Syntesen av RGD-funksjon Hydrogeler som et verktøy for Therapeutic Applications

1Department of Chemistry, Materials and Chemical Engineering "Giulio Natta", Politecnico di Milano
Published 10/07/2016
0 Comments
  CITE THIS  SHARE 
Bioengineering

Your institution must subscribe to JoVE's Bioengineering section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 10 minute trial to JoVE!





By clicking "Submit", you agree to our policies.

 

Summary

Cite this Article

Copy Citation

Mauri, E., Sacchetti, A., Rossi, F. The Synthesis of RGD-functionalized Hydrogels as a Tool for Therapeutic Applications. J. Vis. Exp. (116), e54445, doi:10.3791/54445 (2016).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Introduction

Hydrogelene er tre-dimensjonale nettverk dannet av hydrofile tverrbundne polymerer, som er naturlig eller syntetisk, og kjennetegnet ved en karakteristisk tredimensjonal struktur. Disse enhetene blir stadig mer attraktive i de biomedisinske innen levering av legemidler, tissue engineering, som bærer genet og smarte sensorer 1,2. Faktisk, deres høyt vanninnhold, samt deres reologiske og mekaniske egenskaper gjør dem egnede kandidater til å etterligne bløtvev microenvironments og gjøre dem effektive verktøy for vannløselig cytokin eller vekstfaktor levering. En av de mest lovende anvendelse er som et injiserbart biomateriale som bærer celler og bioaktive forbindelser. Hydrogeler kan forbedre celleoverlevelse og kontroll stamcelle skjebne ved å holde og nøyaktig levering av stamcelle-regulerende signaler i et fysiologisk relevant måte, som observert i in vitro og i in vivo-forsøk 3,4. Den ledende Fordelen med dette er mulighetenfor å opprettholde injiserte celler innenfor sonen for inokulering (in situ), noe som reduserer mengden av celler som forlater området og ekstravaserer i sirkulasjons-cast, migrerer over hele kroppen og mister målet mål 5. Stabiliteten til tredimensjonale hydrogel nettverk er på grunn av sin tverrbindende områder, dannet av kovalente bindinger eller sammenhengende krefter blant polymerkjedene 6.

I denne rammen, ortogonale selektiv kjemi anvendt på polymerkjedene er et allsidig verktøy i stand til å forbedre hydrogel forestillinger 7. Faktisk kan modifiseringen av polymerer med egnede kjemiske grupper bidra til å gi passende kjemiske, fysiske og mekaniske egenskaper for å forbedre cellenes levedyktighet og deres anvendelse i vev formasjon. På samme måte, blant teknikker for å laste celler eller vekstfaktorer innenfor den gel-matrise, bruk av RGD-peptidet tillater forbedringer i celleadhesjon og overlevelse. RGD er en tripeptide komponertav arginin, glysin og asparaginsyre, som er den desidert mest effektive og ofte ansatt tripeptid på grunn av sin evne til å ta mer enn én celle adhesjon reseptor og dens biologiske virkning på celle forankring, atferd og overlevelse 8,9. I dette arbeidet, er syntesen av RGD-funksjonalisert hydrogeler studert med det mål å utforme nettverk kjennetegnet ved tilstrekkelige biokjemiske egenskaper for et gjest celle mikromiljøet.

Bruken av mikrobølgestråling i hydrogelen syntese gir en enkel prosedyre for å minimalisere sidereaksjoner og oppnå høyere reaksjonshastigheter og utbytter i et kortere tidsrom sammenlignet med de konvensjonelle termiske prosesser 10. Denne metoden krever ikke at rensetrinn og utbytter sterile hydrogeler på grunn av interaksjoner av polymerene og fravær av organisk oppløsningsmiddel i reaksjonssystemet 11. Derfor sikrer den høye prosenter av RGD knyttet til polymernettverk fordi ingen modifications er nødvendig for å polymer kjemiske grupper som er involvert i geldannelse. Karboksylgrupper, fra PAA og karbomer, og hydroksylgrupper, fra PEG og agarose, gi opphav til den hydrogel tredimensjonale struktur gjennom en polykondensasjonsreaksjon. De nevnte polymerer som anvendes for syntesen av hydrogeler i ryggmargsskade reparasjons behandlinger 12. Disse anordninger, som rapportert i tidligere arbeider 13,14, viser høy biokompatibilitet, så vel som mekaniske og fysikalsk-kjemiske egenskaper som ligner de av mange levende vev og i tiksotropisk natur. Videre må de forbli lokalisert in situ, ved sonen av injeksjon.

I dette arbeidet, er PAA carboxylgrupper modifisert med et alkyn-del (figur 1), og en RGD-azid Forbindelsen blir syntetisert utnytte reaktiviteten av tripeptidet terminal gruppe -NH 2 med en forberedt kjemisk forbindelse med struktur (CH2) n - N 3 (<strong> Figur 2). Deretter reagerer det modifiserte PAA med den RGD-azidderivat gjennom CuAAC klikk reaksjon 15-17 (figur 3). Bruken av et kobber (I) katalysator fører til store forbedringer i både reaksjonshastigheten og regioselektivitet. Den CuAAC Reaksjonen blir mye brukt i organisk syntese, og i polymervitenskap. Den kombinerer høy effektivitet og høy toleranse overfor de funksjonelle grupper, og det er upåvirket ved bruk av organiske oppløsningsmidler. En høy selektivitet, en hurtig reaksjonstid og en enkel rensemetode tillate oppnåelse av stjerne-polymerer, blokk-kopolymerer eller kjettinger innpoding ønskede andeler 18. Dette klikket strategien gjør det mulig å modifisere polymerer som etter polymerisering for å tilpasse de fysiske og kjemiske egenskaper i henhold til den endelige biokjemiske søknad. De CuAAC forsøksbetingelser er lett reproduserbare (reaksjonen er ufølsom for vann, mens kobber oksydasjon kan forekomme minimal), og arten avdannet triazol sikrer stabiliteten av produktet. Bruken av kobbermetall kan betraktes som en kritisk punkt, på grunn av sin potensielt toksisk virkning mot celler og i den biologiske mikromiljøet, men dialyse anvendes som en rensemetode for å tillate fullstendig fjerning av katalytiske rester. Til slutt, PAA modifisert RGD anvendes i hydrogel-syntese (Figur 4), og de fysikalsk-kjemiske egenskapene til de resulterende nettverk er undersøkt, for å kontrollere potensialet funksjonaliteten av disse systemene som celler eller medikamenter bærere.

Figur 1
Figur 1: PAA endret alkyn syntese En ordning med PAA funksjon med alkyn gruppe;. "n" indikerer monomerer med karboksylgruppen reagerer med propargylamin. Klikk her for å seen større versjon av dette tallet.

Figur 2
Figur 2:.. RGD-azid syntese Syntesen av RGD-azidderivat Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 3
Figur 3: Klikk reaksjon Scheme av klikk reaksjon mellom RGD-azidderivat og alkyn-PAA.. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 4
Figur 4: Hydrogel synthesis. RGD funksjon hydrogel syntese prosedyre. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Merk: Kjemikaliene brukes som mottatt. Lineær RGD er kjøpt, men det kan fremstilles ved hjelp av standard Fmoc fast fase peptidsyntese 16,19. Løsemidler er av analytisk kvalitet. Dialyse krever bruk av membran med en Mw cut-off lik 3500 Da. De syntetiserte forbindelser er karakterisert ved 1H-NMR-spektra tatt opp på et 400 MHz spektrometer ved anvendelse av kloroform (CDCI3) eller deuteriumoksyd (D2O) som løsningsmidler og kjemiske skift er rapportert som o-verdier i deler pr million. Videre er hydrogeler underkastet FT-IR-analyse ved bruk av KBr-pellet teknikk og deres fysisk karakterisering omfatter geleringsstudier vurderes ved hjelp av den inverterte prøverør ved 37 ° C.

1. Syntese av 4-Azidobutanoyl Chloride 1

  1. Oppløs 500 mg av 4-azidobutanoic syre (3,90 mmol) i 10 ml diklormetan og 0,5 ml dimetylformamid.
  2. Avkjøl løsningen ved 0 ° CVed hjelp av et isbad.
  3. Legg 505 ul oksalylklorid (5,85 mmol) i 5 ml diklormetan og tilsett langsomt dråpevis til reaksjonssystemet under omrøring.
  4. Etter 1 time ved 0 ° C ved hjelp av et isbad, vende tilbake til romtemperatur.
  5. Fjern løsningsmidlet under redusert trykk ved anvendelse av en rotasjonsfordamper.
  6. Karakterisere det oppnådde produkt ved 1H-NMR spektroskopi, oppløsning av prøven i CDCI3 16.

2. Syntese av RGD-azidderivat 2

  1. Oppløs 50 mg av RGD (0,145 mmol) i 1 ml 1 M NaOH.
  2. Oppløs 24 mg av en (0,16 mmol) i 2 ml tetrahydrofuran.
  3. Legge til alle de RGD-løsning til løsning, en dråpevis ved 0 ° C under anvendelse av et isbad.
  4. Gå tilbake til romtemperatur og omrørt over natten.
  5. Tilsett 1 ml 1 M HCl.
  6. Fjern løsningsmidlet under redusert trykk ved anvendelse av en rotasjonsfordamper.
  7. Karakteriserer OBTained produkt ved 1H-NMR spektroskopi, oppløsning av prøven i D2O 16.

3. PAA alkyn Modification 3

  1. Oppløs 200 mg av 35% vekt / vekt PAA-løsning (2,8 mmol) i 15 ml destillert vann.
  2. Legg 15,4 mg propargylamin-hydroklorid (0,20 mmol).
  3. Oppløs 42,8 mg 1-hydroksybenzotriazolhydrat (HOBt, 0,28 mmol) i 14 ml av en 1: 1 volum / volum acetonitril: destillert vann løsning ved oppvarming til 50 ° C.
  4. Legge til alle de HOBt løsningen på PAA-løsning ved romtemperatur.
  5. Legg 53,6 mg ethyldimethylaminopropylcarbodiimide (EDC, 0,28 mmol) til reaksjonsblandingen.
  6. Bruk 1 M HCl for å justere pH til 5,5 og omrør reaksjonssystemet over natten ved romtemperatur.
  7. Dialyser oppløsningen. Oppløs 11,2 g natriumklorid i 2 liter destillert vann og deretter legge til 0,2 ml av 37% vekt / vekt HCl. Dialyser løsningen ved anvendelse av en membran med en Mw cut-off på 3,5 kDa.
  8. Perform dialyse i tre dager. Endre dialyseoppløsning hver dag med 2 liter av nyfremstilt destillert vann inneholdende 0,2 ml av 37% vekt / vekt HCl.
  9. Oppbevar det endelige løsningen ved -80 ° C. Lyofilisere det i en lyofiliseringsanordning henhold til produsentens protokoller.
  10. Karakterisere den funksjonaliserte polymeren ved 1H-NMR spektroskopi, oppløsning av prøven i D2O 16.

4. Syntese av PAA-RGD Polymer 4

  1. Oppløs 78 mg av PAA modifisert alkyn 3 (1,083 mmol) i 10 ml destillert vann.
  2. Oppløs 25 mg av det RGD-azid-derivat 2 (0,0722 mmol) i 5 ml tetrahydrofuran.
  3. Legge til alle de RGD-oppløsning til polymerløsningen.
  4. Legg 2,2 mg kobberjodid (0,0116 mmol) og 2,2 mg natriumaskorbat (0,0111 mmol).
  5. Tilbakeløpskoking av den resulterende blanding over natten ved 60 ° C under omrøring.
  6. Avkjøl blandingen til 25 ° C.
  7. Dialyze løsningen. Oppløs 11,2 g natriumklorid i 2 liter destillert vann og deretter legge til 0,2 ml av 37% vekt / vekt HCl. Dialyser løsningen ved anvendelse av en membran med en Mw cut-off på 3,5 kDa.
  8. Utføre dialyse i tre dager. Endre dialyseoppløsning hver dag med 2 liter av nyfremstilt destillert vann inneholdende 0,2 ml av 37% vekt / vekt HCl.
  9. Oppbevar det endelige løsningen ved -80 ° C. Lyofilisere det i en lyofiliseringsanordning henhold til produsentens protokoller.
  10. Karakterisere det oppnådde produkt ved 1H-NMR spektroskopi, oppløsning av prøven i D2O 16.

5. RGD-funksjon hydrogel Synthesis

  1. Klargjør PBS. Oppløs 645 mg av PBS salt i 50 ml destillert vann.
  2. Blande 40 mg karbomer og 10 mg av funksjonalis PAA 4 i 9 ml PBS (trinn 5.1), ved romtemperatur til fullstendig oppløsning (30 min).
  3. Legg 400 mg PEG til oppløsningen og holder omrøring i 45 min.
  4. Stopp omrøring og la systemet ta til takke med 30 min.
  5. Bruk 1 N NaOH for å justere pH til 7,4.
  6. Til 5 ml av den oppnådde blanding, tilsett 25 mg agarose pulver.
  7. Bestråle system med mikrobølgestråling ved 500 W til koking, i en tid som vanligvis er mellom 30 sekunder og 1 minutt, og elektromagnetisk varme opp til 80 ° C.
  8. La blandingen ble utsatt for romtemperatur inntil dens temperatur synker til 50 ° C og tilsett 5 ml PBS (trinn 5.1), for å oppnå en oppløsning med et 1: 1 volumetrisk-forhold.
  9. Forbered 12 multibrønnplate inneholder stålflasker med en diameter på 1,1 cm.
  10. Ta 500 ul porsjoner fra løsningen og plassere dem til hver stålflasker.
  11. La i ro i 45 minutter til fullstendig geldannelse av systemet.
  12. Fjern sylindrene ved hjelp av en rustfritt stål pinsett for å få hydrogeler.

6. Lasting av Therapeutic Tool (Drug eller Cells)

  1. Gjenta steps 05.01 til 05.07.
  2. Når blandingen (allerede ved sol tilstand) når 37 ° C, tilsett 5 ml av oppløsningen inneholdende den ønskede medikamentløsningen eller cellekultur, for å oppnå en endelig system i en 1: 1 volumetrisk-forhold.
  3. Gjenta trinn 05.09 til 05.12 for å få polymere nettverk med biocompounds fysisk innesperret i gel.

7. Hydrogel Karakterisering

  1. FT-IR-analyse
    1. Etter gel-dannelse, suge en av de syntetiserte hydrogelene i 2,5 ml destillert vann i 24 timer.
    2. Fjern de vandige media hvor hydrogel er nedsenket og fryse tørr med flytende N2.
    3. Å laminere den hydrogel prøven i henhold til KBr-pellet teknikk.
      1. Legg en slikkepott full av KBr i en agat mørtel. Ta en liten mengde av hydrogel prøven (omtrent 0,1-2% av KBr beløp, eller akkurat nok til å dekke toppen av spatelen) og blander seg med KBr pulver.
      2. Grind blandingen inntil pulveret er fin og homogen. </ Li>
      3. Bruk KBr pellet kit for å danne IR pellet. Trykk på pulveret ved hjelp av en manuell laboratorie-trykk: i 3 minutter ved trykk kapasitet lik 5 tonn og deretter i 3 minutter ved trykk kapasitet på 10 tonn.
      4. Slipp trykk for å oppnå den endelige pellet som homogent og gjennomsiktig utseende. Sett pellet inn i IR prøveholderen og kjøre spektrum 16.
  2. gelerings studier
    1. Fyll 2 ml mikrosentrifugerør med 900 mL PBS og likevekt til 37 ° C.
    2. Tilsett 100 ul av den fremstilte polymeroppløsning for å danne hydrogelen og inkuber ved 37 ° C.
    3. Snu røret og observere om gelen flyter på 1, 2, 5, 10 og 20 min. Notere tiden ved hvilken gelen ikke strømmer som geldannelsestiden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

PAA alkyn-derivatet effektivt syntetisert fra polyakrylsyre og propargylamin, som vist i figur 1, hvor n etiketter av monomerene som har karboksylgrupper reagerer med aminet. Identiteten av produktet ble bekreftet ved 1H-NMR spektroskopi. Figur 5 viser 1H-NMR-spektrum av PAA modifisert med trippelbinding.

Figur 5
Figur 5: 1 H-NMR-spekteret av PAA modifiserte alkyn Signalet knyttet til alkyn delen er uthevet.. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Signalene i polymerkjeden kan observeres i området 2,75 til 1,50 ppm; mens en topp ved 2,8 0 ppm, representative av alkyn er H, og en topp ved 4,20 ppm, relatert til 2 H i -CH 2, karakterisere propargyl-del. Dette bekrefter at PAA er riktig endret. Evalueringen av graden av alkynet funksjonalisering har blitt utført ved å integrere arealet under PAA topper (angitt til 3,00, i henhold til det antall hydrogenatomer per monomer) og propargyl del, som vist i figur 5. Graden av funksjonalisering f er beregnet som:

ligning

ligning representerer integralet området av propargyl rest, summen av alkynet er H område (merket ligning ) Og -CH2-området (som indikert ligning ), mension "src =" / files / ftp_upload / 54445 / 54445eq5.jpg "/> refererer til integralet område av polymersignalene. Graden av funksjonalisering er beregnet til å være 10%, og det er anser tilfredsstillende i henhold til den hydrogel-syntese, der PAA har til å reagere gjennom sine gjenværende karboksylgrupper for å danne 3D-nettverket. Et kvantitativt utbytte er oppnådd for den modifiserte polymeren 16.

På lignende måte, Figur 6 viser 1H-NMR-spektrum av produktet etter at CuAAC klikket reaksjonen mellom alkynet modifiserte PAA og RGD-azid. Toppen av det dannede triazol ved 8,15 ppm bekrefter at reaksjonen skjer i et kvantitativt utbytte og RGD er sterkt knyttet til de PAA kjedene. Figur 6 illustrerer alle de karakteristiske signaler av PAA kjeden og RGD.

Figur 6
Figur 6:1H-NMR-spektrum av RGD knyttet til PAA. Signalet fra triazol er indikert (merket "A"). RGD polymer funksjon via CuAAC klikk reaksjon utføres. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

RGD-funksjonalisert hydrogeler fremstilles ved kjemisk tverrbinding av de fire polymerene (PAA, karbomer, agarose og PEG) av mikrobølgeassistert fri radikal polymerisasjon. Oppvarming til 80 ° C fører til en høyere makromer mobilitet, og dermed forbedrer kort rekkevidde sammenkoplinger mellom de karboksyl- og hydroksylgrupper i polymerene. Forestringsreaksjonen foregår mellom disse funksjonelle grupper, og frembringer lokale nettverk kalt "mikrogeler".

Som polykondensasjonen utbytte, system viskositet øker kontinuerlig, waler sannsynligheten for vekselvirkning mellom makromer reaktive seter avtar. Ikke desto mindre, jo nærmere funksjonelle grupper fremdeles samvirke effektivt på grunn av en langsommere mobilitet. Den resulterende fysikalsk-kjemiske tilstand er kjennetegnet ved et "sveising" mellom mikrogel flater som frembringer den endelige 3D makro hydrogelen. Forestringen, hydrogenbinding og karboksylering bringe polymerkjedene statistisk nærmere, og dermed skape en stabil heterogen struktur. Den resulterende systemet viser sol / gel atferd og det overganger til en gel stat innen 5 min. Dette tidsintervallet angis som geldannelsestiden.

Den kjemiske natur av RGD-funksjonalis hydrogeler er studert ved hjelp av FT-IR-analyse. Figur 7 viser sammenligningen mellom FT-IR-spektrene til RGD-azidforbindelse (grønn linje), hydrogelen syntetisert uten RGD funksjonalisering (sort linje), og hydrogelen med peptidet modifikasjon (blå linje). Den hydrogel spectra er begge preget av en bred signal i 3,600-3,200 cm -1 rekkevidde, representant for den strekker vibrasjoner av rest OH bindinger og ved en topp rundt 2940 cm -1 av CH strekningen. Valideringen som forestring forekommer blant karboksyl- og hydroksylgrupper polymer-grupper er gitt av toppene rundt 1600 cm-1 og 1400 cm-1, svarende til henholdsvis den symmetriske og asymmetriske strekking av CO 2 del. Disse toppene er mer synlig i spekteret for det ikke-funksjonalisert hydrogel, mens det i det RGD-hydrogel-spekteret blir de delvis dekket av de signaler som er angitt som amid-bånd I og II.

Figur 7
Figur 7:. Sammenligning av FT-IR spektrene FT-IR spektrene av RGD (grønn linje), hydrogel uten RGD funksjon (svart linje) og RGD funksjon hydrogel (blå linje). Designal knyttet til amid RGD indikeres. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Strekkingen av C = O, merket som amid bånd I ( «amid I" på figur 7), presenterer en topp ved 1650 cm -1 i tripeptidet spektrum og det skiftes til ca. 1670 cm -1 i RGD-hydrogel prøven . Bøying av NH, relatert til amid II bånd ( "Amid II" på figur 7), kan tas opp med det signal omkring 1,550 cm -1 i RGD-spektrum, og det er også gjenkjennelig i hydrogelen prøven, på rundt 1600 cm - 1. Fordi det ikke er noen amid-komponenter i standard hydrogelformulering, tilstedeværelse av toppene av et amid-natur antyder at PAA er virkelig funksjonalisert med RGD, og ​​den er i stand til å danne en hydrogel med peptid-seter i polymernettverk.

Hydrogelen FT-IR-spekteret viser også toppene er relatert til den strekking vibrasjon av COC av glykosidisk binding (900-1,000 cm -1 avstands) mellom monosakkaridenhetene i agarose og estergruppene.

For å oppnå innsikt i 3D-struktur og fysikalske og mekaniske egenskaper av disse hydrogeler, SEM analyse, gelering, svellekinetikk og reologiske undersøkelser er utført, som omtalt i foregående fungerer 13,20. SEM-resultater (figur 8) viser at hydrogeler er karakterisert ved en komplisert mikroskopisk struktur med noen større porer som inneholder små porer og noen fibrillære nettverk på poreveggene. I tillegg er de fleste av porene er forbundet med hverandre. Den sammenfiltrede struktur ligner på 3D-nettverk av hydrogeler fremstilt på samme måte, men uten RGD funksjonalisering. Dette viser at den RGD ikke endrer polymernettverket. Ved hjelp av det inverterte prøverør test, hydrogel srikelig størkner innen 5 min, som observert i hydrogelen prøve uten RGD funksjonalisering 21. Denne korte geldannelsestiden understreker sin egnethet for biomedisinske applikasjoner.

Figur 8
Figur 8:.. SEM analyse SEM bilder viser morfologi av en RGD-funksjon hydrogel prøve (A) og en hydrogel uten funksjon (B) Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Den svellende likevektsforhold indikerer evnen til å absorbere og holde på en stor mengde vann, og det er en av de viktigste funksjonene til hydrogel-systemer 20,22. De analyserte prøvene utviser rask hevelse kinetikk og de når hevelse likevekt i den første timen. deres swelling likevektsverdi Q er rapportert i vårt tidligere arbeid 16, og den er lik den som oppnås ved analyse av hydrogeler uten RGD-verdi, noe som bekrefter at tripeptidet er integrert med det polymere nettverk og ikke skaper en høy hindring for geleringsprosessen.

Med de reologiske studier ble gelen lagringsmodulen (G') funnet å være omtrent en størrelsesorden høyere enn tapsmodulen (G''), noe som indikerer et elastisk i stedet for viskøst materiale 23, og begge er i det vesentlige uavhengig av frekvens. Lignende verdier av G'og G'' er registrert med gel prøve uten et peptid modifikasjon 16. Dette viser at nærværet av RGD innenfor den polymere nettverket ikke påvirke de reologiske egenskapene til materialet, opprettholde de særegne trekk som konkurrerer for å injiserbart system for biomedisinsk anvendelse.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgements

Forfatterne ønsker å takke Prof. Maurizio Masi for fruktbar diskusjon og Miss Chiara Allegretti for språk redigering. Forfatter forskning er støttet av Bando Giovani Ricercatori 2010 (Minis della Salute GR-2010- 2312573).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Poly(acrylic acid) solution average Mw ~100,000, 35 wt% in H2O Sigma Aldrich 523925 CAS 9003-01-4
Poly(ethylene glycol) 2,000 Sigma Aldrich 84797 CAS 25322-68-3
Carbomeer 974P Fagron 1387083
Agarose  Invitrogen Corp. 16500-500 UltraPure Agarose
RGD peptide abcam ab142698
4-azidobutanoic acid Aurum Pharmatech Z-2421  CAS 54447-68-6
Oxalyl chloride Sigma Aldrich O8801 CAS 79-37-8
Propargylamine hydrochloride 95% Sigma Aldrich P50919 CAS 15430-52-1
Copper(I) iodide Sigma Aldrich 3140 CAS 7681-65-4
Sodium ascorbate Sigma Aldrich Y0000039 CAS 134-03-2
Phosphate buffered saline Sigma Aldrich P4417
Dialysis Membrane Spectrum Laboratories, Inc. 132725 Spectra/Por 3 Dialysis Membrane  Standard RC Tubing
MWCO: 3.5 kD

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Video Stats