Os cientistas criaram pela primeira vez um hidrogel injetável que incorpora de antemão moléculas bioativas específicas de tecido por meio de novos reticuladores. O hidrogel descrito tem forte potencial para uso em engenharia de tecidos
Tecido a engenharia é o desenvolvimento de substitutos de tecidos e órgãos - construções celulares tridimensionais - com propriedades semelhantes às dos tecidos naturais. Engenharia de tecidos visa restaurar, preservar ou melhorar as funções do tecido pelo uso desses suportes biologicamente ativos. Sintético hidrogel polímeros têm sido aclamados como candidatos promissores para fornecer tais andaimes mecânicos devido à sua composição única e semelhanças estruturais com a matriz extracelular natural. Os hidrogéis imitam ambientes de tecido e os reticuladores nos hidrogéis ajudam o material a manter sua estrutura, mesmo quando ele absorveu grandes quantidades de água. No entanto, os hidrogéis atualmente disponíveis são biologicamente inertes e, portanto, não podem atuar de forma autônoma para conduzir uma função biológica apropriada. Eles exigem a adição de biomoléculas compatíveis (por exemplo, fatores de crescimento, ligantes adesivos), tornando-os uma parte essencial dos hidrogéis.
Em um estudo publicado em 11 de junho em Os avanços da ciência, os cientistas desenvolveram um novo hidrogel injetável modular que usa um reticulador chamado PdBT - um composto biodegradável - para reticulação do polímero de hidrogel para criar um hidrogel bioativo inchado. O PdBT incorpora moléculas bioativas ancorando-as nos reticuladores químicos do hidrogel. As biomoléculas específicas podem ser simplesmente misturadas com PdBT em temperatura ambiente e, ao fazer isso, as moléculas bioativas tornam-se parte integrante do hidrogel. Tal sistema, desenvolvido pela primeira vez, tem a capacidade de se ligar a biomoléculas específicas de tecido em temperatura ambiente para se tornar funcionalizado sem a necessidade de qualquer injeção secundária ou sistema posterior.
As biomoléculas adicionadas permanecem ancoradas ao hidrogel e podem ser apresentadas diretamente ao tecido alvo. Isso evita a difusão para a área fora da área-alvo, evitando consequências indesejáveis, como inativação ou crescimento redundante de tecido. Os experimentos foram conduzidos em osso e cartilagem usando monômeros de PdBT específicos adicionando funcionalidade por meio da incorporação de peptídeo N-caderina hidrofóbico associado à cartilagem e um peptídeo de proteína morfogenética óssea hidrofílica e um glicosaminoglicano derivado da cartilagem, sulfato de condroitina. Esta mistura de hidrogel pode ser injetada diretamente no tecido alvo. As biomoléculas incorporadas no hidrogel entram em contato com as células-tronco mesenquimais do tecido do hospedeiro e as “atraem” para que sejam adicionadas à área alvo para 'semear' ou iniciar um novo crescimento. Assim que o novo tecido cresce, o hidrogel se degrada e desaparece.
O novo hidrogel descrito no estudo atual pode ser preparado em temperatura ambiente para uso imediato e pode ser personalizado de acordo com os diferentes tecidos. O processo de preparação simples evita a degradação térmica das biomoléculas, o que era um problema com os hidrogéis anteriores, pois isso afeta sua atividade biológica. Os hidrogéis bioativos podem ajudar a regenerar ossos, cartilagens, pele e outros tecidos. Esta nova técnica que usa um hidrogel bioativo injetável com propriedades favoráveis tem um forte potencial para uso em engenharia de tecidos.
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Fontes)
Guo JL et al. 2019. Reticulantes de hidrogel modulares, específicos para tecidos e biodegradáveis para engenharia de tecidos. Science Advances. 5 (6). https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw7396
