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HP DX 2300 Micro Tower Spezifikationen Howard

Prathamesh M. Kharkar a, Kristi L. Abbaubare und zellkompatible Hydrogele können so entworfen werden, dass sie die physikalischen und biochemischen Eigenschaften nativer extrazellulärer Matrices nachahmen und die Abbauraten und verwandten Eigenschaften unter physiologischen Bedingungen abstimmbar machen.

Daher finden solche Hydrogele eine breite Anwendung in vielen Bereichen der Biotechnik, einschließlich kontrollierter Abgabe bioaktiver Moleküle, Zellverkapselung für kontrollierte dreidimensionale Kultur und Tissue Engineering.

Zelluläre Prozesse wie Adhäsion, Proliferation, Ausbreitung, Migration und Differenzierung können in abbaubaren, zellkompatiblen Hydrogelen gesteuert werden, wobei biochemische oder biophysikalische Hinweise wie Wachstumsfaktorpräsentation oder Hydrogelsteifigkeit zeitlich abgestimmt werden.

Eine sorgfältige Auswahl von Hydrogel-Basismaterialien, Bildungschemien und abbaubaren Einheiten ist jedoch erforderlich, um ein angemessenes Maß an Eigenschaftskontrolle und die gewünschte zelluläre Reaktion zu erreichen.

In dieser Übersicht werden Überlegungen zum Hydrogel-Design und Materialien für die Hydrogel-Herstellung, die von natürlichen Polymeren bis zu synthetischen Polymeren reichen, zusammengefasst. Die jüngsten Fortschritte bei chemischen und physikalischen Methoden zur Vernetzung von Hydrogelen sowie die jüngsten Entwicklungen bei der Kontrolle der Hydrogel-Abbauraten und -Degradationsmodi werden hervorgehoben.

Besonderes Augenmerk wird auf die räumliche oder zeitliche Darstellung verschiedener biochemischer und biophysikalischer Hinweise zur Modulation der Zellantwort in statischen i gelegt. Diese Übersicht bietet Einblicke in das Design neuer zellkompatibler, abbaubarer Hydrogele, um zelluläre Prozesse für verschiedene biomedizinische Anwendungen zu verstehen und zu modulieren. Kharkar promoviert derzeit in Materialwissenschaften und -technik an der Universität von Delaware, wo er unter der Aufsicht von Professor April Kloxin und Professor Kristi Kiick abbaubare Multi-Mode-Hydrogele zur kontrollierten Freisetzung bioaktiver Moleküle entwickelt.

Seine Forschungsschwerpunkte sind Biomaterialien für die Arzneimittelabgabe und das Tissue Engineering. Kristi L. Sie trat 2001 in die UD-Fakultät ein. Ihre aktuelle Forschung konzentriert sich auf die Kombination von Biosynthesetechniken, chemischen Methoden und bioinspirierten Montagestrategien zur Herstellung fortschrittlicher multifunktionaler Biomaterialien.

April M. Sie absolvierte eine Ausbildung als Postdoktorandin am Howard Hughes Medical Institute an der University of Colorado, bevor sie 2011 an die Fakultät der University of Delaware wechselte. Ihre Forschungsgruppe konzentriert sich auf das Design reaktionsfähiger Biomaterialien und die Entwicklung kontrollierter, dynamischer Modelle von Krankheits- und Gewebereparatur.

Obwohl klassische Biomaterialien wie Metalle, Keramiken und synthetische Polymere verwendet wurden, um die mechanische Funktion von Geweben wie Zähnen oder Hüft- und Kniegelenken erfolgreich zu ersetzen, war ihre Verwendung als ECM-Nachahmer für das Tissue Engineering begrenzt. Hydrogele bieten auch ein großes Potenzial zur Nachahmung der dynamischen, nativen ECM, da sich ihre physiochemischen und mechanischen Eigenschaften durch den Einbau abbaubarer Einheiten und orthogonaler Chemikalien leicht anpassen lassen.

Die Bausteine ​​für den Aufbau synthetischer, biomimetischer Mikroumgebungen und die Manipulation nativer In-vivo-Mikroumgebungen nehmen rasch zu. Synthetische ECMs wurden in vitro verwendet, um Zellen zu unterstützen und ihr Verhalten zu modulieren und eine ausgelöste, anhaltende Freisetzung bioaktiver Moleküle bereitzustellen. Zusätzlich wurden zunehmend Hydrogele zur Abgabe von Zellen und Therapeutika in der in vivo-Mikroumgebung eingesetzt.

Unter Angabe der Kriterien Abschnitt 2 und des Kontextes für die Kontrolle der Eigenschaften in Gegenwart biologischer Systeme werden wir i natürliche und synthetische Polymere zusammenfassen, die üblicherweise als Hydrogelbasis verwendet werden. Abschnitt 3, ii reaktive funktionelle Gruppen für die Hydrogelbildung Abschnitt 4 und iii abbaubare Einheiten für zeitliche Entwicklung physikalischer oder biochemischer Eigenschaften Abschnitt 5. Anschließend untersuchen wir, wie diese abbaubaren Gruppen in Verbindung mit orthogonalen Chemikalien zur Untersuchung und Regulierung der Zellfunktion in der regenerativen Medizin und in Anwendungen der integrativen Biologie verwendet werden. Abschnitt 6.

Darüber hinaus müssen das Hydrogel oder seine Basiskomponenten einfach zu sterilisieren sein und sollten während der Sterilisation keine signifikanten funktionellen Änderungen erfahren. Ferner müssen Hydrogele zur Implantation auch die geeignete Regulierungsbehörde i erfüllen. Darüber hinaus wurden keine signifikanten statistischen Unterschiede bei der postoperativen Infektion und Heilung zwischen dem PEG-Hydrogel und der Kontrollgruppe festgestellt.

Insgesamt erwies sich das PEG-Hydrogel-Wirbelsäulendichtungssystem als eine effiziente und sichere Ergänzung zum Nähen für die wasserdichte Duralreparatur. Solche biokompatiblen und klinisch getesteten Hydrogele i. Mehrere neuere Veröffentlichungen haben sich mit der Bedeutung des Einbaus von ECM-Komponenten in Hydrogelmatrizen befasst, um die native zelluläre Mikroumgebung für das Überleben, die Proliferation und die Differenzierung von Zellen nachzuahmen.

HA kann mit Thiolen, Halogenacetaten, Dihydraziden, Aldehyden oder Carbodiimid-funktionellen Gruppen modifiziert werden, um die Vernetzung zu Hydrogelen zu ermöglichen. Für einen umfassenden Überblick über HA-Hydrogele werden die Leser auf aktuelle Rezensionen von Burdick und Prestwich 63 sowie von Jia und Mitarbeitern verwiesen. Die große Anzahl zugänglicher Hydroxyl- und Amingruppen in Chitosan bietet zahlreiche Möglichkeiten zur Bildung von Hydrogelen durch chemische Vernetzung. Hydrogele auf Chitosan-Basis können zur kontrollierten Abgabe von Arzneimitteln, 79,80 Proteinen, 80 und Wachstumsfaktoren 81 sowie zur Einkapselung lebender Zellen, 81,82 zur kontrollierten Differenzierung von Stammzellen, 83,84 und Anwendungen im Gewebe verwendet werden Ingenieurwesen.

Im Prinzip können solche Hydrogele zusätzlich verwendet werden, um das Zellverhalten und die linienspezifische Differenzierung durch Einbau von Wachstumsfaktoren zu steuern, da die Gelbildungschemie die aktiven Endgruppen an Chitosan nicht verändert, was die Bindung bioaktiver Moleküle ermöglicht. Physikalisch und chemisch vernetzte Hydrogele auf Heparinbasis wurden zur Untersuchung der Zellfunktion und des Zellschicksals, der 96-99-Zellverkapselung, 100-103 und der kontrollierten Abgabe bioaktiver Moleküle eingesetzt.

Solche Systeme mit der Fähigkeit, biochemische und mechanische Eigenschaften abzustimmen, machen Hydrogele auf Heparinbasis zu vielversprechenden Kandidaten für die Kontrolle der Adventitial-Fibroblasten-Remodellierung von Blutgefäßen. In einem anderen Beispiel nutzten Tae und Mitarbeiter Hydrogele auf Heparinbasis, um Fibrinogen und Kollagen Typ I auf einer Hydrogeloberfläche unter Verwendung der Heparinbindungsaffinität durch Physisorption stabil zu binden.

Die signifikante Physisorption von Proteinen auf dem Heparinhydrogel im Vergleich zu einem Kontroll-PEG-Hydrogel führte zu einer verbesserten Adhäsion und Proliferation von Fibroblasten. Solche Ansätze können verwendet werden, um Zellen auf selektiven Heparinhydrogeloberflächen für Anwendungen wie Biosensoren, Zellkultur und Tissue Engineering zu haften.

Darüber hinaus berichteten Werner und Mitarbeiter kürzlich über die Verwendung von Hydrogelen auf Heparinbasis für Zellersatztherapien bei neurodegenerativen Erkrankungen. In-vivo-Stabilität und ausgezeichnete Histokompatibilität machen solche Hydrogelsysteme zu attraktiven Kandidaten für neuronale Zellersatztherapien. Für einen umfassenden Überblick über Heparinhydrogele wird auf ein aktuelles Buchkapitel von McGann und Kiick verwiesen.

Hydrogele auf Alginatbasis wurden für die Arzneimittelabgabe, 110–112 Tissue Engineering, 113–115 Wundheilung, 116–118 Zellverkapselung, 119.120 und als Adhäsionsbarrieren verwendet.

Die injizierten zellbeladenen Hydrogele führten nach 10 Wochen bei männlichen Nacktmäusen zur Bildung von weichem, halbtransparentem Fettgewebe, was die Fähigkeit abbaubarer Alginat-Hydrogele unterstreicht, Zellen abzugeben und lebendes Gewebe über eine minimalinvasive Injektion zu erzeugen.

PEG-Makromoleküle können leicht über ihre Hydroxylendgruppen funktionalisiert werden, um zahlreiche homofunktionelle oder heterofunktionelle Endgruppen zu ergeben, einschließlich Thiolen, 143 Vinylsulfonen, 144 Maleimiden, 29.145 Acrylaten 146.147 Allylen, 148 und Norbornenen. Zum Beispiel haben H. Chang et al. Ferner wurde die Freisetzung 5 Tage lang mit nur einer milden anfänglichen Burst-Freisetzung aufrechterhalten.

Hydrogele auf PVA-Basis können durch chemische Vernetzung unter Verwendung verschiedener in Abschnitt 4 diskutierter Chemikalien wie Klick-Chemie, 168.169 radikalische Polymerisation, 170-172 und Schiff-Base-Reaktion gebildet werden. Die Hydrogelmatrix zeigte eine ausgezeichnete Biokompatibilität unter Beibehaltung der inhärenten Eigenschaften von PVA, Chitosan und MWCNT, was auf ihr Potenzial für biomedizinische Anwendungen hinweist.

Das anorganische Grundgerüst wird hydrolytisch abgebaut, wobei die Abbaurate durch die Seitenkettenstrukturen bestimmt wird. Polymere auf Polyesterbasis bieten aufgrund der Esterhydrolyse unter physiologischen Bedingungen eine inhärente biologische Abbaubarkeit. Somit kann unter Verwendung von Kombinationen von Polyestern mit anderen synthetischen oder natürlichen Polymeren die Geschwindigkeit des Hydrogelabbaus gemäß den Anwendungsanforderungen eingestellt werden.

Für einen umfassenden Überblick über Hydrogele auf Polyesterbasis wird auf eine Rezension von Tomas und Mitarbeitern verwiesen. Die Vernetzungskonzentration oder -dichte bestimmt verschiedene physikalische Eigenschaften von Hydrogelen, einschließlich Elastizität, Diffusionsvermögen, Wassergehalt und Maschengröße. Zusätzlich beeinflusst der Vernetzungsgrad die Hydrogel-Abbaurate, und daher ist eine genaue Kontrolle der Hydrogel-Vernetzung sehr wünschenswert.

Ferner ist zur Kontrolle der Eigenschaften der Zellmikroumgebung häufig eine Hydrogelbildung in Gegenwart von Zellen oder Proteinen erforderlich, und es ist daher wesentlich, ein zytokompatibles Vernetzungsverfahren zur Herstellung dieser Anwendungen zu wählen. Ein wesentlicher Vorteil radikalischer Polymerisationsverfahren besteht darin, dass sie in Verbindung mit einem Photoinitiator eine raumzeitliche Kontrolle über die Hydrogelbildung und die In-situ-Eigenschaften ermöglichen können.

Es wurde festgestellt, dass die Zellantwort auf die Matrixversteifung in Kultur über 2 Wochen variierte; Eine erhöhte Population von terminal differenzierenden hMSCs war im Laufe der Zeit vorhanden und reagierte nicht mehr auf Variationen in den mechanischen Eigenschaften des Hydrogels.

Alternativen wie die Polymerisation mit kontrollierter Kette wurden zur Hydrogelherstellung eingesetzt, um eine bessere Kontrolle der Hydrogeleigenschaften bereitzustellen; Die potenzielle Zytotoxizität der bei diesen Verfahren verwendeten nicht entfernten Metallkatalysatoren kann jedoch ihre Verwendung in der Zellmikroumgebung einschränken. Die Polymerisation des Stufenwachstums mit freien Radikalen hat sich kürzlich als alternative Strategie zur Bildung von Hydrogelen herausgestellt, die eine homogenere Netzwerkstruktur bietet und eine räumlich-zeitliche Kontrolle der Bildung von Hydrogelen ermöglicht. 212 jüngste Entwicklungen in diesem Bereich e.

Kupferfreie, durch Stämme geförderte Azid-Alkin-Cycloaddition SPAAC-Reaktionen sind aufgetreten, um Probleme mit der Kupfertoxizität in biologischen Systemen anzugehen. In einem breiteren Kontext kann ein solcher Ansatz für die Zellabgabe nützlich sein, bei der Zellen während der Vernetzung überempfindlich gegen das Vorhandensein von Cu sind. In einem anderen Beispiel haben DeForest et al. Die Zellen hafteten selektiv an Regionen, in denen das RGD-Motiv präsentiert wurde, und bauten anschließend die Hydrogelmatrix durch Spaltung des enzymatisch abbaubaren Linkers ab, was zu einer lokalisierten Zellproliferation führte.

Im Prinzip können solche Ansätze verwendet werden, um das Zellverhalten in raumzeitlich gesteuerten 3D-Mikroumgebungen zu untersuchen. Shoichet und Mitarbeiter haben kürzlich die Verwendung einer Diels-Alder-Klickreaktion zur Erzeugung stabiler und biokompatibler Hyaluronsäurehydrogele demonstriert. Abb. Die mechanischen und Zersetzungseigenschaften dieser Hydrogele wurden unter Verwendung des Molverhältnisses von Furan zu Maleimid moduliert. Mit einem ähnlichen Ansatz stellten Marra und Mitarbeiter Hydrogele auf HA-Basis für die Anwendung mit kontrollierter Freisetzung her.

Negativ geladenes Insulin oder positiv geladenes Lysozym wurden als Modellproteine ​​in diese HA-basierten Hydrogele eingekapselt. Die Freisetzungsprofile zeigten aufgrund elektrostatischer Wechselwirkungen je nach Protein eine leichte oder keine Burst-Freisetzung. Zusätzlich waren die Hydrogele zytokompatibel und behielten die Lebensfähigkeit der eingeschlossenen Zellen bei.

Zusammengenommen zeigen diese jüngsten Beispiele, dass die Diels-Alder-Vernetzung zur Herstellung zellkompatibler Hydrogele eine vielversprechende Strategie für Soft Tissue Engineering, regenerative Medizin und Anwendungen mit kontrollierter Freisetzung ist. Fox und Mitarbeiter entwickelten eine Diels-Alder-Reaktion mit inversem Elektronenbedarf, bei der ein trans-Cycloocten mit Dipyridyltetrazin umgesetzt wurde.

Im Prinzip könnten solche Reaktionen für die Vernetzung zellkompatibler Hydrogele wertvoll sein. Zusätzlich wurde die Diels-Alder-Reaktion mit inversem Elektronenbedarf zur Markierung von Zelloberflächenproteinen verwendet, was auf ihre Bioorthogonalität hinweist. Gress et al. Rydholm et al. Die Verwendung der Photoinitiation ermöglicht eine kontrollierte Polymerisation sowohl räumlich als auch zeitlich. Darüber hinaus können Thiole und Acrylate auch in Abwesenheit eines Photoinitiators photopolymerisieren, was sich für die In-situ-Vernetzung in Gegenwart von Zellen als nützlich erweisen könnte.

Fairbanks et al. Der Stufenwachstumsmechanismus stellte die Homogenität im resultierenden Hydrogel-Netzwerk sicher, und die Vernetzungsreaktion beeinflusste die Lebensfähigkeit von eingekapselten hMSCs nicht signifikant.

Shih und Lin haben kürzlich die hydrolytische Abbaubarkeit ähnlicher Thiol-Norbornen-PEG-Hydrogele durch Esterhydrolyse unter neutralen oder schwach basischen Bedingungen gezeigt. Aufgrund der milden Reaktionsbedingungen wurden zahlreiche Hydrogele durch Zugabe vom Michael-Typ in Gegenwart von Zellen hergestellt, ohne die Lebensfähigkeit der Zellen signifikant zu verändern.

Ferner behielten diese PEG-Hydrogele die Lebensfähigkeit der Zellen während der Gelbildung bei und förderten die Ausbreitung von eingekapselten C2C12-Zellen. Kiick und Mitarbeiter haben bei der Herstellung einer Vielzahl von Hydrogelen Zusätze vom Michael-Typ verwendet.

Eingekapselte AoAFs nahmen über 7 Tage eine Ausbreitungsmorphologie an und behielten ihre Lebensfähigkeit innerhalb der In-vitro-Kultur in diesen Hydrogelen bei. Diese jüngsten Beispiele zeigen die Vielseitigkeit von Additionsreaktionen vom Michael-Typ zu vernetzten Hydrogelen in Gegenwart von Zellen für das Weichgewebe- und kardiovaskuläre Tissue Engineering.

Ionische Wechselwirkungen wurden ausgiebig verwendet, um kommerziell erhältliche Polysaccharide wie Alginat und Chitosan physikalisch zu Hydrogelen zu vernetzen. Matyash et al. Wie im obigen Beispiel, Abschnitt 3. Multiblockcopolymere oder Pfropfcopolymere können auch zur Hydrogelbildung physikalisch vernetzt werden.

Zum Beispiel haben Hunt et al. Die ionischen Wechselwirkungen waren effizient, spezifisch und empfindlich gegenüber der Polymerkonzentration, dem pH-Wert und der Anwesenheit von Salz. Ein solcher Ansatz unterstreicht die Verwendung ionischer Wechselwirkungen zur Herstellung hochabstimmbarer und dynamischer physikalisch vernetzter Hydrogele mit überlegenen mechanischen Eigenschaften und einfacher Synthese, die möglicherweise als 3D-Zellgerüste verwendet werden können.

Polypeptide und Proteine ​​stellen eine weitere wichtige Klasse von biokompatiblen Polymeren dar, die bei der Bildung von Sekundärstrukturen physikalisch vernetzt werden können i.

Hydrogele auf Peptidbasis wurden für mögliche Anwendungen in der kontrollierten Freisetzung, 3D-Zellkultur und Geweberegeneration synthetisiert.

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