Kemisti razvijaju hidrogelne žice koristeći spoj pronađen u morskim stvorenjima

SKII6 - KEMISTI (Lipanj 2019).

Anonim

Kemijski djelatnici Sveučilišta Rice mogu zahvaliti dagnji za stavljanje mišića u svoje nove makroskolske skele vlakna.

Riceov laboratorij kemičara Jeffrey Hartgerink već je shvatio kako napraviti biokompatibilne nanofibre iz sintetičkih peptida. U novom radu, laboratorij koristi aminokiselinu koja se nalazi u ljepljivim nogama dagnji, kako bi ta vlakna uskladila s jakim hidrogelnim nizovima.

Hartgerink i Rice diplomski student I-Che Li predstavio je svoju sobnu temperaturu metodu ovog mjeseca u otvorenom pristup papiru u časopisu American Chemical Society.

Hidrogelne žice mogu se podići i premjestiti pincetom, a Li je rekao kako očekuje da će laboratorijima pomoći da bolje kontroliraju rast staničnih kultura.

"Obično kada stanice rastu na površini, šire se nasumično", rekao je. "Postoji mnogo biomaterijala koje želimo rasti u specifičnom smjeru, s hidrogelnim skelama poredanim, možemo očekivati ​​da će stanice rasti tako da ih želimo. Jedan primjer bi bio stanice neurona koje želimo rasti - za pomoć regeneraciji živaca.

"U osnovi, to bi nam omogućilo usmjeravanje rasta stanica odavde do tamo", rekao je. "Zato je ovaj materijal toliko uzbudljiv."

U ranijem istraživanju Hartgerinkov laboratorij razvio je sintetičke hidrogele koji se mogu ubrizgati u tijelo kako bi poslužili kao skele za rast tkiva. Hidrogelovi sadržavali su hidrofobne peptide koji su se sami sastavili u vlakna široka oko 6 nanometara i dužine do nekoliko mikrona. Međutim, budući da vlakna nisu stupila u interakciju s drugim, obično su se pojavile u mikroskopskim slikama kao zapetljana masa.

Eksperimenti su pokazali da se vlakna mogu koaxirati u poravnanje s primjenom sila smicanja, na isti način na koji se igračke karte poravnavaju tijekom miješanja pritiskom na gornji i donji dio palube.

Hartgerink i Li odlučili su probiti vlakna kroz iglu da ih prisili u poravnavanje, što bi bilo lakše ako je materijal topiv u vodi. Tako su dodali lanac aminokiselina poznatih kao DOPA na strane vlakana kako bi im omogućili da ostanu u vodi topljivi u šprici, rekao je Li.

DOPA kratica za 3, 4-dihidroksifenilalanin je spoj koji omogućuje dagnji da se drže gotovo svega. Hartgerink i Li utvrdili su da kombinacija DOPA i stresnog smicanja od prolaza kroz iglu potaknu vlakna da oblikuju vidljive, užeze slične snopove.

Također su otkrili da DOPA potiče kemijske reakcije križanja koja su pomogla da snopovi drže svoj oblik. "DOPA je stvarno osjetljiva na oksidirajuće tvari", rekao je Li. "Čak i izlaganje DOPA zraka oksidira i pomaže u umrežavanju vlakana."

Kao bonus, poravnata vlakna su također pokazala da imaju znatiželjnu i korisnu optičku imovinu nazvanu "jednolikom birefringencijom", ili dvostrukom refrakcijom. Li je rekao da bi to moglo dopustiti istraživačima da koriste polariziranu svjetlost da vide točno gdje su usklađena vlakna, čak i ako su pokrivene stanicama.

"Ovo će biti važna tehnika kako bismo bili sigurni u dugoročni redoslijed usklađivanja vlakana kada testiramo usmjereni rast stanica", kazao je.

Istraživači očekuju da se usklađena vlakna mogu koristiti za medicinske aplikacije makroskopa, ali s nanočasnim nadzorom nad strukturama.

"Samokrug je u osnovi sposobnost molekule da naručuje strukturu od kaosa, a ono što sam učinio je da je ta organizacija prebaci na novu razinu s njegovim usklađenim nizovima", rekao je Hartgerink, profesor kemije i bioinženjeringa. "Uz ovaj materijal, mi smo uzbuđeni da vidimo možemo li nametnuti ovu organizaciju na rast stanica koje su u interakciji s njom."

menu
menu