Zastosowanie hybrydowych hydrożeli alginowych w regeneracji kości
Finansowany przez UE projekt PEPTIDE OSTEOGEL został zainicjowany, aby wyjść tej potrzebie naprzeciw i opracować niezawierający komórek hydrożel alginowy 3D o żądanych właściwościach mechanicznych i odpowiedniej bioaktywności. Produkt końcowy powinien stymulować regenerację kości bez działań niepożądanych, takich jak toksyczność. Naukowcom udało się osiągnąć te cele. Na początku opracowano podstawowy hydrożel. Zsyntetyzowano peptyd o określonej sekwencji, tak aby zwijał się do harmonijki beta, struktury drugorzędowej często spotykanej w białkach biologicznych. Następnie dopracowywano jego parametry czynnościowe, aby poprawić adhezję komórek. Wyniki poddano walidacji korzystając z mikroskopii elektronowej i spektroskopii. Aby zoptymalizować właściwości mechaniczne, badano na ludzkich komórkach macierzystych żele o różnym składzie, różnej sztywności i zawartości wapnia. Oceniano w ten sposób ich skuteczność. Zoptymalizowano też bioaktywność peptydu, testując różne odległości pomiędzy określonymi sekwencjami peptydów i zmieniając ich skład aminokwasowy. Poważnym problemem ograniczającym zastosowanie kliniczne hydrożeli z samoistnie zwijających się peptydów jest ich kruchość, nawet w sprzyjających warunkach. Naukowcy skutecznie wzmocnili hydrożele o strukturze harmonijki beta poprzez sieciowanie sekwencji samoistnie zwijających się peptydów biopolimerami. Takie hybrydowe hydrożele podlegają spontanicznej biodegradacji po pobudzeniu kości do regeneracji. Hydrożel alginowy można jeszcze udoskonalić, zwiększając jego bioaktywność i modyfikując właściwości mechaniczne. Wyniki projektu umożliwiły opracowanie hydrożeli, które stanowią istotny krok naprzód w badaniach nad regeneracją kości i medycyną regeneracyjną. Zespoły uczestniczące w projekcie koncentrują się obecnie na badaniu wpływu sieciowania kowalencyjnego i niekowalencyjnego na właściwości hydrożeli. Pomyślne wyniki projektu ustawią UE w światowej czołówce badań nad regeneracją kości i biomateriałami.
