イソニトリル結合を用いた細胞微環境のバイオオートゴーナルエンジニアリング

科学分野:

• バイオマテリアル科学
• 組織工学
• ポリマー化学

背景:

• 細胞外マトリクスを模倣する 組織工学の重要な基板です
• 現在のクロスリンク方法では,多くの場合,材料の性質と細胞の運命を制御することを制限する反応的条件が含まれています.
• ハイドロゲル形成のための既存のバイオオートゴーナル化学は,材料特性の独立したチューニングを制限しています.

研究 の 目的:

• アイソニトリル結合をヒドロゲルクロスリンクの新しいバイオオルトゴナル戦略として導入する.
• ハイドロゲルの特性を正確に制御するために利用可能なバイオオートホーガンツールキットを拡張します.
• 再生医療の応用のための高度な水素ガスを開発する.

主な方法:

• クロロオキシム (ChO),テトラジン (Tz),アゾメチンイミン (AMI) の機能群とのイソニトリル結合が調査された.
• 合成されたポリエチレングリコール (PEG) 水素は,イソニトリル-ChO結合を用いる.
• ChO機能化されたPEGと,イソニトリル機能化されたエラスティン型タンパク質 (ELP) の組み合わせ.
• 凝固運動,機械的安定性,生物互換性を含む,評価された水素ゲルの特性.
• アジド-アルキンサイクル添加によるイソニトリル-ChO結合の正交性を評価した.

主要な成果:

• イソニトリル-ChO,イソニトリル-Tz,およびイソニトリル-AMI結合を用いてヒドロゲル形成が実証された.
• イソニトリル-ChO結合は最適の凝縮運動と機械的性質を示した.
• イソニトリル-ChO結合で交結されたPEGヒドロゲルは,急速な凝縮性,弾性,安定性,および生物適合性を示した.
• 細胞拡散を調節するPEG- ELPヒドロゲルを用いてネットワーク接続とリガンドのプレゼンテーションを同時に制御した.
• アイソニトリル-ChO結合とアジド-アルキンサイクロアディションの正交性が確認された.

結論:

• イソニトリル結合は,ヒドロゲルクロスリンクの多用途かつ生物適合性のあるプラットフォームです.
• イソニトリル-ChO結合は,調節可能な特性を有する高度な水素ガスを生成するための堅固な方法を提供します.
• これらのヒドロゲルは,再生医療のための多様なヒト細胞の長期培養をサポートします.
• 証明された正交性は,生細胞環境内のヒドロゲルの連続的,生物正交的改変を可能にします.