강력한 접착력 하이드로겔, 젤라틴 O-니트로소벤즈알데히드의 합성
Summary
여기에 제시된 프로토콜은 강력한 접착성 하이드로겔 젤라틴 o-니트로소벤즈알데히드(젤라틴-NB)의 합성을 보여줍니다. Gelatin-NB는 빠르고 효율적인 조직 접착 능력을 가지고 있어 상처 표면을 보호하기 위해 강력한 물리적 장벽을 형성할 수 있으므로 부상 복구 생명 공학 분야에 적용될 것으로 기대됩니다.
Abstract
접착 재료는 생물 의학 및 조직 공학 분야에서 널리 사용되는 생체 재료가되었습니다. 이전 연구에서 우리는 주로 조직 재생에 사용되며 각막 손상 및 염증성 장 질환의 동물 모델에서 검증된 새로운 물질인 젤라틴 o-니트로소벤즈알데히드(젤라틴-NB)를 제시했습니다. 이것은 생물학적 젤라틴을 o-니트로소벤즈알데히드(NB)로 변형하여 형성된 새로운 하이드로겔입니다. 젤라틴-NB는 NB-COOH의 카르복실기를 활성화하고 1-(3-디메틸아미노프로필)-3-에틸카르보디이미드 염산염(EDC) 및 N-히드록시숙신이미드(NHS)를 통해 젤라틴과 반응시켜 합성되었습니다. 얻어진 화합물을 정제하여 최종 생성물을 생성하고, 이는 적어도 18개월 동안 안정하게 저장될 수 있다. NB는 조직 상의 –NH2 에 대해 강한 접착력을 가지며, 이는 많은 C=N 결합을 형성할 수 있고, 따라서 조직 계면에 대한 젤라틴-NB의 접착을 증가시킨다. 제조 공정은 NB-COOH 기의 합성, 기의 변형, 젤라틴-NB 화합물의 합성 및 정제를 위한 단계를 포함한다. 목표는 젤라틴-NB의 특정 합성 과정을 자세히 설명하고 손상 복구에 젤라틴-NB를 적용하는 것을 입증하는 것입니다. 또한, 이 프로토콜은 보다 적용 가능한 시나리오를 위해 과학계에서 생산한 자료의 특성을 더욱 강화하고 확장하기 위해 제시됩니다.
Introduction
하이드로겔은 물이 팽윤되어 형성된 3차원 폴리머의 일종입니다. 특히, 세포외기질 유래의 하이드로젤은 우수한 생체적합성 및 치료효과로 인해 생합성 및 재생의학 분야에서 널리 사용되고 있다1. 하이드로겔은 위궤양, 신경염, 심근경색 2,3,4 및 기타 질환의 치료에 대해 보고되었다. 또한, 젤라틴-NB가 염증성 염증성 장 질환(IBD)의 결과를 촉진할 수 있음이 입증되었습니다5. 전통적인 하이드로겔에는 젤란검, 젤라틴, 히알루론산, 폴리에틸렌글리콜(PEG), 층상, 소수성/친수성, 알지네이트/폴리아크릴아미드, 이중 네트워크 및 다양쪽성 하이드로겔6이 포함되며, 이들 모두는 우수한 조직적합성 및 기계적 특성을 가지고 있다. 그러나 이러한 전통적인 하이드로겔은 환경의 습기와 공기에 취약합니다. 장시간 공기에 노출되면 물이 없어지고 건조해집니다. 장시간 물에 담그면 물을 흡수하고팽창하여 7, 따라서 유연성과 기계적 기능이 감소합니다. 또한, 종래의 하이드로겔의 조직 부착을 유지하는 것은 주요한 과제이다8.
이를 바탕으로 생물학적 젤라틴을 NB로 변형하여 형성된 새로운 하이드로겔인 나노스케일 하이드로겔 젤라틴-NB를 설계하고 합성했습니다(그림 1). NB는 조직 상의 –NH2 에 대한 강한 접착 능력을 가지며, 이는 많은 수의 C=N 결합을 형성할 수 있고, 따라서 하이드로겔-조직 계면의 접착성을 증가시킨다. 이 강한 접착력은 하이드로겔을 조직 표면에 단단히 부착시켜 나노 수준의 분자 코팅을 형성할 수 있습니다. 연구팀의 이전 연구에서, 이러한 종류의 변형된 하이드로겔 코팅이 조직 접착력을 향상시킨다는 것이 확인되었다9; 각막 및 장 장기 및 조직에 안정적으로 부착할 수 있으며 항염, 장벽 격리 및 재생 촉진 역할을 합니다. 목표는 젤라틴-NB의 특정 합성 과정을 여기에 자세히 소개하여 젤라틴-NB가 손상 복구의 더 많은 시나리오에 적용될 수 있도록 하는 것입니다. 또한, 우리는 다른 연구자들이 더 많은 응용 시나리오에 적합하도록 이 재료의 특성을 더욱 강화하고 확장할 것을 권장합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
접착 재료는 새로운 종류의 재료입니다. 점점 더 많은 연구자들이 다양한 유형의 접착 재료의 합성에 전념하고 있으며 생명 공학, 조직 공학, 재생 의학 및 기타 분야에서 응용 분야를 찾기 위해 노력하고 있으며 최근 몇 년 동안 활발한 발전을 이끌었습니다. 접착 재료의 강한 접착력에 초점을 맞추는 것 외에도 연구자들은 주사 가능성, 자가 치유, 지혈, 항균, 제어 제거 등과 같은 다른 특성에도 …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
없음.
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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