Sintesi di idrogel adesivo forte, gelatina O-nitrosobenzaldeide
Summary
Il protocollo qui presentato mostra la sintesi di un forte idrogel adesivo gelatina o-nitrosobenzaldeide (gelatina-NB). La gelatina-NB ha una capacità di adesione tissutale rapida ed efficiente, che può formare una forte barriera fisica per proteggere le superfici delle ferite, quindi dovrebbe essere applicata al campo della biotecnologia per la riparazione delle lesioni.
Abstract
I materiali adesivi sono diventati biomateriali popolari nel campo dell’ingegneria biomedica e tissutale. Nel nostro lavoro precedente, abbiamo presentato un nuovo materiale – gelatina o-nitrosobenzaldeide (gelatina-NB) – che viene utilizzato principalmente per la rigenerazione dei tessuti ed è stato convalidato in modelli animali di lesioni corneali e malattie infiammatorie intestinali. Questo è un nuovo idrogel formato modificando la gelatina biologica con o-nitrosobenzaldeide (NB). La gelatina-NB è stata sintetizzata attivando il gruppo carbossilico di NB-COOH e reagendo con la gelatina attraverso 1-(3-dimetilamminopropil)-3-etilcarbodiimmide cloridrato (EDC) e N-idrossisuccinimide (NHS). Il composto ottenuto è stato purificato per generare il prodotto finale, che può essere conservato stabilmente per almeno 18 mesi. NB ha una forte adesione a -NH2 sul tessuto, che può formare molti legami C = N, aumentando così l’adesione della gelatina-NB all’interfaccia tissutale. Il processo di preparazione comprende fasi per la sintesi del gruppo NB-COOH, la modifica del gruppo, la sintesi della gelatina-NB e la purificazione del composto. L’obiettivo è descrivere in dettaglio il processo di sintesi specifico della gelatina-NB e dimostrare l’applicazione della gelatina-NB per riparare i danni. Inoltre, il protocollo è presentato per rafforzare ed espandere ulteriormente la natura del materiale prodotto dalla comunità scientifica per scenari più applicabili.
Introduction
L’idrogel è un tipo di polimero tridimensionale formato dal rigonfiamento dell’acqua. In particolare, l’idrogel derivato da una matrice extracellulare è ampiamente utilizzato nel campo della biosintesi e della medicina rigenerativa per la sua eccellente biocompatibilità ed efficacia terapeutica1. Sono stati segnalati idrogel per il trattamento di ulcere gastriche, neuriti, infarto miocardico 2,3,4 e altre malattie. Inoltre, è stato dimostrato che la gelatina-NB può promuovere l’esito della malattia infiammatoria intestinale infiammatoria (IBD)5. Gli idrogel tradizionali includono gomma di gellano, gelatina, acido ialuronico, glicole polietilenico (PEG), stratificato, idrofobo / idrofilo, alginato / poliacrilammide, doppia rete e idrogel polianfotero6, tutti con buona istocompatibilità e proprietà meccaniche. Tuttavia, questi idrogel tradizionali sono vulnerabili all’umidità e all’aria nell’ambiente. Se sono esposti all’aria per lungo tempo, perderanno acqua e si asciugheranno; Se sono immersi nell’acqua per lungo tempo, assorbiranno acqua e si espanderanno7, riducendo così la loro flessibilità e funzione meccanica. Inoltre, mantenere l’adesione tissutale degli idrogel convenzionali è una grande sfida8.
Sulla base di questo, abbiamo progettato e sintetizzato una gelatina idrogel su scala nanometrica-NB, che è un nuovo idrogel formato modificando la gelatina biologica con NB (Figura 1). NB ha una forte capacità di adesione a -NH2 sul tessuto, che può formare un gran numero di legami C = N, aumentando così l’adesività dell’interfaccia idrogel-tessuto. Questa forte adesione può far aderire saldamente l’idrogel alla superficie del tessuto, formando così un rivestimento molecolare a livello nanometrico. Negli studi precedenti del team, è stato confermato che questo tipo di rivestimento idrogel modificato ha migliorato l’adesione dei tessuti9; Può aderire stabilmente agli organi e ai tessuti corneali e intestinali e svolgere ruoli anti-infiammatori, isolamento della barriera e promozione della rigenerazione. L’obiettivo è quello di introdurre il processo di sintesi specifico della gelatina-NB in dettaglio qui, in modo che la gelatina-NB possa essere applicata in più scenari di riparazione dei danni. Inoltre, incoraggiamo altri ricercatori a rafforzare ed espandere ulteriormente la natura di questo materiale per adattarsi a più scenari applicativi.
Protocol
Representative Results
Discussion
I materiali adesivi sono una nuova classe di materiali. Sempre più ricercatori sono impegnati nella sintesi di vari tipi di materiali adesivi e stanno cercando di trovare le loro applicazioni in biotecnologia, ingegneria tissutale, medicina rigenerativa e altri campi, che ha portato a un vigoroso sviluppo negli ultimi anni. Oltre a concentrarsi sulla forte adesione dei materiali adesivi, i ricercatori stanno anche prestando maggiore attenzione ad altre proprietà, come l’iniettabilità, l’auto-guarigione, l’emostatico, …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nessuno.
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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