ザンタンガム・アイアン・システム:生物医学工学の応用のための天然の,機械的に調節可能な,バイオアクティブ,および磁気反応性ヒドロゲル

科学分野:

• バイオマテリアル科学
• ポリマー化学
• 組織工学

背景:

• シャンタンガム (XG) は,加厚性およびレオロギー性により,産業で広く使用されています.
• 改変されていないXGのクロスリンク戦略は,生物医学的な用途のために必要である.
• 現在,XGは生物医学工学用の細胞内でのみ使用できるという制限がある.

研究 の 目的:

• 鉄 (Fe3+) イオンを用いたクサンタンガム (XG) の新しいクロスリンク戦略を確立する.
• 添加物製造による組織工学の応用のための調整可能な生物活性水素ガスを開発する.
• XG-Fe3+ヒドロゲルを薬剤投与およびハイブリッド・スキャフォールド製造のための多機能プラットフォームとして探索する.

主な方法:

• イオンクロスリンクの適性を評価するためのインシットレオロジック評価.
• ハイドロゲル加工のための添加物製造技術.
• 生物活性のためにヒトメタクリロイル血小板溶解物 (hPLMA) を組み込む.
• 磁気反応性のための磁気ナノ粒子 (MNP) の統合.
• ハイブリッド・スキャフォールドの製造には,ポリキャプロラクトン (PCL) を用いてメルト・エレクトロライティング (MEW) を用いる.

主要な成果:

• Fe3+はXGに高い親和性を示し,優れたプリント可能性と60日間の培養安定性を有する安定したクロスリンクされた水素ゲルを形成しました.
• XG- Fe3+ヒドロゲルは,ヒトメゼンキマ幹細胞 (hMSCs) と高い生物相容性を示し,鉄の持続的な放出を示した.
• バイオアクティブなXG-Fe3+-PLMA水素は,クロスリンクされていないXGと比較して10倍強さを示した.
• 組織工学に適した機械的に調節可能な水素ガスを (∼3〜203 kPa) 達成した.
• 磁気反応性 (XG-Fe3+-MNP) とハイブリッドXG-PLMA-PCLのエスカファードは成功裏に製造されました.

結論:

• 新しい多用途のXG-Fe3+ヒドロゲルシステムが開発されました.
• ハイドロゲルは自然で 機械的に調節可能で 生物活性で 磁気反応性がある
• このシステムは複雑なバイオメディカルエンジニアリングのアプリケーションに 合わせたヒドロゲルの需要を満たします
• XG-Fe3+ヒドロゲルは,高度なバイオメディカルアプリケーションで単体またはハイブリッドの使用のための有望なプラットフォームとして機能します.