Hidrogelurile de colagen
Hidrogelurile de colagen acționează ca o structură tridimensională compatibilă biologic, similară cu cea a țesutului nativ, care facilitează dezvoltarea țesutului proiectat. Colagenul, componenta principală a acestor geluri, este o proteină matricială extracelulară Găsită în țesutul conjunctiv. Și este folosit pentru a fabrica hidrogeluri care sunt rețele de polimeri 3D compuse în principal din apă. Acest videoclip va introduce rolul fiziologic al colagenului, o procedură pentru izolarea și prelucrarea colagenului din pielea porcină, fabricarea hidrogelilor din proteina purificată și, în final, unele aplicații pentru utilizarea acestor hidrogeluri de colagen.
în matricea extracelulară a țesuturilor conjunctive există celule specifice responsabile pentru majoritatea producției de colagen numite fibroblaste. Aceste celule sintetizează lanțuri polipeptidice lungi, rigide. Care, sunt asamblate în polimeri ordonați triplu elicoidali individuali numiți molecule de colagen. Moleculele de colagen sunt apoi grupate în fibrile mai groase și mai mari. Care sunt apoi și mai mult grupate în fibre mai mari pentru a oferi integritate structurală matricei extracelulare pentru diferitele sarcini mecanice pe care le poate experimenta. Diferite configurații de colagen sunt produse în funcție de nevoile mecanice ale țesuturilor specifice. Țesutul osos, de exemplu, utilizează o rețea intensă de fibre foarte compactă pentru a rezista la sarcini mecanice. Cu toate acestea, alte țesuturi, cum ar fi peretele intestinal, utilizează o structură mai dispersată. Odată extras din țesutul conjunctiv, polimerul de colagen poate fi utilizat pentru a crea diverse materiale. Deoarece colagenul este un polimer hidrofil, este foarte absorbant. Astfel, poate forma un hidrogel, care este o rețea de polimeri care deține până la 90% apă. Aceste rețele polimerice sunt formate prin reticularea lanțurilor polimerice individuale folosind diferite metode. Cum ar fi, crosslinkers chimice, căldură sau lumină UV. Gradul de reticulare afectează proprietățile mecanice ale hidrogelului. Astfel, permițând utilizarea acestor materiale într-o gamă largă de aplicații. Acum că principiile hidrogelurilor de colagen au fost explicate, să aruncăm o privire asupra modului în care colagenul este extras din pielea porcină și utilizat pentru a crea un hidrogel.
pentru a începe prelucrarea colagenului dintr-o probă dermică, clătiți-l mai întâi în apă distilată rece ca gheața și apoi folosiți cremă depilatoare pentru lână, blană sau îndepărtarea părului. Folosind o singură lamă de ras tăiată, răzuiți proba curată de țesut conjunctiv și grăsime și clătiți încă o dată în apă rece ca gheața. Apoi feliați proba de piele în bucăți pătrate de centimetru. Pentru a îndepărta materialul solubilizat fără colagen, cântăriți mai întâi 5 grame de pătrate dermice pe tub conic de 50 mililitri și apoi adăugați 30 mililitri de acetat de sodiu 0,5 Molar rece cu gheață la fiecare probă. Apoi amestecați tuburile într-un omogenizator de top. După un minut, se aruncă supernatantul și se amestecă din nou probele în mai mult acetat de sodiu rece ca gheața pentru un total de șapte cicluri de spălare. După ultima spălare, clătiți proba în apă distilată rece cu gheață și amestecați-o încă o dată pentru a îndepărta acetatul de sodiu rezidual. Apoi comprimați proba împotriva tubului pentru a îndepărta excesul de lichid și transferați fiecare probă dermică de 5 grame prelucrată în tuburi conice proaspete de 50 mililitri. Pentru a extrage colagenul spălați proba de două ori în 2 mililitri de .075 tampon molar de citrat de sodiu per gram de probă. Aruncați supernatanții și comprimați probele după fiecare spălare demonstrată anterior. După a doua spălare, adăugați o alicotă proaspătă de tampon de citrat de sodiu și apoi efectuați șase cicluri de agitație secvențială fără a îndepărta tamponul între fiecare ciclu. Acum, transferați supernatanții în tuburi individuale de colectare și adăugați încă un mililitru de .075 tampon molar de citrat de sodiu per gram de probă înainte de a efectua un ciclu final de agitație. Apoi, centrifugați din nou supernatantul într-un dispozitiv de filtrare centrifugal pentru a purifica colagenul extras. În cele din urmă, depozitați colajul purificat la 4 grade Celsius.
acum că colagenul a fost purificat, un hidrogel de colagen poate fi fabricat și populat cu celule pentru a forma un construct de țesut proiectat. Pentru a începe, amestecați bine colagenul dermic purificat într-un tub conic. Apoi, adăugați celulele imediat la soluția de colagen și puneți-o pe gheață. Pipetați amestecul rece de gheață într-o suprafață sterilă, netratată, tratată, pentru a minimiza atașarea și creșterea celulelor în afara gelului de colagen. Utilizați un vârf de pipetă pentru a răspândi uniform soluția. Lăsați gelul să polimerizeze la temperatura camerei timp de aproximativ 10 până la 15 minute. Apoi, acoperiți gelurile și mutați-le într-un incubator de 37 de grade Celsius pentru încă 60 de minute pentru a termina polimerizarea. După polimerizare, gelul va deveni opac. Odată polimerizat, adăugați două până la trei mililitri de mediu. Apoi hidrogelul populat este gata de utilizare în studiile de cultură tisulară.
acum, că ați învățat cum să construiți hidrogeluri de colagen, să ne uităm la câteva aplicații practice ale acestor materiale. Hidrogelurile de colagen sunt adesea folosite pentru a imita țesutul nativ, așa cum se arată aici. Cu toate acestea, schimbările în organizarea fibrelor de colagen pot apărea în țesutul natural. Rezultând structuri aliniate. Drept urmare, matricile de colagen proiectate pot fi construite fie în configurații aleatorii, fie aliniate. Hidrogelurile de colagen sunt adesea folosite ca schele de țesut pentru dezvoltarea țesuturilor artificiale. Prin furnizarea unei structuri tridimensionale personalizate pentru ca celulele să locuiască, matricea de colagen este ulterior reorganizată pentru a imita structura și funcția țesutului real. De exemplu, schelele pot fi așezate cu osteoblaste, celulele responsabile de formarea oaselor, pentru a reorganiza matricea pentru a se asemăna mai mult cu structura și funcția țesutului osos nativ.
tocmai ați urmărit introducerea lui Jove în hidrogelurile de colagen. Acum ar trebui să înțelegeți structura colagenului, modul în care este izolat și fabricarea hidrogelurilor de colagen, pe lângă diferitele sale aplicații în domeniul bioingineriei. Vă mulțumim pentru vizionarea!
