैतिकता समिति मानक दिशानिर्देशों (जेडजेयू 20200156) और झेजियांग यूनिवर्सिटी स्कूल ऑफ मेडिसिन सर रन रन शॉ अस्पताल पशु देखभाल और उपयोग समिति के संस्थागत दिशानिर्देशों द्वारा नैतिक रूप से अनुमोदित किया गया था, जो प्रयोगशाला जानवरों की देखभाल और उपयोग के लिए एनआईएच गाइड (एसआरआरएसएच 202107106) के अनुरूप थे।
1. एनबी-सीओओएच का संश्लेषण
- पिछले अध्ययन 10 में प्रस्तावित प्रोटोकॉल के आधार पर 4-हाइड्रॉक्सी-3-(मेथॉक्सी-डी 3) बेंजाल्डिहाइड (8.90 ग्राम, 58.5 एमएम, 1.06 समकक्ष [ईक्यू]), पोटेशियम कार्बोनेट (10.2 ग्राम, 73.8 एमएम, 1.34 ईक्यू), और मिथाइल 4-ब्रोमोब्यूटिरेट (9.89 ग्राम, 55.0 एमएम,1.0 ईक्यू) तैयार करें। यौगिकों को 40 एमएल एन, एन-डाइमिथाइलफॉर्मामाइड (डीएमएफ) में घोलें और 16 घंटे के लिए परिवेश के तापमान पर हिलाएं।
- मिश्रण में 200 मिलीलीटर 0 डिग्री सेल्सियस पानी जोड़ें और कच्चे उत्पाद प्राप्त करने के लिए मिश्रण को अवक्षेपित करें।
- बार-बार डीएमएफ में कच्चे उत्पाद को घोलें और फिर पांच चक्रों के लिए अवक्षेपित करें। कच्चे उत्पाद को अवक्षेपित करें और प्रारंभिक उत्पाद प्राप्त करने के लिए इसे 2 घंटे के लिए 80 डिग्री सेल्सियस पर सुखाएं।
2. रासायनिक संशोधन और प्रसंस्करण
- मिथाइल 4-(4-फॉर्माइल-2-मेथॉक्सीफेनोक्सी मेथॉक्सीफेनिल) ब्यूटेनोइक एसिड मिथाइल एस्टर के इप्सो प्रतिस्थापन का प्रदर्शन करें जैसा कि नीचे वर्णित है।
- 70% नाइट्रिक एसिड (140 एमएल) के प्रीकूल्ड (-2 डिग्री सेल्सियस) घोल में धीरे-धीरे 9.4 ग्राम मिथाइल 4-(4-फॉर्माइल-2-मेथॉक्सीफेनोक्सी) ब्यूटेनोएट (37.3 एमएम, 1 ईक्यू) जोड़ें और 3 घंटे के लिए -2 डिग्री सेल्सियस पर हिलाएं।
नोट: नाइट्रेशन प्रतिक्रिया के तापमान के आधार पर, फॉर्माइल मोइटी का इप्सो प्रतिस्थापन होगा। - मिश्रण (~ 9.0 ग्राम) को 0 डिग्री सेल्सियस पानी के 200 एमएल के साथ फ़िल्टर करें, फिर एक ठोस उत्पाद को अवक्षेपित करने के लिए डीएमएफ में इसे शुद्ध करें।
- 90 डिग्री सेल्सियस और सूखे पर ट्राइफ्लोरोएसेटिक एसिड (टीएफए)/एच2ओ, 1: 10 वी / वी (100 एमएल) में ठोस उत्पाद को हाइड्रोलाइज करें। अंतिम मध्यवर्ती उत्पाद, एक सूखा पीला-पीला पाउडर प्राप्त करने के लिए 80 केपीए के तहत विलायक को हटा दें।
- टेट्राहाइड्रोफ्यूरान (टीएचएफ)/इथेनॉल, 1: 1 वी / वी (100 एमएल) में मध्यवर्ती उत्पाद (7.4 ग्राम, 23.8 एमएम, 1.0 ईक्यू) को भंग करें। फिर 0 डिग्री सेल्सियस पर धीरे-धीरे1.43 ग्राम एनएबीएच 4 (35.7 मिलीमीटर, 1.5 eq.) जोड़ें। 3 घंटे के बाद, एक वैक्यूम के तहत सभी सॉल्वैंट्स को हटा दें और अवशेषों को 1: 1 पानी और डाइक्लोरोमेथेन समाधान (प्रत्येक 50 एमएल) में निलंबित करें।
- जलीय परत से उत्पाद निकालने के लिए डाइक्लोरोमेथेन तैयार करें। कार्बनिक परत को हटा दें और मैग्नीशियम सल्फेट पर सुखाएं।
- 10: 1 अनुपात (1% टीईए) पर डीसीएम / एमईओएच का उपयोग करके सिलिका जेल कॉलम क्रोमैटोग्राफी द्वारा कच्चे उत्पाद को शुद्ध करें। अंत में, अपेक्षाकृत शुद्ध पीले पाउडर एनबी-सीओओएच के 5.31 ग्राम (18.6 एमएम, 78.3%) प्राप्त करें।
3. जिलेटिन-एनबी का संश्लेषण
- संशोधन के एक बैच के लिए 5 ग्राम जिलेटिन तैयार करें। 100 मिलीलीटर विआयनीकृत पानी में 5 ग्राम जिलेटिन को घोलकर एक सजातीय जिलेटिन समाधान तैयार करें और 37 डिग्री सेल्सियस पर स्टोर करें।
नोट: यहां, मूल 33 x 10-5 मोल ε-अमीनो समूह / जी जिलेटिन11 को परिभाषित किया गया है। - जिलेटिन में एनबी समूहों और प्राथमिक अमीनो समूहों के बीच दाढ़ अनुपात के रूप में फ़ीड अनुपात (एफआर) को परिभाषित करें। इस अध्ययन में, जिलेटिन के 1 ग्राम के साथ 53 मिलीग्राम एनबी को एफआरएनबी = 1 के रूप में परिभाषित किया गया था।
- एनबी-सीओओएच के कार्बोक्सिल समूहों को सक्रिय करने के लिए 5 एमएल डाइमिथाइल सल्फोक्साइड (डीएमएसओ) में 1,060 मिलीग्राम एनबी-सीओओएच को भंग करें। चूंकि एनबी-समूह समाधान में पराबैंगनी (यूवी) प्रकाश के प्रति संवेदनशील होता है, इसलिए इसे हमेशा प्रकाश से दूर रखें।
- एनबी-सीओओएच डीएमएसओ समाधान में 746 मिलीग्राम 1-(3-डाइमिथाइलमिनोप्रोपिल)-3-एथिलकार्बोडिमाइड हाइड्रोक्लोराइड (ईडीसी) जोड़ें और 5 मिनट के लिए हिलाएं। ईडीसी भंग होने के बाद, 448 मिलीग्राम एन-हाइड्रॉक्सीसुकिनाइड (एनएचएस) जोड़ें और 5 मिनट के लिए हिलाएं।
- मिश्रण को धीरे-धीरे घुलित जिलेटिन घोल में 0.5 एमएल /मिनट की दर से छोड़ने के लिए एक ड्रॉपिंग फ़नल का उपयोग करें, जिसमें 4 घंटे के लिए 45 डिग्री सेल्सियस पर प्रतिक्रिया करने के लिए जोरदार हिलाएं।
4. उत्पाद का शुद्धिकरण और भंडारण
- जिलेटिन-एनबी समाधान को कम से कम 3 दिनों के लिए अतिरिक्त विआयनीकृत पानी के खिलाफ डायलाइज़ करें, फिर जिलेटिन-एनबी फोम प्राप्त करने के लिए इसे इकट्ठा करें, फ्रीज करें और लियोफिलाइज़ करें। आगे के उपयोग के लिए अंधेरे में फोम को एक डेसिकेटर में रखें।
- उपयोग से तुरंत पहले, 37 डिग्री सेल्सियस पर विआयनीकृत पानी में फ्रीज-सूखे जिलेटिन-एनबी फोम को भंग करें।
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Representative Results
चित्रा 2 ए जिलेटिन-एनबी के संश्लेषण में शामिल मुख्य रासायनिक प्रतिक्रियाओं का एक योजनाबद्ध दिखाता है, जो जिलेटिन पर एनबी समूहों को ग्राफ्टिंग करके ऊतक एकीकरण को बढ़ावा देता है। चित्रा 2 बी से पता चलता है कि जिलेटिन-एनबी हाइड्रोगेल का ओ-नाइट्रोबेंजीन यूवी विकिरण के तुरंत बाद एक एनबी समूह में परिवर्तित हो जाता है, और फिर सक्रिय एल्डिहाइड समूह को एक शिफ बेस बनाने के लिए एक एमिनो समूह के साथ क्रॉसलिंक किया जा सकता है। चित्रा 2 सी इंगित करता है कि एनबी समूहों के विभिन्न अनुपात जिलेटिन-एनबी के विभिन्न क्रॉस-लिंक्ड संरचनाओं को जन्म दे सकते हैं।
उसी समय, जिलेटिन-एनबी के भौतिक गुणों का प्रारंभिक लक्षण वर्णन भी आयोजित किया गया था। जैसा कि चित्रा 3 में दिखाया गया है, जिलेटिन-एनबी में एक मजबूत गेलेशन होता है जब एनबी का फ़ीड अनुपात (एफआर) कम होता है। इसका मतलब यह है कि कम एफआर के साथ जिलेटिन-एनबी बड़ी संख्या में अमीनो समूहों की उपस्थिति के कारण एक नरम हाइड्रोगेल बनाता है जो फोटोजेनरेटेड एल्डिहाइड समूहों के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है, जबकि उच्च एफआर के साथ जिलेटिन-एनबी एक लचीली बूंद बनाए रख सकता है। हमने यह भी देखा कि जिलेटिन-एनबी की समग्र आकृति विज्ञान इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम) स्कैन करके कॉर्नियल सतह का दृढ़ता से पालन करती है, जैसा कि चित्रा 3 सी में दिखाया गया है। हालांकि, एक घायल कॉर्नियल सतह का इलाज कुछ भी नहीं या जिलेटिन के साथ किया जाता है जो चिकनी प्रतीत होती है। चित्रा 3 डी से पता चलता है कि फ्लोरोसेंटली लेबल जिलेटिन-एनबी में आंतों के ऊतकों का पालन करने और घने कोटिंग बनाने की क्षमता है। हालांकि, जिलेटिन समूह की प्रतिदीप्ति तीव्रता बहुत कमजोर है, यह दर्शाता है कि यह आंतों की दीवार का दृढ़ता से पालन करने में विफल रहता है। चित्रा 3 ई से पता चलता है कि जिलेटिन और जिलेटिन-एनबी दोनों शुरू में अमीनेटेड प्लेट का पालन करने में सक्षम हैं। हालांकि, फॉस्फेट बफर्ड सेलाइन (पीबीएस) को अमीनेटेड प्लेट में डालने और इसे 24 घंटे के लिए हर 4 घंटे में बदलने के बाद, केवल जिलेटिन-एनबी एक मजबूत प्रतिदीप्ति बनाए रखता है, यह दर्शाता है कि यह दृढ़ता से पालन करता है। इन परिणामों से संकेत मिलता है कि जिलेटिन-एनबी एक समान और स्थिर घनी परत बनाने के लिए ऊतक की सतह का पालन कर सकता है। जैसा कि चित्रा 3 एफ में दिखाया गया है, एक कॉर्नियल सतह और जिलेटिन के साथ इलाज की गई सतह का स्पेक्ट्रा लगभग समान है। हालांकि, जिलेटिन-एनबी उपचारित समूह में, 400 ईवी पर एक अतिरिक्त शिखर दिखाई देता है, जो यूवी-सक्रिय जिलेटिन-एनबी12 के साथ उपचार के बाद ऊतक में कई सी = एन बॉन्ड के गठन का संकेत देता है।
चित्रा 1: एनबी-सीओओएच संश्लेषण प्रतिक्रिया के चरण। आंकड़ा संश्लेषण प्रतिक्रिया का एक योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व प्रदान करता है कृपया इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए यहां क्लिक करें।
चित्र 2: जिलेटिन-एनबी का डिजाइन और संश्लेषण (ए) जिलेटिन-एनबी गठन के लिए रासायनिक प्रतिक्रिया का योजनाबद्ध। (बी) जिलेटिन-एनबी हाइड्रोगेल के फोटो-ट्रिगर रासायनिक संरचना परिवर्तन को दर्शाने वाला योजनाबद्ध आरेख। ओ-नाइट्रोबेंजीन को यूवी एक्सपोजर के तहत एनबी समूहों में परिवर्तित किया जाता है। फिर सक्रिय एल्डिहाइड समूह बाद में शिफ बेस बनाने के लिए अमीनो समूहों के साथ क्रॉसलिंक कर सकता है। (सी) जिलेटिन-एनबी का योजनाबद्ध रूप से हाइड्रोजेल बनाने और विभिन्न फ़ीड अनुपातों के तहत कोटिंग। इस आंकड़े को12 से संशोधित किया गया है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
(ए) एनबी के विभिन्न फ़ीड अनुपातों के साथ जिलेटिन-एनबी का अलग-अलग गेलिंग प्रदर्शन। (1-4) क्रमशः जिलेटिन-एनबी के 0.5, 1, 2 और 4 एनबी फ़ीड अनुपात का प्रतिनिधित्व करते हैं। (बी) यूवी रोशनी के बाद निष्क्रिय संशोधित जिलेटिन-एनबी समाधान, और जिलेटिन-एनबी समाधान का सकल दृश्य। (सी) घायल कॉर्नियल सतह, जिलेटिन और जिलेटिन-एनबी -4 प्रोटीन कोटिंग-उपचारित कॉर्नियल सतह की एसईएम छवियां। स्केल बार: 30 μm (शीर्ष पैनल); 40 μm (नीचे पैनल, बढ़े हुए)। (डी) जिलेटिन और जिलेटिन-एनबी आणविक कोटिंग द्वारा लेबल किए गए चूहों की कोलोनिक सतह की प्रतिदीप्ति छवियां। स्केल बार: 200 μm. (E) 0 घंटे और 24 घंटे पर लेबल जिलेटिन और जिलेटिन-एनबी आणविक कोटिंग-उपचारित एमिनेटेड प्लेटों की प्रतिदीप्ति छवियां। स्केल बार: जिलेटिन-एनबी -4 के ऊतकों के संबंध के एक्स-रे फोटॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सपीएस)। पेप्टाइड -सी-एनएच- और एमिनो अमाइन समूह सी-एनएच2 की बॉन्ड ऊर्जा सी = एन बॉन्ड पीक की उपस्थिति के कारण स्थानांतरित होने से शिफ बेस के यूवी-प्रेरित गठन का पता चलता है। इस आंकड़े को5 और12 से संशोधित किया गया है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
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Discussion
चिपकने वाली सामग्री सामग्री का एक नया वर्ग है। अधिक से अधिक शोधकर्ता विभिन्न प्रकार के चिपकने वाले पदार्थों के संश्लेषण के लिए प्रतिबद्ध हैं, और जैव प्रौद्योगिकी, ऊतक इंजीनियरिंग, पुनर्योजी चिकित्सा और अन्य क्षेत्रों में अपने अनुप्रयोगों को खोजने की कोशिश कर रहे हैं, जिससे हाल के वर्षों में जोरदार विकास हुआ है। चिपकने वाली सामग्री के मजबूत आसंजन पर ध्यान केंद्रित करने के अलावा, शोधकर्ता अन्य गुणोंपर भी अधिक ध्यान दे रहे हैं, जैसे कि इंजेक्शन, आत्म-चिकित्सा, हेमोस्टैटिक, जीवाणुरोधी, नियंत्रित निष्कासन, और इसी तरह। ये नए अनुप्रयोग आशाजनक अनुप्रयोग संभावनाओं के साथ चिपकने वाली सामग्री के आवेदन दायरे का विस्तार करते हैं।
इस पेपर में, एक उपन्यास हाइड्रोगेल जिलेटिन-एनबी की संश्लेषण विधि पेश की गई थी। जिलेटिन-एनबी में मजबूत आसंजन होता है, और यह बताया गया है कि इसे नैदानिक अभ्यास 5,12 में कॉर्नियल चोट और आंतों की चोट की मरम्मत के लिए लागू किया जा सकता है। इसलिए, जिलेटिन-एनबी की तैयारी विधि को लोकप्रिय बनाने के लिए यह महान शैक्षणिक और आवेदन मूल्य का है।
जिलेटिन-एनबी तैयार करने के लिए महत्वपूर्ण कदम संश्लेषण प्रक्रिया है। हम फ़ीड अनुपात (एफआर) की अवधारणा का प्रस्ताव करते हैं, जो एनबी समूह और जिलेटिन में प्राथमिक अमीनो समूह के बीच दाढ़ अनुपात है। जिलेटिन-एनबी को संश्लेषित करने के लिए एफआर एक स्थिर नहीं है और इसे अनुयायी ऊतक इंटरफ़ेस की प्रकृति के अनुसार समायोजित किया जा सकता है। खरगोश कॉर्निया के लिए, जिलेटिन-एनबी आई ड्रॉप्स का एफआर एफआरएनबी = 2 है, जबकि माउस बृहदान्त्र की सतह पर अमीनो समूहों की संख्या अपेक्षाकृत अधिकहै 12; एफआरएनबी = 2 इसके लिए इष्टतम एफआर साबित नहीं होता है, और आमतौर पर इष्टतम आसंजन प्रभाव प्राप्त करने के लिए लगभग 4 तक बढ़ाने की आवश्यकता होती है। विभिन्न अनुप्रयोग परिदृश्यों में जिलेटिन-एनबी को संश्लेषित करते समय, सर्वोत्तम आसंजन प्रभाव का पता लगाने के लिए पूर्व-प्रयोग एफआर ढाल सेट करना आवश्यक है। इसके अलावा, हमने लेख में उल्लेख किया है कि एनबी को हर समय यूवी प्रकाश से दूर रखने की आवश्यकता है, क्योंकि एनबी समूह यूवी के प्रति बहुत संवेदनशील हैं; हम संश्लेषण प्रक्रिया के दौरान जितना संभव हो उतना प्रत्यक्ष प्रकाश स्रोतों से बचने का सुझाव देते हैं, ताकि एनबी समूहों पर यूवी प्रकाश के प्रभाव को कम किया जा सके।
इसी समय, इस संश्लेषण तकनीक की कुछ सीमाएं हैं। उदाहरण के लिए, कच्चे उत्पादों की कम उपज कच्चे माल की अधिक खपत की आवश्यकता की ओर ले जाती है। हम उपज में सुधार के लिए विभिन्न प्रतिक्रिया स्थितियों को बदलने की कोशिश कर रहे हैं, जैसे कि प्रतिक्रिया तापमान को समायोजित करना और प्रतिक्रिया समय को आगे बढ़ाना। हम समय पर अनुसंधान प्रगति को अपडेट करेंगे। शोधकर्ता जिलेटिन ओ-नाइट्रोसोबेंज़ाल्डिहाइड की तैयारी रणनीति में सुधार करने के लिए वीडियो का उल्लेख कर सकते हैं या आगे की बायोमेडिकल जरूरतों को पूरा करने के लिए इस आधार पर समूह को संशोधित कर सकते हैं। हमारा मानना है कि इस पेपर में वर्णित जिलेटिन ओ-नाइट्रोसोबेंज़ाल्डिहाइड की संश्लेषण विधि बायोसिंथेटिक और पुनर्योजी चिकित्सा के विकास में तेजी लाएगी। इसके अलावा, जिलेटिन-एनबी को महत्वपूर्ण नैदानिक मामलों में आगे लागू किए जाने की उम्मीद है, जैसे कि तीव्र संवहनी चोट के कारण रक्तस्राव, यकृत और प्लीहा का टूटना, और भविष्य में गैस्ट्रिक छिद्र।
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Disclosures
लेखकों के पास खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है।
Acknowledgments
कोई नहीं।
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 1-(3Dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodimide hydrochloride (EDC) | Aladdin | L287553 | |
| 4-Hydroxy-3-(methoxy-D3) benzaldehyde | Shanghai Acmec Biochemical Co., Ltd | H946072 | |
| DCM | Aladdin | D154840 | |
| Dichloromethane | Sigma-Aldrich | 270997 | |
| Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Sigma-Aldrich | 20-139 | |
| dimethylformamide (DMF) | Sigma-Aldrich | PHR1553 | |
| gelatin | Sigma-Aldrich | 1288485 | |
| magnesium sulfate | Sigma-Aldrich | M7506 | |
| MeOH | Sigma-Aldrich | 1424109 | |
| methyl 4-(4-formyl-2-methoxyphenoxy methoxyphenyl) butanoic acid methyl ester | chemsrc | 141333-27-9 | |
| methyl 4-bromobutyrate | Aladdin | M158832 | |
| NaBH4 | Sigma-Aldrich | 215511 | |
| N-hydroxysuccinimide (NHS) | Aladdin | D342712 | |
| nitric acid | Sigma-Aldrich | 225711 | |
| potassium carbonate | Sigma-Aldrich | 209619 | |
| SEM (Nova Nano 450) | Thermo FEI | 17024560 | |
| THF/EtOH | Aladdin | D380010 | |
| trifluoroacetic acid (TFA) | Sigma-Aldrich | 8.0826 |
References
- Tam, R. Y., Smith, L. J., Shoichet, M. S. Engineering cellular microenvironments with photo- and enzymatically responsive hydrogels: toward biomimetic 3D cell culture models. Accounts of Chemical Research. 50 (4), 703-713 (2017).
- Xu, X., et al. Bioadhesive hydrogels demonstrating pH-independent and ultrafast gelation promote gastric ulcer healing in pigs. Science Translational Medicine. 12 (558), (2020).
- Zheng, J., et al. Directed self-assembly of herbal small molecules into sustained release hydrogels for treating neural inflammation. Nature Communications. 10 (1), 1604 (2019).
- Seif-Naraghi, S. B., et al. Safety and efficacy of an injectable extracellular matrix hydrogel for treating myocardial infarction. Science Translational Medicine. 5 (173), (2013).
- Mao, Q., et al. GelNB molecular coating as a biophysical barrier to isolate intestinal irritating metabolites and regulate intestinal microbial homeostasis in the treatment of inflammatory bowel disease. Bioactive Materials. 19, 251-267 (2022).
- Nan, J., et al. A highly elastic and fatigue-resistant natural protein-reinforced hydrogel electrolyte for reversible-compressible quasi-solid-state supercapacitors. Advanced Science. 7 (14), 2000587 (2020).
- Matsumoto, K., Sakikawa, N., Miyata, T. Thermo-responsive gels that absorb moisture and ooze water. Nature Communications. 9 (1), 2315 (2018).
- Liu, R., et al. resilient, adhesive, and anti-freezing hydrogels cross-linked with a macromolecular cross-linker for wearable strain sensors. ACS Applied Materials & Interfaces. 13 (35), 42052-42062 (2021).
- Hong, Y., et al. A strongly adhesive hemostatic hydrogel for the repair of arterial and heart bleeds. Nature Communications. 10 (1), 2060 (2019).
- Yang, Y., et al. Tissue-integratable and biocompatible photogelation by the imine crosslinking reaction. Advanced Materials. 28 (14), 2724-2730 (2016).
- Ofner, C. M., Bubnis, W. A. Chemical and swelling evaluations of amino group crosslinking in gelatin and modified gelatin matrices. Pharmaceutical Research. 13 (12), 1821-1827 (1996).
- Zhang, Y., et al. A long-term retaining molecular coating for corneal regeneration. Bioactive Materials. 6 (12), 4447-4454 (2021).
- Liang, Y., Li, Z., Huang, Y., Yu, R., Guo, B. Dual-dynamic-bond cross-linked antibacterial adhesive hydrogel sealants with on-demand removability for post-wound-closure and infected wound healing. ACS Nano. 15 (4), 7078-7093 (2021).
