水稻生物工程师在室温下混合可注射支架来生长新的组织
水稻研究生Jason Guo用生物活性水凝胶填充模具。可注射的水凝胶可以增强生物分子和混合在室温下，以帮助愈合各种伤口。杰夫·菲特洛摄影
和渔民一样，莱斯大学的生物工程师也在为他们的日常捕捞而努力。但它们的诱饵是水凝胶支架中的生物分子，吸引的是显微镜下的干细胞，而不是鱼。
他们说，这将为愈合伤口的新组织的生长播下种子。
由布朗大学工程学院生物工程师Antonios Mikos和研究生Jason Guo领导的研究小组已经开发出模块化、可注射的水凝胶，这种凝胶的结构是由固定在化学交联剂中的生物活性分子增强的。
迄今为止，用于治疗的水凝胶在生物学上是惰性的，需要在混合物中加入生长因子和其他生物相容分子。新工艺使这些基本分子成为水凝胶本身的一部分，特别是交联剂，使材料在被水膨胀时保持其结构。
他们的研究成果发表在《科学进展》杂志上，旨在帮助修复骨骼、软骨和其他能够自我再生的组织。
Mikos说，最重要的是，大米lab’s定制的活性水凝胶可以在室温下混合使用。
他说:“这不仅对易于制备和合成很重要，而且因为当加热这些分子时，它们可能会失去它们的生物活性。”这是发展依靠高温或有机溶剂的生物材料所面临的最大问题
莱斯大学开发的水凝胶含有交联剂，可以结合生物活性分子，帮助愈合各种伤口。杰夫·菲特洛摄影
软骨和骨生物分子实验表明，由可溶性聚合物制成的交联剂可以通过在水中与催化剂混合，将小肽或大分子(如组织特异性细胞外基质成分)连接起来。当注射的凝胶膨胀以填补组织缺损留下的空间时，嵌入的分子可以与body’s间充质干细胞相互作用，将它们吸引进来，为新的生长播下种子。随着原生组织在该区域的生长，水凝胶会降解并最终消失。
郭说:“对于我们之前的水凝胶，我们通常需要一个二级系统来传递生物分子，从而有效地进行组织修复。”在这种情况下，我们最大的优势是我们直接将特定组织的生物分子纳入交联剂本身。一旦我们注入水凝胶，生物分子就在它们需要的地方
为了使反应起作用，研究人员依赖于一种变种的click化学，这种化学可以促进分子模块的组装。点击化学催化剂don’t通常在水中工作。但是在水稻化学家和合作者保罗·恩格尔的帮助下，他们找到了一种生物相容的可溶性钌基催化剂。
水稻生物工程师Antonios Mikos(左)和研究生Jason Guo。杰夫·菲特洛摄影
郭说:“我们可以使用一种特殊的钌基催化剂。其他的“通常是细胞毒性的，或者y’re在水环境下是不活跃的，或者它们可能不能与聚合物上的特定类型的炔反应。
他说:“这种特殊的催化剂在所有这些条件下都能发挥作用，也就是说，在非常温和、含水、有利于生物分子的条件下都能发挥作用。”但是它还没有被用于生物分子
这篇论文的合著者包括莱斯大学的研究生金宇胜(Yu Seon Kim)、布兰登•史密斯(Brandon Smith)、艾玛•沃森(Emma Watson)和汉娜•皮尔斯(Hannah Pearce)、本科生谢淑薇(Virginia Xie)，以及美国食品和药物管理局(Food and Drug Administration)的研究员林嘉欣(Johnny Lam)。Mikos是生物工程、化学和生物分子工程的Louis Calder教授。恩格尔是一位化学教授。
美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)、美国国家科学基金会(National Science Foundation)和一个小卷曲研究所(Smalley-Curl Institute)的学生培训项目支持了这项研究。
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://news.rice.edu/2019/06/05/molecular-bait-can-help-hydrogels-heal-wounds-2/