Synthèse d’hydrogel adhésif fort, de gélatine O-nitrosobenzaldéhyde
Summary
Le protocole présenté ici montre la synthèse d’un hydrogel adhésif fort gélatine o-nitrosobenzaldéhyde (gélatine-NB). La gélatine-NB a une capacité d’adhérence tissulaire rapide et efficace, qui peut former une barrière physique solide pour protéger les surfaces des plaies, de sorte qu’elle devrait être appliquée au domaine de la biotechnologie de réparation des blessures.
Abstract
Les matériaux adhésifs sont devenus des biomatériaux populaires dans le domaine de l’ingénierie biomédicale et tissulaire. Dans nos travaux précédents, nous avons présenté un nouveau matériau – la gélatine o-nitrosobenzaldéhyde (gélatine-NB) – qui est principalement utilisé pour la régénération tissulaire et a été validé dans des modèles animaux de lésions cornéennes et de maladies inflammatoires de l’intestin. Il s’agit d’un nouvel hydrogel formé par modification de la gélatine biologique avec de l’o-nitrosobenzaldéhyde (NB). La gélatine-NB a été synthétisée en activant le groupe carboxyle du NB-COOH et en réagissant avec la gélatine par l’intermédiaire du chlorhydrate de 1-(3-diméthylaminopropyl)-3-éthylcarbodiimide (EDC) et du N-hydroxysuccinimide (NHS). Le composé obtenu a été purifié pour générer le produit final, qui peut être stocké de manière stable pendant au moins 18 mois. NB a une forte adhérence à –NH2 sur le tissu, ce qui peut former de nombreuses liaisons C = N, augmentant ainsi l’adhésion de la gélatine-NB à l’interface tissulaire. Le processus de préparation comprend des étapes pour la synthèse du groupe NB-COOH, la modification du groupe, la synthèse de la gélatine-NB et la purification du composé. L’objectif est de décrire en détail le processus de synthèse spécifique de la gélatine-NB et de démontrer l’application de la gélatine-NB à la réparation des dommages. En outre, le protocole est présenté pour renforcer et élargir davantage la nature du matériel produit par la communauté scientifique pour des scénarios plus applicables.
Introduction
L’hydrogel est un type de polymère tridimensionnel formé par gonflement de l’eau. En particulier, l’hydrogel dérivé d’une matrice extracellulaire est largement utilisé dans le domaine de la biosynthèse et de la médecine régénérative en raison de son excellente biocompatibilité et de son efficacité thérapeutique1. Des hydrogels ont été rapportés pour le traitement des ulcères gastriques, des névrites, de l’infarctus du myocarde 2,3,4 et d’autres maladies. De plus, il a été prouvé que la gélatine-NB peut favoriser l’issue de l’inflammation de la maladie inflammatoire de l’intestin (MII)5. Les hydrogels traditionnels comprennent la gomme gellane, la gélatine, l’acide hyaluronique, le polyéthylèneglycol (PEG), les hydrophobes/hydrophiles, les hydrophobes/hydrophiles, l’alginate/polyacrylamide, le double réseau et les hydrogelspolyamphotères 6, qui ont tous de bonnes propriétés histocompatibles et mécaniques. Cependant, ces hydrogels traditionnels sont vulnérables à l’humidité et à l’air présents dans l’environnement. S’ils sont exposés à l’air pendant une longue période, ils perdront de l’eau et sècheront; S’ils sont immergés dans l’eau pendant une longue période, ils absorberont l’eau et se dilateront7, réduisant ainsi leur flexibilité et leur fonction mécanique. De plus, le maintien de l’adhérence tissulaire des hydrogels conventionnels est un défi majeur8.
Sur cette base, nous avons conçu et synthétisé un hydrogel à l’échelle nanométrique gélatine-NB, qui est un nouvel hydrogel formé en modifiant la gélatine biologique avec NB (Figure 1). NB a une forte capacité d’adhérence à –NH2 sur le tissu, ce qui peut former un grand nombre de liaisons C = N, augmentant ainsi l’adhérence de l’interface hydrogel-tissu. Cette forte adhérence peut faire adhérer fermement l’hydrogel à la surface du tissu, formant ainsi un revêtement moléculaire de niveau nanométrique. Dans les études précédentes de l’équipe, il a été confirmé que ce type de revêtement hydrogel modifié a amélioré l’adhérence tissulaire9; Il peut adhérer de manière stable aux organes et tissus cornéens et intestinaux et jouer un rôle anti-inflammatoire, d’isolation de barrière et de promotion de la régénération. L’objectif est d’introduire ici en détail le processus de synthèse spécifique de la gélatine-NB, afin que la gélatine-NB puisse être appliquée dans plus de scénarios de réparation des dommages. De plus, nous encourageons d’autres chercheurs à renforcer et à élargir la nature de ce matériau pour l’adapter à davantage de scénarios d’application.
Protocol
Representative Results
Discussion
Les matériaux adhésifs sont une nouvelle classe de matériaux. De plus en plus de chercheurs sont engagés dans la synthèse de divers types de matériaux adhésifs et tentent de trouver leurs applications en biotechnologie, en génie tissulaire, en médecine régénérative et dans d’autres domaines, ce qui a conduit à un développement vigoureux ces dernières années. En plus de se concentrer sur la forte adhérence des matériaux adhésifs, les chercheurs accordent également plus d’attention à d’autres pro…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Aucun.
Materials
| 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
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