Química húmeda y el péptido Inmovilización de politetrafluoroetileno para la adhesión celular mejorada
Summary
Cell-adhesiveness is key to many approaches in biomaterial research and tissue engineering. A step-by-step technique is presented using wet-chemistry for the surface modification of the important polymer PTFE with peptides.
Abstract
Dotar a los materiales de superficie con propiedades de células adhesivo es una estrategia común en la investigación de biomateriales e ingeniería de tejidos. Esto es particularmente interesante para los polímeros ya aprobados que tienen un uso de larga data en la medicina debido a que estos materiales son bien caracterizados cuestiones y legales asociados a la introducción de los polímeros recién sintetizados puede ser evitado. Politetrafluoroetileno (PTFE) es uno de los materiales más frecuentemente empleado para la fabricación de injertos vasculares pero el polímero carece de adhesión celular promover características. Endotelización, es decir, la cobertura completa de los injertos de la superficie interior con una capa confluente de células endoteliales se considera clave para el rendimiento óptimo, principalmente mediante la reducción de la trombogenicidad de la interfaz artificial.
Este estudio investiga el crecimiento de células endoteliales en PTFE péptido modificado y compara estos resultados con los obtenidos en el sustrato sin modificar. El acoplamiento con elpéptido adhesivo de células endoteliales Arg-Glu-Asp-Val (REDV) se realiza a través de la activación del polímero que contiene fluorin-usando el reactivo naftalenuro sódico, seguido de pasos Conjugación posteriores. El cultivo celular se realiza utilizando células endoteliales de vena umbilical humana (HUVECs) y un excelente crecimiento celular en el material peptídico inmovilizado se demuestra en un período de dos semanas.
Introduction
Varios polímeros utilizados en la medicina que han sido aprobados por algún tiempo no exhiben una mayor biocompatibilidad, es decir, la falta de células adhesividad, la inducción de la encapsulación fibrótica y la trombogenicidad, por mencionar unos pocos. Las interacciones entre el biomaterial y el sistema biológico se lleva a cabo principalmente en la superficie del implante. Como consecuencia, la investigación se ha centrado en la modificación de superficie con el fin de crear propiedades adecuadas para una aplicación deseada, dejando las propiedades a granel del material no modificado. Politetrafluoroetileno (PTFE) como un polímero fisiológicamente inerte se utiliza en muchos campos de la medicina, tales como hernia de malla quirúrgica 1, los puertos médicos 2 y, lo más importante, los injertos vasculares 3.
Especialmente en situaciones de contacto con la sangre la naturaleza hidrófoba de PTFE hace que la adsorción no específica de los componentes del plasma y, como consecuencia de adhesión de plaquetas, resultando a menudo en thrombotic acontecimientos y la oclusión del injerto 4. Además, PTFE, como la mayoría de los polímeros, no es compatible con la adhesión celular y la cobertura de lo que sería una característica deseable para inducir la formación de una capa beneficioso de las células endoteliales (EC) en la superficie interna (luminal) del injerto vascular 5. Se espera que un endotelio biomimético para cumplir muchas de las funciones de su equivalente natural, en particular sus propiedades antitrombogénicas 6. Una estrategia general modificación biomimético se basa en el concepto de dotar exclusivamente el material con células adhesividad mientras que deja las propiedades materiales a granel no afectado. Además, la adhesión de plaquetas se puede reducir mediante la incorporación de anti-adhesivo (antifouling) atributos de 7. Varios péptidos – en su mayoría derivados de proteínas de la matriz extracelular – se han descrito que mejoran fuertemente de adhesión celular mediante la unión a receptores celulares, que pertenece a la clase de integrinas 8. El serejemplo st-conocido en este sentido es el péptido Arg-Gly-Asp (RGD) que interactúa con la mayoría de tipos de células. Otras secuencias de aminoácidos son reconocidos por las integrinas expresadas exclusivamente en células específicas. Por ejemplo, Arg-Glu-Asp-Val (REDV) y Tyr-Ile-Gly-Ser-Arg (YIGSR) se ha encontrado que se unen a ECs de una manera específica 9. La inmovilización covalente de tales péptidos se ha llevado a cabo en una gran variedad de materiales inherentemente no adhesivas, incluyendo metales y polímeros 10,11.
PTFE poroso, más precisamente PTFE expandido (ePTFE) – junto con tereftalato de polietileno (PET) – es el material más importante para la producción de injertos vasculares 12. Técnicas físicas establecidas para los tratamientos adecuados, como la modificación de plasma 13 o por métodos fotoquímicos 14, se ven obstaculizados por el hecho de que las estructuras porosas y / o tubulares no son fácilmente tratables dentro de los poros o el lumen respectivamente. química húmedaen PTFE es una tarea difícil debido a la naturaleza altamente inerte del polímero que contiene fluorin-que resiste ataques más químicos 15.
En este trabajo se describe un método relativamente fácil para una estrategia de modificación covalente. Adaptado de un procedimiento para hacer bondable PTFE, grupos funcionales fueron creados en la superficie de los materiales que sirven como puntos de anclaje para su posterior conjugación de moléculas biológicamente activas.
Protocol
Representative Results
Discussion
La descripción detallada del protocolo de modificación de la superficie de PTFE consiste en etapas sucesivas empezando con la eliminación de flúor de la cadena principal de polímero tal como se representa en la Figura 6. Como resultado, se forma una capa que contiene una abundante cantidad de dobles enlaces carbono-carbono conjugados en de acuerdo con el color de color marrón oscuro que se desarrolló en el tratamiento naftalenuro. oxidación estándar con peróxido de hidrógeno ácido produce un…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors would like to acknowledge the help of Walter Scholdei (Max-Planck-Institute for Polymer Research, Mainz, Germany.
Materials
| PTFE foil 0.5 mm | Cadillac Plastic | n/a | |
| REDV peptide | Genecust | n/a | custom synthesis >95 % purity |
| iso-propanol | Sigma Aldrich | 34965 | |
| tetrahydrofurane (THF) | Sigma Aldrich | 401757 | |
| dimethylsulfoxide | Sigma Aldrich | D8418 | |
| molecular sieve 3Å | Sigma Aldrich | 208574 | |
| sodium metal | Sigma Aldrich | 483745 | |
| phosphate buffered saline (PBS) | Sigma Aldrich | D8537 | |
| naphthalene | Sigma Aldrich | 147141 | |
| hydrogen peroxide 30 % | Sigma Aldrich | 95321 | |
| trichloroacetic acid | Sigma Aldrich | T6399 | |
| diethylene glycol diglycidyl ether | Sigma Aldrich | 17741 | |
| hexamethylene diisocyanate (HMDI) | Sigma Aldrich | 52650 | |
| Calcein-AM | Sigma Aldrich | 56496 | |
| sodium bicarbonate | Sigma Aldrich | S6014 | |
| sodium azide | Sigma Aldrich | 71290 | |
| 24 well plates | Greiner-Bio-One | 662 160 | |
| ATR-FTIR spectrophotometer Nicolet Magna-IR 850 | Nicolet | n/a | |
| fluorescence microscope Olympus X-70 | Olympus | n/a | |
| humbilical vein endothelial cells (HUVECs) | Lonza | n/a | |
| ePTFE vascular graft | Gore | n/a |
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