Hidrogels de colagénio

Hydrogels de colagénio actuam como uma estrutura tridimensional biologicamente compatível, semelhante à do tecido nativo, o que facilita o desenvolvimento de tecidos de engenharia. O colagénio, o principal componente destes géis, é uma proteína de matriz extracelular encontrada no tecido conjuntivo. E é usado para fabricar hidrogéis que, são redes de polímeros 3D composta principalmente de água. Este vídeo irá introduzir o papel fisiológico do colagénio, um procedimento para o isolamento e processamento do colagénio a partir da pele de suíno, a fabricação de hidrogels a partir da proteína purificada e, finalmente, algumas aplicações para a utilização destes hidrogels de colagénio.

dentro da matriz extracelular dos tecidos conjuntivos existem células específicas responsáveis pela maioria da produção de colagénio denominada fibroblastos. Estas células síntese longas, rígidas, cadeias polipeptídicas. Que são reunidas em polímeros triplos helicoidais individuais chamados moléculas de colagénio. Moléculas de colagénio são então ainda mais agrupadas em Fibrilhas mais espessas e maiores. Que, então, são ainda mais agrupados em fibras maiores para fornecer integridade estrutural à matriz extracelular para as várias cargas mecânicas que pode experimentar. Diferentes configurações de colagénio são produzidas de acordo com as necessidades mecânicas de tecidos específicos. O tecido ósseo, por exemplo, utiliza uma rede intensa e altamente compacta de fibras, a fim de suportar cargas mecânicas. No entanto, outros tecidos, como a parede intestinal, usam uma estrutura mais dispersa. Uma vez extraído do tecido conjuntivo, o polímero de colagénio pode ser usado para criar vários materiais. Como o colagénio é um polímero hidrofílico, é altamente absorvente. Assim, pode formar um hidrogel, que é uma rede de polímero que detém até 90% de água. Estas redes de polímeros são formadas pela ligação cruzada de cadeias de polímeros individuais utilizando vários métodos. Tais como, cruzadores químicos, calor ou luz UV. O grau de ligação cruzada afeta as propriedades mecânicas do hidrogel. Assim, permitindo que estes materiais sejam usados em uma ampla gama de aplicações. Agora que os princípios do colagénio hydrogels foram explicados, vamos dar uma olhada em como o colagénio é extraído da pele de suíno e usado para criar um hidrogel.

para começar o processamento do colagénio a partir de uma amostra dérmica, primeiro enxaguá-lo em água destilada gelada e, em seguida, usar creme depilatório para lã, peles ou depilação. Utilizando uma única lâmina de barbear afiada, raspar a amostra limpa de tecido conjuntivo e de gordura e enxaguar novamente em água gelada. Em seguida, corte a amostra de pele em pedaços centimétricos ao quadrado. Para remover o material não colagenoso solubilizado, primeiro pesar 5 gramas de quadrados dérmicos por tubo cónico de 50 mililitros e, em seguida, adicionar 30 mililitros de acetato de sódio 0,5 Molar gelado a cada amostra. Depois misture os tubos num homogeneizador de topo. Após um minuto, eliminar o sobrenadante e voltar a misturar as amostras com acetato de sódio gelado durante um total de sete ciclos de lavagem. Após a última lavagem, lavar a amostra em água destilada gelada e misturá-la mais uma vez para remover o acetato de sódio residual. Em seguida, comprimir a amostra contra o tubo para remover o excesso de líquido e transferir cada amostra dérmica processada de 5 gramas para tubos cónicos de 50 mililitros frescos. Para extrair o colagénio, lavar a amostra duas vezes em 2 mililitros de .075 tampão Molar de citrato de sódio por grama de amostra. Eliminar os sobrenadantes e comprimir as amostras após cada lavagem ter previamente demonstrado. Após a segunda lavagem, adicionar uma alíquota Nova de tampão citrato de sódio e, em seguida, realizar seis ciclos de agitação sequencial sem remover o tampão entre cada ciclo. Agora, transfira os sobrenadantes para tubos de recolha individuais e adicione mais um mililitro de .075 tampão Molar de citrato de sódio por grama de amostra antes de se realizar um ciclo de agitação final. Em seguida, centrifugar novamente o sobrenadante num filtro centrífugo para purificar o colagénio extraído. Por último, armazenar a colagem purificada a 4 graus Celsius.

Now that the collagen has been purified, a collagen hydrogel can be fabriced and populated with cells to form an engineered tissue construct. Para começar, misture cuidadosamente o colagénio dérmico purificado num tubo cónico. Depois, adicione as células imediatamente à solução de colagénio e coloque-a no gelo. Pipetar a mistura gelada para uma superfície esterilizada, não tratada com cultura de tecido, de modo a minimizar a fixação e o crescimento das células fora do gel de colagénio. Utilize uma ponta da pipeta para distribuir uniformemente a solução. Permitir que o gel polimerize à temperatura ambiente por aproximadamente 10 a 15 minutos. Em seguida, cobrir os géis e movê-los para uma incubadora de 37 graus Celsius por mais 60 minutos para terminar a polimerização. Após a polimerização, o gel vai ficar opaco. Uma vez polimerizado, adicione dois a três mililitros de mídia. Então o hidrogel populoso está pronto para usar em estudos de cultura de tecidos.

Now that you have learned how to construct collagen hydrogels, let’s look at some practical applications of these materials. Os hidrogéis de colagénio são frequentemente usados para imitar o tecido nativo, como aqui se mostra. No entanto, mudanças na organização da fibra de colágeno podem ocorrer no tecido natural. Resultando em estruturas alinhadas. Como resultado, matrizes de colágeno projetadas podem ser construídas em configurações aleatórias ou alinhadas. Os hidrogéis de colagénio são frequentemente utilizados como andaimes de tecidos para o desenvolvimento de tecidos artificiais. Ao fornecer uma estrutura tridimensional personalizada para as células habitarem, a matriz de colágeno é subsequentemente reorganizada para imitar a estrutura e função do tecido real. Por exemplo, os andaimes podem ser assentados com osteoblastos, as células responsáveis pela formação óssea, para reorganizar a matriz de forma mais parecida com a estrutura e função do tecido ósseo nativo.

você acabou de assistir a introdução de Jove a hydrogels colágeno. Agora você deve entender a estrutura de colagênio, como ela é isolada, e a fabricação de hidrogels de colagênio, além de suas várias aplicações no campo da bioengenharia. Obrigado por assistir!