分子诱饵可以帮助水凝胶治愈伤口

像渔民一样，赖斯大学的生物工程师正在寻找他们的日常捕捞量。但他们的诱饵，水凝胶支架中的生物分子，吸引微观干细胞而不是鱼。

他们说，这些将促进新组织的生长以治愈伤口。由布朗工程学院生物工程师Antonios Mikos和研究生Jason Guo领导的团队开发了模块化注射水凝胶，这种水凝胶由生物活性分子增强，这些生物活性分子锚定在化学交联剂中，从而产生凝胶结构。

迄今为止，用于愈合的水凝胶在生物学上是惰性的，并且需要将生长因子和其他生物相容性分子添加到混合物中。新工艺使这些必需分子成为水凝胶本身的一部分，特别是交联剂，使材料在用水溶胀时保持其结构。

他们的工作，在Science Advances中报道，旨在帮助修复能够自我再生的骨骼，软骨和其他组织。最重要的是，米氏实验室定制的活性水凝胶可以在室温下混合使用，立即应用，Mikos说。

“这不仅对于易于制备和合成很重要，而且因为这些分子在被加热时可能会失去生物活性，”他说。“这是开发依赖高温或使用有机溶剂的生物材料的最大问题。”

用软骨和骨生物分子进行的实验表明，由可溶性聚合物制成的交联剂如何通过简单地将它们在水中与催化剂混合在一起来结合小肽或大分子，如组织特异性细胞外基质组分。随着注射的凝胶膨胀以填充组织缺陷留下的空间，嵌入的分子可以与身体的间充质干细胞相互作用，吸引它们以促进新的生长。当天然组织填充该区域时，水凝胶会降解并最终消失。

“通过我们以前的水凝胶，我们通常需要一个二级系统来运送生物分子，以有效地进行组织修复，”郭说。“在这种情况下，我们的最大优势是我们直接将特定组织的生物分子直接加入交联剂本身。然后，一旦我们注入水凝胶，生物分子就在他们需要的地方。”

为了使反应起作用，研究人员依赖于点击化学的变体，这有助于分子模块的组装。点击化学催化剂通常不适用于水。但在Rice化学家和共同作者Paul Engel的帮助下，他们选择了生物相容性和可溶性钌基催化剂。

“我们可以使用一种特殊的钌基催化剂，”郭说。“其他通常具有细胞毒性，或者它们在水性条件下无活性，或者它们可能不适用于聚合物上特定种类的炔烃。