세포 및 약물 전달을 위한 장치로서 RGD 기능성 하이드로겔을 합성하기 위한 프로토콜을 제시합니다. 이 절차에는 알킨 변성 폴리아크릴산(PAA)과 RGD-아지드 유도체 사이의 구리 촉매 알카인-아지드 고리첨가(CuAAC)가 포함됩니다. 하이드로겔은 마이크로파 보조 중축합을 사용하여 형성되며 물리화학적 특성이 조사됩니다.
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이 논문에서
요약
초록
고분자를 생체 재료로 사용하면 치료 응용 분야에서 상당한 이점을 얻을 수 있습니다. 특히, 생체 적합성, 기계적 특성 또는 세포 생존력을 개선할 수 있는 화합물로 고분자 사슬을 변형하고 기능화할 수 있는 가능성은 생물 의학 분야의 새로운 과제를 해결할 수 있는 새로운 재료의 설계를 가능하게 합니다. 고분자 기능화 전략을 통해 클릭 화학은 고분자 장치의 세포 호환성 및 약물 전달 특성을 개선하는 강력한 도구입니다. 이와 유사하게, 생물학적 환경의 독성 또는 오염과 같은 잠재적인 부작용을 피하기 위해 멸균 도구를 사용해야 하는 생물 의학의 근본적인 필요성은 마이크로파 지원 전략에 대한 관심을 불러일으키고 있습니다.
클릭 화학과 마이크로파 지원 방법의 조합은 생체 의학 응용 분야에서 원하는 기능과 향상된 성능을 가진 생체 적합성 하이드로겔을 생산하는 데 적합합니다. 이 연구는 RGD 기능성 하이드로겔을 합성하는 것을 목표로 합니다. RGD(아르기닐글리실아스파르트산)는 세포 접착 단백질을 모방하고 세포 표면 수용체에 결합하여 하이드로겔의 3D 고분자 네트워크 내에서 세포를 위한 쾌적한 미세환경을 만들 수 있는 트리펩타이드입니다. RGD 기능화는 Huisgen 1,3-쌍극자 고리추가(huisgen 1,3-dipolar cycloaddition)를 통해 발생합니다. 일부 PAA 카르복실기는 알킨 부분으로 변형되는 반면, RGD는 펩타이드 서열의 말단 잔기로서 아지도산으로 기능화됩니다. 마지막으로, 두 제품 모두 펩타이드를 PAA에 영구적으로 연결하기 위해 구리 촉매 클릭 반응에 사용됩니다. 이 변형 중합체는 카보머, 아가로스 및 폴리에틸렌 글리콜(PEG)과 함께 사용되어 하이드로겔 매트릭스를 합성합니다. 3D 구조는 마이크로파 보조 중축합을 통해 PAA의 카르복실기와 아가로스 및 PEG의 카보머 및 하이드록실기를 포함하는 에스테르화 반응으로 인해 형성됩니다. 겔화 메커니즘의 효율성은 높은 수준의 RGD 기능화를 보장합니다. 또한 이 기능화된 네트워크 내에서 치료용 화합물 또는 생물학적 도구를 로드하는 절차는 매우 간단하고 재현 가능합니다.
서론
하이드로 겔은 천연 또는 합성, 및 독특한 입체 구조 특징 친수성 가교 중합체에 의해 형성되는 삼차원 네트워크이다. 이 장치는 약물 전달, 조직 공학, 유전자 사업자와 스마트 센서 1, 2의 생물 의학 분야에서 점점 더 매력적이다. 실제로, 높은 수분 함량뿐만 아니라 유동 학적 및 기계적 특성들에게 연조직 미세 환경을 모방 수용성 사이토킨 또는 성장 인자의 전달을 위해 그들에게 효과적인 도구를 만들기에 적합한 후보를 만든다. 가장 유망한 사용 중 하나는 세포 및 생물 활성 화합물을 담지 주사 생체 같다. 생체 외 및 생체 내 실험 3,4에서 관찰 하이드로 겔은 잡고 정확하게 생리 관련 방식으로 줄기 세포 규제 신호를 제공함으로써 세포 생존 및 제어 줄기 세포 운명을 향상시킬 수 있습니다. 이것의 주요 장점은 가능성신체를 통해 모든 마이그레이션 및 대상 목표 (5)를 잃고, 순환 토런트로 지역과 extravasates 잎 세포의 양을 최소화 (현장에서) 접종의 영역 내 주입 된 세포를 유지합니다. 삼차원 네트워크 하이드로 겔의 안정성은 고분자 사슬 6 간의 공유 결합 또는 응집력에 의해 형성의 가교 부위에 기인한다.
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프로토콜
주 : 수신 한 화학 물질이 사용된다. 선형 RGD 구입되지만 FMOC 표준 고체상 펩타이드 합성 16, 19에 의해 제조 될 수있다. 용제는 분석 등급의이다. 투석 차단 동일 3,500 다 승 M과 멤브레인의 사용을 요구한다. 합성 된 화합물 1 400 메가 헤르츠 분광기하여 클로로포름에 기록 H NMR 스펙트럼 (CDCl3 중) 또는 용매와 같은 산화 중수소 (D 2 O)을 특징으로하고, 화학적 이동은 백만 분의 δ 값으로보고된다. 또한, 하이드로 겔을 KBr 펠렛 기술을 이용하여 FT-IR 분석을 실시하고 그 물리적 특성은 37 ° C에서 반전 된 테스트 튜브를 사용하여 평가 겔화 과정을 포함한다.
4 Azidobutanoyl 1. 합성 염화 1
- 디클로로 메탄 10 ㎖ 및 디메틸 포름 아미드 0.5 ㎖에 azidobutanoic -4- 카복실산 (3.90 mmol)을 500 mg의 녹인다.
- 0 ° C에서 상기 용액을 냉각빙욕을 사용.
- 교반하면서, 반응계를 서서히 적가 디클로로 메탄 5 ㎖에 옥 살릴 클로라이드 (5.85 mmol)을 505 μl를 첨가하고.
- 빙욕을 ....
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결과
n은 카르복실기, 아민과 반응 단량체 라벨도 1에 나타내었다 같이 PAA의 알킨 유도체를 효율적으로, 폴리 아크릴산 및 propargylamine에서 합성된다. 제품의 아이덴티티는 1 H-NMR 분광법으로 확인 하였다. (5) 삼중 결합 변성 PAA의 1H-NMR 스펙트럼을 나타낸다.
그림 5 : PAA의 1 H-NMR 스펙트럼은 알킨을 수정 알킨 부분에 관련된 신호가 강조
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토론
알킨 부분을 사용한 PAA 중합 후 변형과 아지드 그룹을 사용한 RGD 기능화는 폴리머와 펩타이드 사이의 안정적인 결합 형성을 보장합니다. 실제로, 트리아졸은 1,2,3-트리아졸 고리의 1,4 위치에 부착된 탄소 원자 사이의 단단한 연결 단위 역할을 하며 가수분해 또는 다른 방식으로 절단될 수 없습니다. 또한, 트리아졸은 벤제노이드 및 관련 방향족 헤테로사이클과 같은 다른 고리형 구조와 달리 산화 및 환원이 극히 어렵습니다24. 이러한 방식으로 PAA-RGD 생성물의 화학적 불안정성은 하이드로겔 합성의 실험 조건에서 거의 없습니다. 펩타이드는 화학 결합의 특성으로 인해 3D 고분자 네트워크에 접목되며 물리적으로 갇히지 않습니다(따라서 시스템을 떠날 수 있음).
알킨 PAA는 아민 유도체를 얻기 위해 EDC 및 HOBt가 있는 수용액에서 프로파르길아민을 사용하여 제조됩니다. 실험 결과는 PAA에 결합되는 삼중 결합의 백분율이 사용된 아민의 양에 비례한다는 것을 .......
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공개 사항
저자는 이해 상충이 없으며 이 원고를 준비하는 데 어떠한 대가도 받지 않았다고 밝혔습니다.
감사의 글
저자는 언어 편집을위한 유익한 토론을위한 교수 마우리 치오 MASI 미스 키아라 Allegretti에게 감사의 말씀을 전합니다. 저자의 연구는 반도 히오바니 Ricercatori 2010 (Ministero 델라 경례 GR-2010-2312573)에 의해 지원됩니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 폴리(아크릴산) 용액 평균 Mw ~100,000, H2O | 시그마 알드리치 | 523925 | CAS 9003-01-4 |
| 폴리(에틸렌 글리콜) 2,000 | 시그마 알드리치 | 84797 | CAS 25322-68-3 |
| 카보미어 974P | Fagron | 1387083 | |
| 아가로스 | Invitrogen 주식 회사 | 16500-500 | UltraPure Agarose |
| RGD 펩타이드 | abcam | ab142698 | |
| 4-azidobutanoic acid | Aurum Pharmatech | Z-2421 | CAS 54447-68-6 |
| 옥살릴 클로라이드 | 시그마 알드리치 | O8801 | CAS 79-37-8 |
| 프로파르길아민 염산염 95% | 시그마 알드리치 | P50919 | CAS 15430-52-1 |
| 구리(I) 요오드화물 | 시그마 알드리치 | 3140 | CAS 7681-65-4 |
| 아스코르브산나트륨 | 시그마 알드리치 | Y0000039 | CAS 134-03-2 |
| 인산염 완충 식염수 | 시그마 알드리치 | P4417 | |
| 투석 멤브레인 | 스펙트럼 실험실, Inc. | 132725 | Spectra/Por 3 투석 멤브레인 표준 RC 튜빙 MWCO : 3.5 kD |
참고문헌
- Slaughter, B. V., Khurshid, S. S., Fisher, O. Z., Khademhosseini, A., Peppas, N. A. Hydrogels in Regenerative Medicine. Adv. Mater. 21 (32-33), 3307-3329 (2009).
- Rossi, F., Perale, G., Papa, S., Forloni, G., Veglianese, P. Current options for drug delivery to the spinal cord. Expert Opin. Drug Deliv.
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재인쇄 및 허가
