Optimizing elastin-like proteins and hyaluronic acid for hydrogel formation in tissue engineering applications

Abstract

Elk jaar zijn hart- en vaatziekten verantwoordelijk voor een derde van alle sterfgevallen wereldwijd. Na een hartinfarct is het lichaam niet in staat om het beschadigd hartweefsel te regenereren, wat kan leiden tot levensbedreigend hartfalen. Stamceltherapie is een veelbelovende manier om de verloren hartfunctie te herstellen. Helaas vertonen deze therapieën een beperkte retentie van de stamcellen in het hart. Dit onderzoeksproject is gericht op de synthese van injecteerbare hydrogels met verbeterde celadhesie, die de proliferatie van stamcellen ondersteunen en zich bovendien integreren in het omringende weefsel om de retentie van stamcellen te verhogen. Om dit te bereiken zullen hydrogels worden ontworpen die de extracellulaire matrix nabootsen, bestaande uit het natuurlijke polymeer hyaluronzuur (HA) en het bio-geïnspireerde elastine-achtig eiwit (ELP). RGD (arginine-glycine-asparaginezuur) en heparine-bindende celhechtingsdomeinen worden in de ELP's ingebouwd en thermoresponsieve eigenschappen worden bevestigd. Na purificatie wordt echter slechts een opbrengst van 3.93 mg L^-1 van de ELP's bereikt. Daarom worden reeds hydrogels gemaakt met behulp van een modelsysteem met geoxideerd HA en adipinezuurdihydrazide. Waargenomen dynamische en zelfhelende eigenschappen, en eerste compressietesten (Young's modulus van 10,80 ± 1,87 kPA) zien er veelbelovend uit. Door deze materialen te optimaliseren worden de eerste stappen gezet naar efficiëntere stamceltherapieën voor de regeneratie van beschadigd hartweefsel.