מדענים יצרו לראשונה הידרוג'ל להזרקה אשר משלב מראש מולקולות ביו-אקטיביות ספציפיות לרקמות באמצעות צולבים חדשים. להידרוג'ל המתואר יש פוטנציאל חזק לשימוש בהנדסת רקמות
רקמה הנדסה היא פיתוח של תחליפי רקמות ואיברים - מבנים תאיים תלת מימדיים - בעלי תכונות דומות לרקמות טבעיות. הנדסת רקמות מטרתה לשחזר, לשמר או לשפר את תפקודי הרקמה באמצעות שימוש בפיגומים פעילים ביולוגית אלה. מְלָאכוּתִי הידרוג'ל פולימרים התקבלו כמועמדים מבטיחים לספק פיגומים מכניים כאלה בשל הרכבם הייחודי והדמיון המבני עם המטריצה החוץ-תאית הטבעית. הידרוג'לים מחקים סביבות רקמות והצלבים בהידרוג'לים עוזרים לחומר לשמור על המבנה שלו גם כאשר הוא ספג כמויות אדירות של מים. עם זאת, הידרוג'לים הזמינים כיום הם אינרטיים ביולוגית ולכן אינם יכולים לפעול עצמאית כדי להניע פונקציה ביולוגית מתאימה. הם דורשים תוספת של ביומולקולות תואמות (לדוגמה גורמי גדילה, ליגנדים דביקים) מה שהופך אותם לחלק הכרחי של הידרוג'לים.
במחקר שפורסם ב-11 ביוני ב התקדמות מדע, מדענים פיתחו הידרוג'ל חדש להזרקה מודולרי המשתמש במצלב הנקרא PdBT - תרכובת מתכלה - להצלבה של פולימר ההידרוג'ל ליצירת הידרוג'ל נפוח וביו-אקטיבי. ה-PdBT משלב מולקולות ביו-אקטיביות על ידי עיגון שלהן במצלבים הכימיים בהידרוג'ל. ניתן פשוט לערבב את הביו-מולקולות הספציפיות עם PdBT בטמפרטורת החדר ועל ידי כך הופכות מולקולות ביו-אקטיביות לחלק משולב מהידרוג'ל. למערכת כזו, שפותחה לראשונה, יש את היכולת להיקשר לביומולקולות ספציפיות לרקמות בטמפרטורת החדר כדי להפוך לפונקציונליות ללא צורך בהזרקה או מערכת משנית מאוחר יותר.
הביו-מולקולות שנוספו נשארות מעוגנות להידרוג'ל וניתן להציג אותן ישירות לרקמת המטרה. זה מונע דיפוזיה לאזור שמחוץ לאזור היעד, תוך הימנעות מהשלכות לא רצויות כמו השבתה או צמיחת רקמה מיותרת. ניסויים נערכו על עצם וסחוס תוך שימוש במונומרים PdBT ספציפיים על ידי הוספת פונקציונליות באמצעות שילוב פפטיד הידרופובי N-cadherin הקשור לסחוס ופפטיד חלבון מורפוגני של עצם הידרופילי, וגליקוזאמינוגליקן שמקורו בסחוס, כונדרויטין סולפט. ניתן להזריק תערובת הידרוג'ל זו ישירות לרקמת המטרה. ביומולקולות המשולבות בהידרוג'ל באות במגע עם תאי הגזע המזנכימליים של הגוף של רקמת המארחת ו"מושכות" אותם כך שהם יתווספו לאזור היעד כדי "לזרע" או ליזום צמיחה חדשה. ברגע שהרקמה החדשה גדלה, ההידרוג'ל מתכלה ונעלם.
ניתן להכין את ההידרוג'ל החדש המתואר במחקר הנוכחי בטמפרטורת החדר לשימוש מיידי וניתן להתאים אותו בהתאם לרקמות שונות. תהליך ההכנה הפשוט מונע פירוק תרמי של מולקולות ביולוגיות שהיה בעיה עם הידרוג'לים קודמים מכיוון שהדבר משפיע על הפעילות הביולוגית שלהן. הידרוג'לים ביו-אקטיביים יכולים לעזור לחדש עצם, סחוס, עור ורקמות אחרות. לטכניקה חדשה זו המשתמשת בהידרוג'ל ביו-אקטיבי להזרקה בעל תכונות חיוביות יש פוטנציאל חזק לשימוש בהנדסת רקמות.
***
{תוכל לקרוא את עבודת המחקר המקורית על ידי לחיצה על קישור ה-DOI המופיע להלן ברשימת המקורות המצוטטים}
מקור (ים)
Guo JL et al. 2019. מקשרים הידרוג'ל מודולריים, ספציפיים לרקמות ומתכלים ביולוגיים להנדסת רקמות. התקדמות המדע. 5 (6). https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw7396
