Skip to main content

Departments

J2-9214 Emulzijsko templatiranje tri-dimenzionalnih makroporoznih ogrodij na osnovi sintetičnih polipeptidov

J2-9214 - Emulzijsko templatiranje tri-dimenzionalnih makroporoznih ogrodij na osnovi sintetičnih polipeptidov

 

Vodja projekta:

Dr. Ema Žagar

 

1. VSEBINSKI OPIS PROJEKTA:

            Ogrodja s primerno zasnovano kemijsko sestavo in strukturo imajo velik potencial za uporabo na področjih kot so gojenje celic, regenerativna medicina in tkivno inženirstvo. Takšna ogrodja morajo posnemati hierarhično strukturo naravnih tkiv, da lahko zagotovijo potrebno strukturno in mehansko podporo. Nadalje morajo biomimetična ogrodja za uspešno delovanje in rast celic izkazovati potrebne biokemijske lastnosti in signalne motive. Do sedaj so ogrodja pripravili iz raznih vrst makromolekul, od naravnih polisaharidov in proteinov do sintetičnih polimerov na osnovi vinilnih monomerov in poliestrov. Glavne pomanjkljivosti obstoječih ogrodij iz sintetičnih polimerov so povezana z neprimerno razgradljivostjo, biokompatibilnostjo in površinsko funkcionalnostjo, medtem ko ogrodja iz naravnih biopolimerov v splošnem kažejo slabe mehanske lastnosti in neponovljivo izdelavo, zaradi česar prihaja do velik razlik v kakovosti ogrodij med šaržami. 

            Iz navedenih razlogov je želja pripraviti funkcionalna, tridimenzionalna (3D) ogrodja z izboljšanimi lastnostmi. V tem pogledu so poliHIPE materiali, pripravljeni s templatiranjem z uporabo emulzij z visokim deležem notranje faze (HIPE), zelo zanimiva sintetična ogrodja z nedvoumnimi prednostmi, povezanimi z njihovo edinstveno, med seboj povezano poroznostjo, ki zagotavlja migracijo celic, njihovo rast in vaskularizacijo, kot posledica učinkovitega prenosa hranilnih snovi, plinov in metabolnih izločkov. Vendar je bilo HIPE templatiranje do sedaj uporabljeno predvsem v kombinaciji z nerazgradljivimi sintetičnimi polimeri. Na drugi strani imajo sintetični polipeptidi, pripravljeni s polimerizacijo z odpiranjem obroča (ROP) N-karboksianhidridov (NCA), vse želene lastnosti, ki jih pričakujemo od materiala za 3D orodja, saj združujejo modularno naravo sintetičnih polimerov z biokompatibilnostjo in biorazgradljivostjo naravnih polimerov. Vendar do sedaj še niso pripravili ogrodij na osnovi sintetičnih polipeptidov, ki bi izkazovala kontrolirano morfologijo za optimalno celično rast. Zato je želja sintetizirati napredna, makroporozna, biomimtična ogrodja, ki bi združevala vse potrebne zahteve za podporo 3D rasti celic in ki bi omogočile integracijo z živimi celicami.

             Tega izziva se bomo lotili z načrtovanjem, izdelavo in karakterizacijo poliHIPE ogrodij na osnovi sintetičnih polipeptidov, ki bodo izkazovala edinstveno 3D, med seboj povezano porozno strukturo, različno kemijsko sestavo in hitrost razgradnje ter primerno mehansko stabilnost. V ta namen bomo uporabili dva sintezna pristopa. Pri prvem pristopu bomo najprej pripravili linearne polipeptide različne kemijske sestave, ki jih bomo naknadno zamrežili v HIP emulziji in tako pripravili mehke polipeptidne poliHIPE hidrogele. V drugem pristopu pa bomo izvedli ROP NCA monomerov neposredno v zvezni fazi HIP emulzije, pri čemer bomo uporabili zamreževalce na osnovi N-karboksianhidridov, da bomo pripravili trdna polipeptidna poliHIPE ogrodja. V ta namen bomo raziskali ustrezen izbor kombinacijo vrste HIP emulzije (voda-v-olje (V/O), olje-v-vodi (O/V) in olje-v-olje (O/O emulzija) in ROP primerno izbranih NCA monomerov. Prednosti novo razvitih poliHIPE ogrodij na osnovi sintetičnih polipeptidov bomo ocenili z in vitro študijami. Poleg tega se bomo osredotočili na vzpostavitev in razumevanje relacij med sintezo, strukturo, lastnostmi, in vlogo ogrodja med gojenjem celic, da bomo lahko ocenili perspektivnost obeh sintetičnih pristopov za izdelavo emulzijsko templatiranih sintetičnih polipeptidnih ogrodij, primernih za tkivno inženirstvo. Pričakovani rezultati projekta bodo vodili v novo generacijo ogrodij, ki bodo izkazovala vse potrebne lastnosti, ki bi jih morala imeti visoko zmogljiva ogrodja za gojenje celic in tkivno inženirstvo.

 

a.       osnovni podatki glede financiranja:

Projekt financira ARRS v okviru cenovne kategorije C za obdobje treh  let v obsegu 2556 letnih ur. Pričetek financiranja je 1. 7. 2018.

 

b.       sestava projektne skupine s povezavami na SICRIS

Na Kemijskem inštitutu v projektni skupini J2-9214 sodelujejo:

12318; Ema Žagar 

29613; David Pahovnik 

28412; Sebastijan Kovačič 

50609; Petra Utroša 

38254; Špela Gradišar 

37907; Sarah Jurjevec 

12048; Marjetka Podobnik 

18325; Simon Caserman 

 

2.  FAZE PROJEKTA IN NJIHOVA REALIZACIJA

Projekt je razdeljen na več delovnih sklopov:

1. Sinteza ustreznih monomerov in zamreževalcev

2. Optimizacija pogojev zamreževanja sintetičnih polipeptidov

3. Emulzijsko templatiranje

4. Karakterizacija ogrodij

5. Biološko testiranje ogrodij

 

3. BIBLIOGRAFSKE REFERENCE, KI IZHAJAJO NEPOSREDNO IZ IZVAJANJA PROJEKTA

Accessibility(CTRL+F2)
color contrast
text size
highlighting content
zoom in