跳到主页内容
美国国旗

美国政府的官方网站

Dot政府

gov意味着它是官方的。
联邦政府网站通常以.gov或.mil结尾。之前分享敏感信息，确保你在联邦政府政府网站。

Https系统

该站点是安全的。
这个https（https）：//确保您连接到官方网站，并且您提供的任何信息都是加密的并安全传输。

访问密钥 NCBI主页 MyNCBI主页 主要内容 主导航
.2010年5月；31(13):3736-43.
doi:10.1016/j.biomaterials.2010.01.058。 Epub 2010年2月6日。

由逐步生长的聚乙二醇肽大分子单体制成的生物活性水凝胶

乔丹·S·米勒 1, 科莱特·J·申, 韦斯利·雷甘特, 扬·D·巴兰斯基, 布兰登·L·布莱克利, 克里斯托弗·S·陈
附属公司

由逐步生长的聚乙二醇肽大分子单体制成的生物活性水凝胶

乔丹·S·米勒等。 生物材料. 2010年5月.

摘要

基于聚乙二醇（PEG）的合成水凝胶已被用作细胞生物学和组织工程研究的生物材料。基于PEG的生物活性凝胶在很大程度上依赖于难以合成和表征或价格昂贵的异双功能或多臂PEG前体。在这里，我们报告了一种替代策略，它使用廉价且容易获得的PEG前体来简化反应物来源。这种新方法提供了一个强大的系统，在其中可以探测细胞与微环境的相互作用。我们使用聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA，3400Da）与双半胱氨酸基质金属蛋白酶（MMP）敏感肽通过Michael型加成进行逐步聚合，形成可生物降解的光活性大分子单体，其形式为丙烯酸酯-PEG-（肽-PEG）（m）-丙烯酸酯。这些大分子单体的分子量（MW）由反应的化学计量比控制，所得大分子单体种的比例很高，大于500kDa。此外，在相同的反应条件下，三种不同的MMP敏感肽序列中，这些材料的多分散性几乎相同。当光聚合成水凝胶时，与之前公布的聚乙二醇水凝胶系统相比，这些高分子量材料表现出更大的溶胀性和对胶原酶介导降解的敏感性。类似地合成了细胞粘附性丙烯酸酯-PEG-CGRGDS，并用改进的Lowry法表征了其在固体水凝胶中的固定化和稳定性。为了说明这种方法在生物学环境中的功能效用，我们应用该系统开发了在离体主动脉弓外植体分析中促进血管生成的材料。我们证明了由内皮细胞介导的新芽形成和侵入嵌入胚胎鸡主动脉弓的水凝胶。此外，我们表明，这种毛细血管萌芽和内皮细胞的三维迁移可以通过设计水凝胶的MMP敏感性和功能性固定化粘附配体（CGRGDS vs.CGRGES肽）的存在来调节。所描述的简单化学和观察到的显著细胞反应表明，这些材料在各种体外和体外生物研究中都很有用，并可能有助于设计或完善一系列组织工程方法的材料系统。

PubMed免责声明

数字

图1
图1
（a）综合方案。PEG 3400与丙烯酰氯反应形成PEGDA，然后PEGDA通过Michael型加成与含半胱氨酸肽反应形成细胞黏附物，或者在单独的反应中，与MMP敏感的PEG-丙烯酸酯大分子单体反应。反应化学计量控制分步生长聚合过程中合成物种的分子量和多分散性。（b）水凝胶结构示意图。光活性前体的光聚合（a）产生每个主链具有多个MMP敏感肽的生物活性水凝胶，具有与丙烯酸酯交联位点连接的侧细胞粘附配体。
图2
图2
根据PEG MW标准绘制的MMP敏感性PEG-二丙烯酸酯的GPC分析。高降解（“HD”）肽通过逐步生长聚合与2.2摩尔过量的PEGDA（最上面的曲线）反应，导致80%以上的共轭（中分子量和高分子量之和）。MMP敏感肽与1.6摩尔过量PEGDA的反应（剩余三条曲线）导致90%以上的共轭，大多数分子量物种大于500 kDa。当受到相同的反应化学计量比时，HD、天然胶原（“CN”）和最难降解（“LD”）PEG-肽结合物显示出几乎相同的多分散性。
图3
图3
（a）以10%w/w聚合MMP敏感水凝胶（由HD、CN或LD肽制成），然后在36小时内膨胀至平衡（n=3，图中等式膨胀）。条形图表示标准偏差。（b）膨胀水凝胶在0.2 mg/mL胶原酶（n=3）中降解或在缓冲液（n=1）中培养8小时，同时监测其湿重。注意，HD和CN具有重叠的降解曲线。条形图表示标准偏差。
图4
图4
采用改良的Lowry总蛋白浓度测定法和HUVEC接种法评估了PEGDA凝胶中丙烯酸酯-PEG-肽大分子单体的固定化效率和稳定性。（a）Lowry分析通常只用于大蛋白，即使在低浓度下，也能从短的可溶性CGREDV肽中产生线性标准曲线。（b）该标准曲线用于量化丙烯酸酯-PEG-CGRGDS和丙烯酸酯-PEG-CGRGES大分子单体的基于溶液的浓度，与预期值的偏差为40–50%，两种肽之间的值可比较。横线表示标准误差。（c）改良Lowry试验后水凝胶板的外观就地以起始肽浓度（μmol/mL）显示特征蓝色。浓度的线性依赖性在固体水凝胶中也有效（插图中，条形表示标准偏差）。（d）该测定跟踪了CGRGDS在水凝胶中随时间的保留。在水凝胶平衡膨胀的第一天，RGDS损失了很大一部分。剩下的肽在凝胶中至少再稳定2天（所有样品的n=3），保留率高达75%。条形图表示标准偏差。（e）含4.0μmol/mL PEG-CGRG的PEGDA水凝胶上的HUVEC形态电子S公司（顶部）或PEG-CGRG天S公司（底部）播种后24小时。比例尺=25μm。
图5
图5
（a）雏鸡主动脉弓环外植体长时间发芽成水凝胶的典型图像。在具有1.0μmol/mL CGRGDS密度的8-wt%凝胶中，血管生成性芽生随水凝胶主链的基质金属蛋白酶敏感性而变化。含有RG的阴性对照水凝胶中未发现发芽电子S代替RG天S肽。所有图像的比例尺=250μm。（b）第4天萌芽面积的量化，每种情况n=6。平均值与标准差，所有比较都是显著的，通过单向方差分析和Tukey的HSD事后检验，p＜0.003。（c）凝集素罗丹明荧光染色表明内皮细胞是这些水凝胶中血管生成芽的主要成分。比例尺=100μm。（d）在萌芽时间过程中，通过暗场成像合成选定帧的图像（见补充电影1），假彩色，然后在此处叠加以帮助时间可视化。蓝色、黄色、橙色、红色分别为48、62、74、86小时。比例尺=250μm。
请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

查看所有类似文章

引用人

查看所有“被引用”文章

工具书类

    1. Lutolf议员，加利福尼亚州哈贝尔。合成生物材料作为组织工程中形态发生的指导性细胞外微环境。国家生物技术。2005;23:47–55.-公共医学
    1. 蒂比特MW，安塞思·KS。水凝胶作为细胞外基质模拟3D细胞培养。生物技术生物工程。2009;103:655–63.-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Hill-West JL、Chowdhury SM、Sawhney AS、Pathak CP、Dunn RC、Hubbell JA。生物可吸收水凝胶屏障原位光聚合预防大鼠术后粘连。妇产科学。1994;83:59–64.-公共医学
    1. West J，Hubbell J.具有参与细胞迁移的蛋白酶降解位点的聚合物生物材料。大分子。1999;32:241–4.
    1. Lutolf议员，加利福尼亚州哈贝尔。Michael型加成形成的末端连接聚乙二醇-共肽水凝胶的合成和物理化学表征。生物大分子。2003;4:713–22.-公共医学

出版物类型