تهیه هیدروژل درجا تشکیل شونده آنزیمی از کتیرای اصلاح شده شیمیایی برای مهندسی بافت غضروف

در مطالعه حاضر، یک سامانه درجا تشکیل شونده آنزیمی از کتیرای اصلاح شده شیمیایی تهیه و برای استفاده در مهندسی بافت غضروف ارزیابی شده است. برای این کار ابتدا گروه‌های تیرامینی با روش آمینولیزیز در محیط غیرهمگن به گروه‌های متیل استری کتیرا پیوند زده شد. سپس برای تهیه هیدروژل، آنزیم هرس رادیش پراکسیداز و هیدروژن پراکسید با محلول پلیمری، با استفاده از سرنگ‌دوتایی مجهز به مخلوط کن، مخلوط شدند. در ادامه، ضمن بررسی برخی خواص فیزیکوشیمیایی هیدروژل، آزمون‌های برون‌تنی توانایی زنده ماندن و تمایز سلول‌های بنیادی مزانشیمی انسانی کپسول شده در داربست به سلول‌های غضروف‌ساز انجام شد. با مخلوط شدن عوامل تشکیل ژل، ایجاد گروه‌های رادیکالی هیدروکسی فنولی در اثر واکنش آنزیمی، موجب ایجاد پیوند کوالانسی بین گروه‌های تیرامینی و تشکیل هیدروژل گردید. زمان ژل شدن هیدروژل‌ها، قابل تنظیم در بازه کمتر از 2 دقیقه بود. بیش از 95% سلول‌های مزانشیمی انسانی در حین فرآیند کپسوله شدن زنده ماندند و در مدت زمان 21 روز گرماگذاری، بیش از 75% از سلول‌ها توانایی زنده ماندن خود را حفظ کردند. هم‌چنین نتیجه آزمون‌های بیان ژن، هیستولوژی و ترشح گلوکزآمینوگلیکان، نشان داد تمایز سلول‌های مزانشیمی کپسول شده در هیدروژل به سلول‌های غضروف‌ساز در مجاورت محیط تحریک کننده تمایز، در طول دوره تمایز برون‌تنی، رخ داده است.

Preparation of an enzyme catalyzed in situ forming hydrogel based on chemically modified tragacanth for cartilage tissue engineering

In the present study, an enzyme catalyzed in situ forming hydrogel based on chemically modified tragacanth was prepared and then evaluated for use in cartilage tissue engineering. For this purpose, firstly tyramine was conjugated on the galacturonic acid methyl ester units of gum tragacanth (GT) via ammonolysis of methyl ester groups in heterogeneous media. Then, the hydrogel was prepared by mixing of functionalized polymer, horseradish peroxidase (HRP) and hydrogen peroxide using a double syringe equipped with a mixing chamber. Then, cell viability of the encapsulated human mesenchymal stem cells (hMSCs) and in vitro chondrocyte differentiation of them, incubated in the presence of differentiation medium, were investigated. After mixing of the gel promoters, hydrogel formation was obtained due to enzyme catalyzed oxidative coupling reaction between phenolic groups of tyramine functional groups. The tunable gelation time of hydrogels was less than 2 minute. Viability of the encapsulated cells was more than 95% and 75% after 2 h and 21 days of incubation. The expression of chondrocytic genes and sulphated glycosaminoglycan indicated that the encapsulated hMSCs differentiated to chondrocyte cells during in vitro differentiation time.