強接着性ハイドロゲルゼラチンO-ニトロソベンズアルデヒドの合成
Summary
ここで提示されたプロトコルは、強力な接着性ヒドロゲルゼラチンo-ニトロソベンズアルデヒド(ゼラチン-NB)の合成を示しています。ゼラチンNBは、迅速かつ効率的な組織接着能力を有し、創傷表面を保護するための強力な物理的障壁を形成することができるため、傷害修復バイオテクノロジーの分野への応用が期待されています。
Abstract
接着材料は、生物医学および組織工学の分野で人気のある生体材料になっています。前回の研究では、主に組織再生に使用され、角膜損傷や炎症性腸疾患の動物モデルで検証されている新素材であるゼラチンo-ニトロソベンズアルデヒド(ゼラチン-NB)を発表しました。生物学的ゼラチンをo-ニトロソベンズアルデヒド(NB)で修飾した新規ハイドロゲルです。ゼラチン-NBは、NB-COOHのカルボキシル基を活性化し、1-(3-ジメチルアミノプロピル)-3-エチルカルボジイミド塩酸塩(EDC)およびN-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)を介してゼラチンと反応させることによって合成されました。得られた化合物を精製して最終生成物を生成し、これを少なくとも18ヶ月間安定に保存することができる。NBは、組織上の−NH2 に強い接着性を有し、これは多くのC = N結合を形成することができ、したがって組織界面へのゼラチン−NBの接着を増加させる。調製プロセスは、NB-COOH基の合成、基の修飾、ゼラチン-NBの合成、および化合物の精製のためのステップを含む。目標は、ゼラチン-NBの特定の合成プロセスを詳細に説明し、損傷修復へのゼラチン-NBの適用を実証することです。さらに、プロトコルは、より適用可能なシナリオのために科学界によって生成された材料の性質をさらに強化および拡大するために提示されています。
Introduction
ハイドロゲルは、水膨潤によって形成される三次元ポリマーの一種です。特に、細胞外マトリックス由来のハイドロゲルは、その優れた生体適合性および治療効果から生合成および再生医療の分野で広く用いられている1。ヒドロゲルは、胃潰瘍、神経炎、心筋梗塞2,3,4、およびその他の疾患の治療のために報告されています。さらに、ゼラチン-NBが炎症性炎症性腸疾患(IBD)5の結果を促進することができることが証明されています。従来のヒドロゲルには、ジェランガム、ゼラチン、ヒアルロン酸、ポリエチレングリコール(PEG)、層状、疎水性/親水性、アルギン酸塩/ポリアクリルアミド、二重網目、およびポリ両性ヒドロゲル6が含まれ、これらはすべて良好な組織適合性および機械的特性を有する。ただし、これらの従来のヒドロゲルは、環境中の湿気や空気に対して脆弱です。長時間空気にさらされると、水分が失われて乾燥します。それらが長時間水に浸されると、それらは水を吸収して7膨張し、したがってそれらの柔軟性および機械的機能を低下させる。加えて、従来のヒドロゲルの組織接着性を維持することは大きな課題である8。
これに基づいて、生物学的ゼラチンをNBで修飾して形成された新規ヒドロゲルであるナノスケールのヒドロゲルゼラチン-NBを設計および合成しました(図1)。NBは、組織上の−NH2 に対する強い接着能力を有し、これは多数のC = N結合を形成することができ、したがってヒドロゲル – 組織界面の接着性を増加させる。この強力な接着により、ヒドロゲルが組織表面にしっかりと付着し、ナノレベルの分子コーティングを形成できます。チームの以前の研究では、この種の改質ヒドロゲルコーティングが組織の接着性を改善したことが確認されています9;角膜や腸の臓器や組織に安定して付着し、抗炎症、バリア隔離、再生促進の役割を果たすことができます。目標は、ゼラチン-NBの特定の合成プロセスをここで詳細に紹介し、ゼラチン-NBを損傷修復のより多くのシナリオに適用できるようにすることです。さらに、他の研究者が、より多くのアプリケーションシナリオに合わせて、この材料の性質をさらに強化および拡張することをお勧めします。
Protocol
Representative Results
Discussion
接着材料は新しいクラスの材料です。様々な接着材料の合成に取り組む研究者が増え、バイオテクノロジー、組織工学、再生医療などの分野での応用が試みられ、近年は活発な発展を遂げています。研究者は、接着材料の強力な接着性に焦点を当てることに加えて、注射性、自己修復、止血、抗菌、制御された除去などの他の特性にも注意を払っています13。これらの新し?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
何一つ。
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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