میکروژل های پلی اتیلن گلیکول برای انتقال فاکتور رشد عصبی زیست فعال

انتقال مولکول های زیست فعال یک قدم مهم برای ساخت مواد در طب ترمیمی است ، با این حال ، این مرحله به ویژه در داربست های هیدراته مانند هیدروژل دارای چالش هایی است. با وجودیکه بخش عمده ای از هیدروژل های پلی اتیلن گلیکول( PEG ) کراس لینک شده با نور، برای انواع کاربردهای مهندسی بافت استفاده شده است ، قابلیت های آنها به عنوان داربست های انتقال دهنده دارو به علت آزادسازی نامطلوب و کاهش در زیست فعالی مولکول ها محدود شده است. برای حل این مشکلات ، این مقاله میکروژل های پلی اتیلن گلیکول تخریب پذیری را ساخته  که هیدروژلی کروی با اندازه میکرون برای انتقال فاکتور رشد عصبی زیست فعال ( NGF ) می باشد. انتشار و فعالیت NGF پس ازقرارگیری درمیکروژل های متشکل از هیدروژل PEG 3 یا 6 کیلودالتونی به منظور تعیین نقش اندازه هیدروژل درانتشار اندازه گیری شد. میکروژل های PEG متشکل از 6 کیلودالتون از نظر آماری بزرگتر بوده و نسبت تورم بالاتری از PEG 3 کیلودالتونی داشتند. میکروژل های متشکل از PEG 6 کیلودالتون  انتشاری بی ثبات با یک اثرانفجاری کاهش یافته داشتند و میکروژل های 3 کیلودالتونی انتشاری غیرعادی طی ≥ 20 روز نشان دادند. صرف نظر از وزن مولکولی PEG ، زیست فعالی NGF کاهش قابل توجهی در مقایسه با NGF فرآوری نشده نداشت. این نتایج نشان می دهد که میکروژل ها روشی آسان را برای کنترل انتشار با حفظ فعالیت فاکتورهای رشد ارائه می کنند. از آنجا که این سیستم انتقال مبتنی بر میکروژل را می توان در محل آسیب عصب برای پیشبرد ترمیم عصبی تزریق کرد، این پتانسیل انتقال فاکتورهای رشد فعال به شیوه ای کنترل شده ممکن است زمان بهبود  را برای کاربردهای مهندسی بافت عصبی کاهش دهد.

J Biomed Mater Res A. 2014 Apr 26. doi: 10.1002/jbm.a.35209. [Epub ahead of print]

Polyethlyene glycol microgels to deliver bioactive nerve growth factor.

Stukel J¹, Thompson S, Simon L, Willits R.

Author information

• ¹Department of Biomedical Engineering, The University of Akron, Akron, OH, 44325-0302.

Abstract

Delivery of bioactive molecules is a critical step in fabricating materials for regenerative medicine, yet, this step is particularly challenging in hydrated scaffolds such as hydrogels. While bulk photocrosslinked poly(ethylene glycol) (PEG) hydrogels have been used for a variety of tissue engineering applications, their capability as drug delivery scaffolds has been limited due to undesirable release profiles and reduction in bioactivity of molecules. To solve these problems, this paper presents the fabrication of degradable poly(ethylene glycol) (PEG) microgels, which are micron-sized spherical hydrogels, to deliver bioactive nerve growth factor (NGF). NGF release and activity was measured after encapsulation in microgels formed from either 3kDa or 6kDa PEG to determine the role of hydrogel mesh size on release. PEG microgels formed from 6kDa were statistically larger and had a higher swelling ratio than 3kDa PEG. The 6kDa PEG microgels provided a Fickian release with a reduced burst effect and 3kDa microgels provided anomalous release over ≥20 days. Regardless of molecular weight of PEG, NGF bioactivity was not significantly reduced compared to unprocessed NGF. These results demonstrate that microgels provide easy mechanisms to control the release while retaining the activity of growth factors. As this microgel-based delivery system can be injected at the site of nerve injury to promote nerve repair, the potential to deliver active growth factors in a controlled manner may reduce healing time for neural tissue engineering applications.

PMID: 24771712