Hydrogels – polymeernetwerken met een hoog watergehalte – kunnen fungeren als een weefselnabootser en voorwaarden scheppen voor een levensvatbare kweek van ingebedde cellen, met verschillende toepassingen in de biomedische technologie, zoals weefselmanipulatie en regeneratieve geneeskunde.

Hydrogelnetwerken worden vaak gevormd door het chemisch modificeren van polymeren, zoals hyaluronzuur, een polymeer dat aanwezig is in de extracellulaire matrix die cellen omringt, met andere moleculen, zoals norborneen, om een ​​verknoopt polymeernetwerk te vormen. Eerder gepubliceerde methoden koppelden norborneen aan hyaluronzuur met behulp van dimethylsulfoxide, een organisch oplosmiddel dat gevaarlijk is voor zowel het milieu als de gebruiker.

Onderzoekers van de Universiteit van Michigan hebben een nieuwe syntheseroute ontwikkeld om hyaluronzuur te modificeren met norborneen voor gebruik in hydrogels met behulp van een in water oplosbaar koppelmiddel, DMTMM, waardoor de behoefte aan schadelijke organische oplosmiddelen wordt geëlimineerd.

De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in Carbohydrate Polymer Technologies and Applications .

"Door de behoefte aan organische oplosmiddelen die schadelijk zijn voor cellen te elimineren, hebben we een synthese ontwikkeld die beter geschikt is voor toepassingen op het gebied van weefselmanipulatie", zegt Eleanor Plaster, een doctoraalstudent in biomedische technologie en eerste auteur van het onderzoek.

Naast het vergroten van de duurzaamheid van de hydrogelsynthese, verkort de nieuwe syntheseroute de reactie- en zuiveringstijd die nodig is om het product te verkrijgen. Terwijl eerdere methoden waarbij dimethylsulfoxide werd gebruikt een meerstapsreactie en enkele weken zuivering vereisten, gebeurt de DMTMM-methode in één stap en vereist slechts twee tot drie dagen zuivering.

"Onze nieuw ontwikkelde synthesemethode vergroot het productiegemak, waardoor laboratoria hun eigen polymeer efficiënter kunnen maken. Het kan ook andere groepen die niet eerder uitgerust waren om dit polymeer te synthetiseren, in staat stellen de reactie zelf uit te voeren in plaats van het uit te besteden", aldus Plaster. /P>

Het gebruik van een koppelingsmiddel op waterbasis vergroot ook de toepasbaarheid voor gebruik in biomedische toepassingen, aangezien organische oplosmiddelen niet compatibel zijn met cellen. De onderzoekers bevestigden dat cellen levensvatbaar zijn in met norborneen gemodificeerd hyaluronzuur, gesynthetiseerd met behulp van DMTMM, waardoor dit materiaal kan worden gebruikt voor celkweek voor toepassingen op het gebied van weefselmanipulatie.

"De syntheseroute die Eleanor in ons laboratorium heeft ontwikkeld, versnelt niet alleen het onderzoeksproces aanzienlijk, maar heeft ook een brede toepasbaarheid op verschillende polymeren en modificaties. Ik ben enthousiast om getuige te zijn van de toekomstige richtingen waar zij dit onderzoek naartoe zal sturen", aldus de corresponderende auteur Claudia Loebel, universitair docent materiaalkunde en techniek.

Meer informatie: Eleanor M. Plaster et al, DMTMM-gemedieerde synthese van norborneen-gemodificeerde hyaluronzuurpolymeren om cel-hydrogel-interacties te onderzoeken, Koolhydraatpolymeertechnologieën en -toepassingen (2023). DOI:10.1016/j.carpta.2023.100360

Aangeboden door University of Michigan College of Engineering