Bæredygtig, mere effektiv syntesevej af hyaluronsyrepolymerer til biomedicinske anvendelser

Hydrogeler – polymernetværk med højt vandindhold – kan fungere som en vævsefterligning, der giver betingelser for en levedygtig kultur af indlejrede celler med forskellige anvendelser inden for biomedicinsk teknik såsom vævsteknologi og regenerativ medicin.

Hydrogel-netværk dannes ofte ved at kemisk modificere polymerer, såsom hyaluronsyre, en polymer, der er til stede i den ekstracellulære matrix, der omgiver celler, med andre molekyler, såsom norbornen, for at danne et tværbundet polymernetværk. Tidligere publicerede metoder koblede norbornen til hyaluronsyre ved hjælp af dimethylsulfoxid, et organisk opløsningsmiddel, der er farligt for både miljøet og brugeren.

Forskere fra University of Michigan udviklede en ny syntesevej til at modificere hyaluronsyre med norbornen til brug i hydrogeler ved hjælp af et vandopløseligt koblingsmiddel, DMTMM, hvilket eliminerer behovet for skadelige organiske opløsningsmidler.

Resultaterne af undersøgelsen er offentliggjort i Carbohydrate Polymer Technologies and Applications .

"Ved at eliminere behovet for organiske opløsningsmidler, der er skadelige for celler, har vi udviklet en syntese, der er bedre egnet til vævstekniske applikationer," siger Eleanor Plaster, en doktorgradsstuderende i biomedicinsk teknik og førsteforfatter af undersøgelsen.

Ud over at øge bæredygtigheden af ​​hydrogelsyntese, reducerer den nye syntesevej reaktions- og oprensningstiden, der er nødvendig for at opnå produktet. Mens tidligere metoder, der anvender dimethylsulfoxid, krævede en flertrinsreaktion og flere ugers oprensning, foregår DMTMM-metoden i ét trin og kræver kun to til tre dages oprensning.

"Vores nyudviklede syntesemetode gør produktionen nemmere, hvilket gør det muligt for laboratorier at lave deres egen polymer mere effektivt. Det kan også give andre grupper, der ikke tidligere er udstyret til at syntetisere denne polymer, til at udføre reaktionen selv i stedet for at outsource den," sagde Plaster.

Brug af et vandbaseret koblingsmiddel øger også anvendeligheden til brug i biomedicinske applikationer, da organiske opløsningsmidler ikke er kompatible med celler. Forskerne bekræftede, at celler er levedygtige i norbornen-modificeret hyaluronsyre syntetiseret ved hjælp af DMTMM, hvilket gør det muligt at bruge dette materiale til cellekultur til vævstekniske applikationer.

"Den synteserute, som Eleanor har været banebrydende i vores laboratorium, fremskynder ikke kun forskningsprocessen markant, men har også en bred anvendelighed på tværs af forskellige polymerer og modifikationer. Jeg er begejstret for at være vidne til de fremtidige retninger, hun vil styre denne forskning mod," sagde den tilsvarende forfatter. Claudia Loebel, assisterende professor i materialevidenskab og teknik.

Flere oplysninger: Eleanor M. Plaster et al, DMTMM-medieret syntese af norbornen-modificerede hyaluronsyrepolymerer for at undersøge celle-hydrogel-interaktioner, Carbohydrate Polymer Technologies and Applications (2023). DOI:10.1016/j.carpta.2023.100360

Leveret af University of Michigan College of Engineering