明胶甲基丙烯酰基(Gelma)水凝胶由于其合适的生物学特性和可调的物理特性而被广泛用于各种生物医学应用。gelma水凝胶由于存在细胞附着和基质金属蛋白酶反应型肽基序而与天然细胞外基质(ECM)的一些必要特性相似,从而使细胞可以在基于凝胶的基础支架中增殖并扩散。gelma也是通用的。在暴露于光照射时交联,以形成具有可调机械性能的水凝胶。它也可以使用不同的方法进行微观分化,包括微块,光掩膜,生物打印,自组装和微流体技术,以生成具有控制架构的构造。杂交水凝胶系统也可以通过将凝胶与碳纳米管和氧化石墨烯等纳米颗粒混合在一起,以及其他聚合物形成具有所需的合并性能和特征性特性的网络,以实现特定的生物学应用。最近的研究表明,在各种组织工程应用中,基于凝胶的水凝胶的促进效率,包括骨骼,软骨,心脏和血管组织等。除组织工程外,凝胶水凝胶的其他应用还包括基本细胞研究,细胞信号传导,药物和基因递送以及生物传感。©2015 Elsevier Ltd.保留所有权利。
明胶甲基丙烯酰 (GelMA) 是一种广泛使用的水凝胶,其主要成分是从皮肤中提取的明胶。然而,GelMA 尚未用于可穿戴生物传感器的开发,而可穿戴生物传感器是一种新兴的设备,可以实现个性化的医疗监测。这项工作通过展示一种完全可溶液处理的透明电容式触觉传感器(以微结构化的 GelMA 为核心介电层),突出了 GelMA 在可穿戴生物传感应用方面的潜力。我们引入了一种坚固的化学键和一种可靠的封装方法来克服水凝胶生物传感器中的分离和水分蒸发问题。由于其优异的机械和电气性能(介电常数),与之前的水凝胶压力传感器相比,所得的 GelMA 触觉传感器显示出 0.19 kPa −1 的高压灵敏度和低一个数量级的检测限(0.1 Pa)。此外,由于化学键合牢固,其耐久性可达 3000 次测试周期,并且由于包含可防止水分蒸发(含水量为 80%)的封装层,其长期稳定性可达 3 天。成功监测各种人体生理和运动信号,证明了这些 GelMA 触觉传感器在可穿戴生物传感应用中的潜力。
摘要:水凝胶是植入生物活性神经界面开发的理想材料,因为神经组织模仿了物理和生物学特性,可以增强神经接口的兼容性。然而,由于不可靠的界面键合,水凝胶和刚性/脱水的电子微结构的整合是具有挑战性的,而水凝胶与微机械制造过程所需的大多数条件不兼容。在此,我们提出了一种新的酶介导的转移打印过程来设计粘合剂生物水凝胶神经界面。通过含有各种导电纳米颗粒(NPS)的明胶甲基丙烯酰基(GELMA)的照片连接来制造供体底物,包括AG纳米线(NWS),PT NWS和PEDOT:PSS:形成可拉伸的导电性的BioelectRode,以形成一种称为np-np-doped geLma的可拉伸性bioelectRode。另一方面,由微生物转谷氨酰胺酶组成的接收器底物构成了与掺入的明胶(MTG-GLN)同时进行的时间控制的凝胶化和共价键增强的粘附,以实现预制的NP型NP型NP型Gelma特征的一步转移印刷。集成的水凝胶微电极阵列(MEA)具有粘合剂,并且在机械/结构上符合稳定的电导率。这些设备在水分上在结构上是稳定的,以支持神经元细胞的生长。尽管引入了AGNW和PEDOT:水凝胶中的PSS NP需要进一步研究以避免细胞毒性,但PTNW掺杂的Gelma表现出可比的活细胞密度。这种基于GLN的MEA有望是下一代生物活性神经界面。
水凝胶是由由亲水性单体形成的聚合物链组成的三维天然或合成的交联网络。由于能够模拟天然细胞外基质的许多特性,因此水凝胶已被广泛用于生物医学领域。可以通过各种聚合策略(例如加热和氧化还原)获得水凝胶。但是,光化学是该领域研究人员最有趣的方法之一。明胶 - 甲基丙烯酰基(Gelma)继承了明胶的生物学活性,并已成为生物材料领域的黄金标准之一。gelma作为可光聚合的水凝胶前体,可用于通过两光子聚合物化为生物医学应用制造3D多孔结构。我们报告了一种基于Gelma的光致天的新公式,并将其用于制造一系列两光子聚合结构,最大分辨率小于120 nm。通过调整两光子聚合处理处理中的扫描速度,激光功率和层间距值,研究了过程参数对3D结构制造的影响。体外生物学测试表明,本文在两光子聚合中产生的3D水凝胶是生物相容性的,适用于MC3T3-E1细胞。
抽象基于支架的组织工程提供了一种有效的方法来修复子宫组织缺陷和恢复生育能力。在当前的研究中,通过4D打印,静电纺丝和3D生物打印的子宫再生设计和制造了与子宫组织相似的新型三层组织工程支架。高度可拉伸的聚(l-甲状腺素 - 三甲基碳酸盐)(plla-co -TMC,“ PTMC”简称)/热塑性聚氨酯(TPU)聚合物混合架架首先是通过4D打印制成的。为了改善生物相容性,在PTMC/TPU骨架上通过电启用产生了与聚多巴胺(PDA)颗粒掺入的多孔聚(PLGA)/明胶甲基丙烯酰基(GELMA)纤维。重要的是,将雌二醇(E2)封装在PDA颗粒中。因此产生的双层支架可以提供E2的受控和持续释放。随后,将基于3D生物启动的Bilayer Bioprine intrialsine rementers-uilare trirale trialer trialer trialeder trialder trialder infiral infiral inforials 与明胶甲基丙烯酰基(GELMA)墨水(BMSC)混合,并使用配方式的生物介入来形成含细胞的水凝胶层,该水凝胶层通过Bilayer caffolds上的3D生物涂片上的Bilayer caffolds上的3D生物涂片进行了形式。 这样形成的三层组织工程支架表现出形状的变形能力,当浸入37°C的培养基中时,从植物形状转变为管状结构。与明胶甲基丙烯酰基(GELMA)墨水(BMSC)混合,并使用配方式的生物介入来形成含细胞的水凝胶层,该水凝胶层通过Bilayer caffolds上的3D生物涂片上的Bilayer caffolds上的3D生物涂片进行了形式。这样形成的三层组织工程支架表现出形状的变形能力,当浸入37°C的培养基中时,从植物形状转变为管状结构。
组织工程中微管结构的有效复制仍然是一个巨大的挑战。在这项研究中,通过探索2种热敏感水凝胶 - 凝集素甲基丙烯酰基(gelma)和丝晶(Sill-Floyl)(用丝晶(丝晶),研究了通过收缩机制来创建复杂的高分辨率肾小管结构的温度反应性特征(PNIPAM),以创建复杂的高分辨率管状结构。系统的研究揭示了在高温(33-37°C)上对缩小行为的精确控制,这是聚合物浓度的函数。两种水凝胶类型的水凝胶尺寸从室温(RT)降低至33°C,从RT降低至37°C的40%。萎缩的效果可将机械性能提高,使凝胶凝胶凝胶的压缩模量增加约2.8倍,silkma-pnipam凝胶在37°C下在37°C上增加5.1倍。与体积打印相结合,这些材料的分辨率为≈20%的分辨率增强,可实现≈70%的功能,从而实现了≈70%的功能。秒,带有开放通道(≈50μm)。Gelma-PNIPAM水凝胶与Silkma-PNIPAM水凝胶相比显示出更好的细胞兼容性,从而促进细胞粘附和生存能力。这项研究证明了热敏化水凝胶具有工程师复杂的高分辨率管状结构的能力,具有大量打印 - 一种有效的途径,用于制造微观环境,模仿具有开发相关体外模型的天然组织。
背景:术后复发是神经胶质瘤患者临床结局不良的主要原因,因此预防肿瘤复发对于胶质瘤的治疗至关重要。方法:在这项研究中,通过RNA-Seq分析检测到正常组织中基质金属蛋白酶(MMP)的表达。这项研究包括来自公共数据库(TCGA),中国神经胶质瘤基因组图集(CGGA)的神经瘤病例。在添加光启动剂时,水凝胶含有米诺环素(Mino)和伏诺替氏(mino)(vor)(vor)(g/mino+vor)。高性能液相色谱(HPLC)用于评估在G/mino+VOR水凝胶中释放药物。使用MTT分析来探索Gelma的生物安全性。免疫组织化学,ELISA和TUNEL分析用于证明G/mino +VOR水凝胶的抗肿瘤作用。结果:我们成功开发了G/mino+VOR水凝胶。实验在体外和体内证实了MMPS响应性在水凝胶中递送米诺环素和伏诺酯,以及对不完全的肿瘤操作模型的抗脱糖瘤作用,这表明G/MINO+VOR水凝胶有效地抑制了手术后Glioma的复发性。结论:总而言之,G/mino+VOR水凝胶可以连续释放药物并改善针对复发性神经胶质瘤的治疗作用。关键字:米诺环素,伏诺替纳斯特,复发性神经胶质瘤,水凝胶,肿瘤微环体
摘要虽然众所周知,机械动力学在神经发生或神经变性等关键过程的神经分化中具有影响力,但对神经干细胞疗法的研究通常集中在生化相互作用上,而不是机械方面,而不是机械方面,通常会导致低效性和无法满足的潜力。因此,当前的研究试图使用常规的二维(2D)平面底物来阐明机械刺激对神经性能的影响。然而,这些2D底物无法捕获体内神经干细胞环境的定义三维(3D)特征。为了填补这一研究差距,我们使用长链聚乙烯糖二丙烯酸酯(PEGDA)和明胶 - 乙糖酰基酰基(Gelma)合成了一系列软弹性3D水凝胶,以模仿3D细胞培养的神经组织机械环境。通过改变聚合物的浓度,我们获得了低至10 kPa的拉伸模量和低至0.8 kPa的压力模量的生物塑料水凝胶。体外结果表明,Gelma-PEGDA水凝胶具有支持神经细胞生长,增殖和分化以及神经突生长所需的高生物相容性。然后,我们研究了机械拉伸对神经细胞行为的影响,并观察到机械拉伸可以显着增强神经突的延伸和轴突伸长。另外,神经突在拉伸方向上更方向定向。免疫细胞化学和相对基因表达数据还表明,机械张力可以上调神经分化蛋白和基因的表达,包括GFAP和βIII-微管蛋白。总体而言,这项研究表明,除了改善了对特定谱系神经分化的凝胶-PEGDA的特定机械性能外,水凝胶拉伸还成为改善神经干细胞疗法治疗结果的潜在诱人策略。
*相应的作者在:Coimbra大学药学系科伊布拉大学药学系,葡萄牙Coimbra大学,葡萄牙(F. Veiga)(F. Veiga),Requin/Laqv,药物技术小组,Coimbra University of Coimbra University of Coimbra University of Coimbra,Coimbra,Coimbra,paruga,paruga,A。c。电子邮件地址:fveiga@ci.uc.pt(F。Veiga),acsantos@ff.uc.pt(A.C。Paiva-Santos)。
缩写:3D,三维;ABA,氨基苯硼酸;ACC,氨基羧甲基壳聚糖;ACNC,乙酰化纤维素纳米晶体;AF,纤维环;AF127,醛封端的普卢兰尼克 F127;AG-NH2,琼脂糖-乙二胺共轭物;Ag-CA,羧基化琼脂糖;AHA,醛基透明质酸;AHAMA,甲基丙烯酸酯化醛基透明质酸;AHES,醛基羟乙基淀粉;ALG,海藻酸钠;AMP,抗菌肽;APC,抗原呈递细胞;ASF,乙酰化大豆粉;AT,苯胺四聚体;ATAC,2-(丙烯酰氧基)乙基三甲基氯化铵;ATRP,原子转移自由基聚合;Azo,偶氮苯;家蚕,Bombyx mori;BA,硼酸;BCNF,氧化细菌纤维素纳米纤维;Bio-IL,生物离子液体;BMP-2,骨形态发生蛋白 2;BSA,牛血清白蛋白;BTB,硼砂-溴百里酚蓝;Ca-FA,CaCl 2 -甲酸;CA,氰基丙烯酸酯;Cat,含儿茶酚的多巴胺-异硫氰酸酯;Cat-ELPs,儿茶酚功能化的 ELR;CBM,纤维素结合模块;CD,环糊精;CD-HA,β-CD 修饰的透明质酸;CDH,碳酰肼;cGAMP,环状鸟苷单磷酸-腺苷单磷酸;CH,胆固醇半琥珀酸酯;CHI-C,儿茶酚共轭壳聚糖; CL/WS2,二硫化钨-儿茶酚纳米酶;CMs,心肌细胞;CMCS,羧甲基壳聚糖;CNC,纤维素纳米晶体;CNF,纤维素纳米纤维;CNT,碳纳米管;COL,胶原蛋白;CPEs,化学渗透促进剂;CS,硫酸软骨素;CsgA,Curli 特异性纤维亚基 A;CS-NAC,壳聚糖-N-乙酰半胱氨酸;CSF,脑脊液;CTD,C 端结构域;CtNWs,几丁质纳米晶须;D-MA,甲基丙烯酸酯化羟基树枝状聚合物;DAHA,二醛-透明质酸;DCs,树突状细胞;DDA,葡聚糖二醛;dECM,脱细胞 ECM; DEXP,地塞米松磷酸二钠;Dex,葡聚糖;DF-PEG,双醛功能化聚乙二醇;DNNA,双网络神经粘合剂;DOPA,L-3,4-二羟基苯丙氨酸;DOX,阿霉素;DPN,脱细胞周围神经基质;DST,双面胶带;E-tattoo,电子纹身;E. coli,大肠杆菌;ECG,心电图;ECM,细胞外基质;ePTFE,聚四氟乙烯;ELP,弹性蛋白样多肽;ELRs,弹性蛋白样重组体;EMG,肌电图;EPL,ε-聚赖氨酸;EPS,胞外多糖;ER,内质网;FDA,食品药品监督管理局;FGFs,成纤维细胞生长因子;FibGen,京尼平交联纤维蛋白凝胶; FITC,硫氰酸荧光素;FS-NTF,纳米转移体;呋喃,糠胺;GA,没食子酸;GAG,糖胺聚糖;GC,乙二醇壳聚糖;Gel-CDH,碳酰肼修饰明胶;GelDA,多巴胺修饰明胶;GelMA,明胶-甲基丙烯酰;GI,胃肠道;GRF,明胶-间苯二酚-甲醛;GRFG,明胶-间苯二酚-甲醛-戊二醛;H&E,苏木精和伊红;HA,透明质酸;HA-Ac,透明质酸-丙烯酸酯;HA-ADH,己二酸二酰肼修饰透明质酸;HA-ALD,醛修饰透明质酸;HA-NB,硝基苯衍生物修饰透明质酸;HA-PEG,透明质酸-聚乙二醇;HA-PEI,透明质酸-聚乙烯亚胺;HA-SH,硫醇化透明质酸;HAGM,透明质酸甲基丙烯酸缩水甘油酯;HaMA,甲基丙烯酸酯化透明质酸; HAp,羟基磷灰石;HBC,羟丁基壳聚糖;HES,羟乙基淀粉;HFBI,疏水蛋白;HIFU,高强度聚焦超声;hm-Gltn,疏水改性明胶;HPMC,羟丙基甲基纤维素;HRP,辣根过氧化物酶;Hypo-Exo,缺氧刺激的外泌体;ICG,吲哚菁绿;iCMBAs,基于柠檬酸盐的受贻贝启发的生物粘合剂;IGF,胰岛素样生长因子;iPSC,多能干细胞;IPTG,β-d-1-硫代半乳糖苷;ITZ,伊曲康唑;IVD,椎间盘;JS-Paint,关节表面涂料;KGF,角质形成细胞生长因子;KaMA,甲基丙烯酸酯化κ-角叉菜胶; LAP,苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰膦锂盐;LCS,液晶;LCST,低临界溶解温度;LDH,层状双氢氧化物;LDV,亮氨酸-天冬氨酸-缬氨酸;LM,液态金属;m-AHA,单醛透明质酸;MA,甲基丙烯酸酐;MADDS,粘膜粘附药物递送系统;MAP,贻贝粘附蛋白;MATAC,2-(甲基丙烯酰氧基)乙基三甲基氯化铵;mAzo-HA,mAzo 修饰透明质酸;MBGN,介孔生物活性玻璃纳米颗粒;MCS,修饰茧片;MDR,多重耐药;mELP,甲基丙烯酰弹性蛋白样多肽;MeTro,甲基丙烯酰取代的原弹性蛋白;Mfp,贻贝足蛋白; MI,心肌梗死;MMP,基质金属蛋白酶;MN,微针;MPs,单分散微粒;MRSA,耐甲氧西林金黄色葡萄球菌;MSC,间充质干细胞;NB,N-(2-氨基乙基)-4-[4-(羟甲基)-2-甲氧基-5-硝基苯氧基]-丁酰胺;NFC,纳米纤维化纤维素;NGCs,神经引导导管;NHS,N-羟基琥珀酰亚胺;NIR,近红外光;NPs,纳米粒子;NTD,N-端结构域;ODex,氧化葡聚糖;OHA-Dop,多巴胺功能化氧化透明质酸;OHC-SA,醛功能化海藻酸钠;OPN,骨桥蛋白; OSA-DA,多巴胺接枝氧化海藻酸钠;OU,口腔溃疡;p-AHA,光诱导醛透明质酸;PAA,聚丙烯酸;PAE,聚酰胺胺-环氧氯丙烷;PAMAM,胺基端基第五代聚酰胺多巴胺;PBA,苯基硼酸;PCL,聚己内酯;PDA,聚多巴胺;PDMS,聚二甲基硅氧烷;PDT,光动力疗法;PEA,2-苯氧乙基丙烯酸酯;PEG,聚乙二醇;PEDOT,聚(3,4 乙烯二氧噻吩);PEI,聚乙烯亚胺;PEGDMA,聚乙二醇二甲基丙烯酸酯;PEMA,2-苯氧乙基甲基丙烯酸酯;PepT-1,肽转运蛋白-1;PG,焦性没食子酚;PGA,聚乙醇酸;pHEAA,聚(N-羟乙基丙烯酰胺);PMAA,羧甲基功能化聚甲基丙烯酸甲酯;PSA,压敏粘合剂;PTA,光热剂;PTT,光热疗法;PVA,聚乙烯醇;QCS,季铵化壳聚糖;rBalcp19k,重组白脊藤 cp19k;RGD,精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸;rGO,还原氧化石墨烯; RLP,类弹性蛋白多肽;rMrcp19k,Megabalanus rosa cp19k;ROS,活性氧中间体;rSSps,重组蜘蛛丝蛋白;SCI,脊髓损伤;SCS,蚕茧片;SDBS,十二烷基苯磺酸钠;SDS,十二烷基硫酸钠;SDT,声动力疗法;SF,丝素;sIPN,半互穿聚合物网络;S. aureus,金黄色葡萄球菌;STING,干扰素基因刺激剂;SUPs,超荷电多肽;SY5,外皮蛋白抗体;TA,单宁酸;TEMED,四甲基乙二胺;TEMPO,2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基自由基;TGF-β3,转化生长因子-β3;TMSC,三甲基硅纤维素; Trx,硫氧还蛋白;TU,硫脲;UCMRs,上转换微米棒;VEGF,血管内皮生长因子。6-四甲基哌啶-1-氧基自由基;TGF-β3,转化生长因子-β3;TMSC,三甲基硅纤维素;Trx,硫氧还蛋白;TU,硫脲;UCMRs,上转换微米棒;VEGF,血管内皮生长因子。6-四甲基哌啶-1-氧基自由基;TGF-β3,转化生长因子-β3;TMSC,三甲基硅纤维素;Trx,硫氧还蛋白;TU,硫脲;UCMRs,上转换微米棒;VEGF,血管内皮生长因子。