پزشکی بازساختی و سلول‌های بنیادی

هیدروژل ها شبکه های پلیمری بسیار جاذب هستند که آب را جذب می کنند. در نتیجه، آنها دارای خواص مکانیکی و ساختاری منحصر به فردی هستند که آنها را برای طیف وسیعی از کاربردهای زیست پزشکی از جمله پروتئین درمانی، به عنوان پانسمان زخم و در پزشکی بازساختی مناسب می کند. با این حال، مفید بودن آنها محدود است زیرا آنها قادر به تعامل با مولکول های بیولوژیکی یا اهدافی نیستند که ممکن است حمل کنند. این می‌تواند مشکل‌ساز باشد، زیرا می‌تواند منجر به کاهش توانایی در آزادسازی مولکول‌های فعال در مکان یا زمانی که نیاز باشد، شود.

برای غلبه بر این، هیدروژل ها را می توان با لیگاندها که برای تعامل با یک مولکول یا بیومولکول خاص ساخته شده اند، نصب کرد. آپتامرها، که توالی‌های مبتنی بر نوکلئوتید مصنوعی هستند که در شرایط آزمایشگاهی از کتابخانه‌های تک رشته‌ای DNA یا RNA انتخاب شده‌اند، به عنوان لیگاند انتخابی برای این نوع کاربرد ظاهر می‌شوند. در اصل، آپتامرها را می توان برای هر هدفی، از جمله سلول ها، پروتئین ها، داروها یا یون های کوچک انتخاب کرد، تا هیدروژل ها را با گزینش پذیری و حساسیت بالا نسبت به اهداف خود، عامل دار کند.

یونگ وانگ، استاد دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، توضیح داد: «یکی از این کاربردها تحویل پروتئین است. ترکیب آپتامرها با هیدروژل‌ها می‌تواند داروهای پروتئینی را به‌طور پایدار جدا کرده و انتشار آنها را طولانی‌تر کند. این خواص به کاهش عوارض جانبی نامطلوب همزمان با درمان پروتئین درمانی کمک می کند.

 وی ادامه داد: پتانسیل درمانی تحویل داروی پروتئینی از هیدروژل های عاملدار شده با آپتامر در مدل های حیوانی آزمایش شده است. "نتیجه تحقیق بسیار دلگرم کننده است و پتانسیل هیدروژل های عامل دار آپتامر را برای کاربردهای مختلف مانند پزشکی بازساختی کننده نشان می دهد."

نکته قابل توجه، از آنجایی که آپتامرها یک توالی مبتنی بر نوکلئوتید هستند، می توانند به طور خاص از طریق تطبیق جفت باز به توالی مکمل خود متصل شوند. این عملکرد منحصربه‌فرد که لیگاندهای دیگر، مانند آنتی‌بادی‌ها، ندارند، به فرد اجازه می‌دهد تا هیدروژل‌های قابل برنامه‌ریزی/پاسخگو را برای گرفتن و رهاسازی طراحی کند. هنگامی که به هیدروژل عاملدار شده با آپتامر اضافه می شود، توالی های مکمل رقابت اتصالی با پروتئین متصل به آپتامر ایجاد می کنند. این رقابت آزادسازی پروتئین را در زمان و دوز مورد نظر تسهیل می کند.

در موردی دیگر، از فعل و انفعالات توالی مکمل آپتامر می توان برای طراحی سیستم های حسگر زیستی استفاده کرد. برای مثال، ادغام توالی‌های مکمل می‌تواند تخریب هیدروژل‌های متصل به آپتامر و آزادسازی پروب‌های سیگنالینگ کپسوله‌شده را تسهیل کند. وانگ می گوید: «یک مزیت کلیدی هیدروژل های عامل دار آپتامر قابلیت تنظیم آن ها است. این هیدروژل ها را می توان به زیبایی طراحی کرد تا با معیارهای کاربرد مطابقت داشته باشد. به عنوان مثال، هیدروژل ها ممکن است نانوذرات طلا را برای بازخوانی آنی در برنامه های کاربردی در نقطه مراقبت یا تقویت آنزیم ها برای تشخیص مولکول های زیستی بسیار حساس آزاد کنند.

Ref:https://www.advancedsciencenews.com/hydrogels-with-biomimetic-intelligence/