Biopolymerer til sårbehandling leverer stamceller for at forbedre helingen

NUS-forskere har opdaget en metode til at fremstille en biologisk interpenetrerende netværk (IPN) hydrogel ved hjælp af anvendt rheologi.

Hydrogeler er tredimensionelle netværk af tværbundne polymerer. Imidlertid, nuværende hydrogel sårforbindelser består af syntetiske polymerer, der er biologisk inerte og ikke driver værts biologi mod sårheling. En sådan behandlingsmodalitet er især paradoksal for alvorlige sår, hvor eksogene mediatorer er kritiske for regenerering. For nylig, inkorporering af stamceller er blevet foreslået for at give inerte bandager biologiske egenskaber. Cellerne har evnen til at frigive parakrine sårhelende faktorer og differentiere til flere hudcelletyper for at erstatte tabt væv. For at replikere aspekter af stamcellernes native ekstracellulære matrix (ECM) miljø, forskere henvender sig til naturlige polymerer, der er mere cytokompatible.

Sourcing fra naturens depot, gellangummi, som er et exopolysaccharid udskilt af bakterien Sphingomonas elodea, vinder anerkendelse for sin FDA GRAS og højudbytteproduktionsstatus. Selvom det let danner hydrogeler under fysiologiske forhold, gellangummi mangler celleadhæsionsdel for effektivt at huse stamceller. Dette kan overvindes ved at inkorporere et sekundært kollagenpolymernetværk for at give gellangummi -hydrogeler med celleadhæsivitet.

Imidlertid, gellangummi og kollagen har modsatrettede temperaturafhængige geleringsmekanismer. Ved hjælp af anvendt reologi, et forskerhold ledet af prof Rachel EE fra Institut for Farmaci, National University of Singapore udviklede en metode til præcist at kontrollere temperaturen, så en IPN-hydrogel mellem gellangummi og kollagen dannes naturligt. Hendes teams tilgang til at transformere gellangummi til et biologisk stillads med kollagen er en væsentlig forbedring, der potentielt kan føre til kommerciel udvikling. Indkapslede stamceller ved hjælp af IPN-hydrogelen var i stand til at klæbe til og proliferere i gelmatrixen (se figur). Yderligere dyremodelforsøg viste, at de cellefyldte IPN-hydrogeler var i stand til at fremme sårheling ved alvorlige forbrændingsskader. Dette værk er beskyttet og patentansøgning.

Prof Ee sagde, "Sammen med vores partnere i Roquette, Vi er forpligtet til at udvinde den rige mangfoldighed af plantebaserede materialer til biomedicinsk brug. Vores arbejde er et spændende eksempel på, hvordan akademi og industri kan samle vores ressourcer til effektive opdagelser. "