Создан гидрогель для тканевой инженерии

Новый гидрогель, созданный на основе поли-N-изопропилакриламида, модифицированного фосфатными группами, был разработан в лаборатории Антониоса Микоса (Antonios G. Mikos) при Университете Райса в Хьюстоне, Техас. При комнатной температуре это жидкость, но после нагрева до температуры тела начинается полимеризация и материал становится почти твердым. Разработчики считают, что гидрогель можно будет инъекцией вводить пациентам с дефектами кости, чтобы поддерживать и замещение ткани. Растущая ткань будет постепенно вытеснять гидрогель, заживляя повреждение.

В первую очередь изобретение может послужить материалом для доставки стволовых клеток в операциях по регенерации тканей. В ходе разработки ученым удалось решить важную проблему: почти все термоуправляемые гели значительно теряют в объеме при полимеризации, ужимаясь вдвое-втрое по сравнению с жидкой фазой. Такие гели не могут в полной мере участвовать в заживлении дефектов, потому что не выполняют функцию стабилизации тканей в месте повреждения. Добавление кросс-сшивок к мономерным элементам геля позволило избавиться от этого эффекта. Фосфатные мостики легко подвергаются расщеплению человеческими ферментами (например, щелочной фосфатазой) и растворимые мономеры выводятся из организма. Гель получается умным – ферменты подобного типа в большом количестве присутствуют в растущих тканях, и лишь в незначительном – в остальных. Таким образом вытеснение и разложение гидрогеля будет происходить лишь по мере замещения материала живой тканью.

Первые опыты по оценке токсичности материала дали положительные результаты. Первое применение гидрогеля, как ожидают разработчики, будет связано именно с заживлением травм кости, поскольку in vitro материал показал хорошую способность стимулировать кальцификаци. Однако возможность произвольно менять плотность геля, количество кросс-сшивок и фосфатных мостиков в его составе предполагает более широкое применение в биоинженерных целях.