O protocolo aqui apresentado mostra a síntese de um forte hidrogel adesivo gelatina o-nitrosobenzaldeído (gelatina-NB). A gelatina-RN tem uma capacidade de adesão tecidual rápida e eficiente, que pode formar uma forte barreira física para proteger as superfícies das feridas, por isso espera-se que seja aplicada no campo da biotecnologia de reparação de lesões.
Os materiais adesivos tornaram-se biomateriais populares no campo da engenharia biomédica e de tecidos. Em nosso trabalho anterior, apresentamos um novo material – gelatina o-nitrosobenzaldeído (gelatina-NB) – que é utilizado principalmente para regeneração tecidual e foi validado em modelos animais de lesão corneana e doença inflamatória intestinal. Este é um novo hidrogel formado pela modificação da gelatina biológica com o-nitrosobenzaldeído (NB). A gelatina-RN foi sintetizada ativando-se o grupo carboxila do NB-COOH e reagindo com gelatina através do cloridrato de 1-(3-dimetilaminopropil)-3-etilcarbodiimida (EDC) e N-hidroxisuccinimida (NHS). O composto obtido foi purificado para gerar o produto final, que pode ser armazenado de forma estável por pelo menos 18 meses. O RN tem uma forte adesão ao -NH2 no tecido, o que pode formar muitas ligações C = N, aumentando assim a adesão da gelatina-RN à interface tecidual. O processo de preparação compreende etapas para a síntese do grupo NB-COOH, modificação do grupo, síntese de gelatina-NB e purificação do composto. O objetivo é descrever detalhadamente o processo específico de síntese de gelatina-RN e demonstrar a aplicação de gelatina-NB na reparação de danos. Além disso, o protocolo é apresentado para fortalecer e expandir ainda mais a natureza do material produzido pela comunidade científica para cenários mais aplicáveis.
O hidrogel é um tipo de polímero tridimensional formado pelo inchaço da água. Em particular, o hidrogel derivado de uma matriz extracelular é amplamente utilizado no campo da biossíntese e da medicina regenerativa devido à sua excelente biocompatibilidade e eficácia terapêutica1. Hidrogéis têm sido relatados para o tratamento de úlceras gástricas, neurite, infarto do miocárdio 2,3,4 e outras doenças. Além disso, tem sido comprovado que a gelatina-RN pode promover o desfecho da inflamação da doença inflamatória intestinal (DII)5. Os hidrogéis tradicionais incluem goma gelana, gelatina, ácido hialurônico, polietilenoglicol (PEG), em camadas, hidrofóbicos/hidrofílicos, alginato/poliacrilamida, rede dupla e hidrogéis polianfotéricos6, todos com boa histocompatibilidade e propriedades mecânicas. No entanto, esses hidrogéis tradicionais são vulneráveis à umidade e ao ar no ambiente. Se eles são expostos ao ar por um longo tempo, eles vão perder água e secar; se estiverem imersos na água por um longo tempo, absorverão água e se expandirão7, reduzindo assim sua flexibilidade e função mecânica. Além disso, manter a adesão tecidual dos hidrogéis convencionais é um grande desafio8.
Com base nisso, projetamos e sintetizamos um hidrogel gelatina-NB em nanoescala, que é um novo hidrogel formado pela modificação da gelatina biológica com NB (Figura 1). O RN tem uma forte capacidade de adesão a -NH2 no tecido, o que pode formar um grande número de ligações C = N, aumentando assim a adesividade da interface hidrogel-tecido. Esta forte adesão pode fazer com que o hidrogel adera firmemente à superfície do tecido, formando assim um revestimento molecular de nível nano. Em estudos anteriores da equipe, foi confirmado que esse tipo de revestimento de hidrogel modificado melhorou a adesão tecidual9; pode aderir de forma estável aos órgãos e tecidos da córnea e intestinal e desempenhar papéis anti-inflamatórios, isolamento de barreira e promoção da regeneração. O objetivo é apresentar o processo específico de síntese de gelatina-RN em detalhes aqui, para que a gelatina-NB possa ser aplicada em mais cenários de reparação de danos. Além disso, incentivamos outros pesquisadores a fortalecer e expandir ainda mais a natureza desse material para atender a mais cenários de aplicação.
Os materiais adesivos são uma nova classe de materiais. Mais e mais pesquisadores estão comprometidos com a síntese de vários tipos de materiais adesivos e estão tentando encontrar suas aplicações em biotecnologia, engenharia de tecidos, medicina regenerativa e outros campos, o que levou a um desenvolvimento vigoroso nos últimos anos. Além de se concentrar na forte adesão de materiais adesivos, os pesquisadores também estão prestando mais atenção a outras propriedades, como injetabilidade, autocicatrizaçã…
The authors have nothing to disclose.
Nenhum.
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 |