Este trabajo fue financiado en parte por una beca Howard Hughes Med-en-Grad (AVH), con fondos iniciales proporcionados a la Dra. Danielle Benoit de la Universidad de Rochester y la Fundación de Investigación y Educación Ortopédica / Trasplantes Musculoesqueléticos Foundation (OREF / MTF). Los autores desean agradecer al Dr. James L. McGrath para el uso de su equipo.

1. Síntesis asistida por microondas de PEGDM <ol><li> Para evitar la contaminación con agua, presecar el material de vidrio se utiliza en un horno (&gt; 60 º C) durante 1 hora. Nota: la cristalería requerida incluye: dos vasos de precipitados de 100 ml, un vaso de 250 ml, 3 espátulas, un frasco de 250 ml Büchner, un embudo Büchner de 7 cm, un vidrio de reloj de 10 cm. </li><li> Pre enfriamiento 100-150 ml de éter dietílico anhidro (74,12 g / mol) para la precipitación posteriormente realizado en el paso 1.6 vertiéndola en un vaso de precipitados, que cubre el vaso de precipitados con un vidrio de reloj, y colocando el vaso de precipitados en una placa de recristalización lleno de hielo. Mueva microondas y vórtice en una campana química. Nota: éter de dietilo también puede preenfriar colocando el vaso de precipitados en un congelador química. La temperatura éter dietílico inferior logrado por enfriamiento en un congelador aumentará la tasa y eficiencia de precipitación. </li><li> En un pequeño barco pesar, pesar 5 g de poli (etilenglicol) (PEG) de la molecular el peso de su elección (1.000-100.000 Da). <ol><li> Si está presente, retire la pieza de plástico de la tapa del vial de centelleo. Tarar el vial, y dispensar 10 exceso molar de anhídrido metacrílico en el vial (MA, 154,16 g / mol) por la ecuación 1 en la campana. Añadir PEG al vial de centelleo. <img alt="Ecuación 1" fo:content-width="200px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq1.jpg" width="250px" /> (1) donde <img alt="Ecuación 1.1" fo:content-width="30px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq1.1.jpg" width="30px" /> es la masa de PEG en g, <img alt="Ecuación 1.2" fo:content-width="30px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq1.2.jpg" width="40px" /> es el peso molecular de PEG en g / mol, <img alt="Ecuación 1.3" fo:content-width="40px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq1.3.jpg" width="40px" /> es el número de grupos OH terminales en el PEG, y <img alt="Ecuación 1.4" fo:content-width="30px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq1.4.jpg" width="40px" /> es el molecular el peso de MA en g / mol. </li></ol></li><li> Sin apretar girar la tapa en el vial de centelleo. Ajuste el horno de microondas para 5 min en la máxima potencia. El uso de guantes resistentes al calor, retire el vial del microondas cada 30 segundos. <ol><li> Apriete completamente la tapa y agitar durante 30 segundos. Repita hasta que la solución ha sido calentados para el total de 5 min. La tapa puede necesitar ser reemplazado durante el procedimiento debido a la fisuración. </li></ol></li><li> Con la tapa aflojada, deje que el PEGDM enfriar a temperatura ambiente. Disolver el PEGDM en una pequeña cantidad (10-15 ml) de diclorometano (DCM, 84,93 g / mol). Nota: Se recomienda que el PEGDM se dejó enfriar de manera significativa (~ 5 minutos) antes de la adición de DCM, para evitar la ebullición de la DCM (un carcinógeno sospechoso) debido al calor residual. El PEGDM puede romperse en pequeños trozos utilizando una espátula y se agitó en vórtex para ayudar a la disolución. </li><li> Precipitar el PEGDM en 10 veces el exceso de éter dietílico enfriado en hielo durante 20 min. Nota: Puede ser necesario scRatch el lado vaso de precipitados con una espátula para iniciar la formación de cristales para precipitar los PEG de bajo peso molecular (2.500 Da), sin embargo, el PEG con un peso molecular por debajo de 1000 Da no precipitará a pesar de rascado. </li><li> El uso de un embudo Buchner y un matraz, recoger el PEGDM por filtración al vacío. No filtrar hasta desecación completa, ya que esto promoverá la adsorción de agua a la PEGDM. Nota: Si es necesario para el sistema de vacío específico en uso, una trampa de vacío se puede colocar entre la configuración de la filtración y la fuente de vacío para proteger la bomba de vacío del daño causado por los vapores de disolvente. </li><li> Transferir el PEGDM filtrada a un tubo cónico de 50 ml con una aguja de calibre grande perforado a través de la tapa para la ventilación. Almacenar durante la noche en una cámara de vacío para secar. </li><li> Se vuelve a disolver en DCM y PEGDM precipitara de nuevo (como en los pasos 1.5 a 1.7) como una etapa final para eliminar MA sin reaccionar. Secar de nuevo como en el paso 1.8. </li></ol> 2. Caracterización de PEGDM Funcionalización <ol><li> Utilizando cloroformo deuterado (120,38 g / mol) como disolvente, para preparar muestras 1 H-RMN. Colocar una pequeña muestra de la PEGDM (≈ 10 mg) en un vial de centelleo con una pequeña cantidad de disolvente (≈ 1,0 ml). La concentración objetivo es 10 mg / ml. <ol><li> Una vez que se disolvió la muestra, transferirlo a un tubo de RMN limpio. La muestra debe llenar la parte inferior de 4-5 cm del tubo de RMN. </li></ol></li><li> Recoger los espectros de RMN de protón. Nuestros datos se recogieron usando un espectrómetro de 400 MHz. Ejecutar las muestras a temperatura ambiente durante al menos 64 exploraciones para obtener suficiente resolución de datos. </li><li> Si el análisis de RMN (Figura 4) indica PEGDM funcionalización es menos de 90%, el procedimiento de metacrilación se debe repetir. Ajuste de la masa de MA usa para dar cuenta de la cantidad reducida de PEG no funcionalizado. </li></ol> Nota: El por ciento de PEG funcionalizado en PEGDM puede calcularse a partir de la observada: relación teórica de metacrilato terminal deprotones ylate (a, byc) a centrales protones PEG (d) (Figura 4). Para el PEG lineal, el número teórico de centrales protones de PEG se calcula por la ecuación 2: <img alt="Ecuación 2" fo:content-width="150px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq2.jpg" width="200px" /> (2) donde <img alt="Ecuación 2.1" fo:content-width="30px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq2.1.jpg" width="40px" /> es el peso molecular del PEG en g / mol y <img alt="Ecuación 2.2" fo:content-width="30px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq2.2.jpg" width="70px" /> es el peso molecular de una única repetición de PEG (44 g / mol). Para no lineal de PEG, esta ecuación debe ser modificado para reflejar la estructura de ramificación específica (Figura 1). El porcentaje de funcionalización se puede calcular utilizando la ecuación 3: <img alt="Ecuación 3" fo:content-width="150px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq3.jpg" width="300px" /> (3) donde <img alt="Ecuación 3.1" fo:content-width="30px" src = &quot;/ files/ftp_upload/50890/50890eq3.1.jpg&quot; width = &quot;40px&quot; /&gt; es el área observada bajo el pico d (δ = 6,63 ppm), <img alt="Ecuación 3.2" fo:content-width="40px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq3.2.jpg" width="40px" /> es el área observada bajo los picos de protones metacrilato (A, δ = 1,94 ppm, b y c, δ = 5,57 y 6,12 ppm), y <img alt="Ecuación 3.3" fo:content-width="40px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq3.3.jpg" width="40px" /> es el número teórico de protones de metacrilato (A = 3 * <img alt="Ecuación 1.3" fo:content-width="40px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq1.3.jpg" width="60px" /> , B = 1 * <img alt="Ecuación 1.3" fo:content-width="40px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq1.3.jpg" width="60px" /> y c = 1 * <img alt="Ecuación 1.3" fo:content-width="40px" src="/files/ftp_upload/50890/50890eq1.3.jpg" width="60px" /> - 6, 2 y 2, respectivamente, para PEG lineal). El cálculo de funcionalización por ciento se debe realizar utilizando picos a, b y c por separado, y luego averaged para obtener un ciento funcionalización en general. Nota: PEGDM suficientemente funcionalizado puede entonces ser dializó (en agua, contra el agua) y se recogió por liofilización para eliminar el anhídrido metacrílico residual y ácido metacrílico. El producto final debe ser mezclado con una pequeña cantidad (0,01% en peso) de inhibidor, tal como ácido cítrico o vitamina C y se almacenó con desecante a -20 ° C hasta su uso. El producto PEGDM final puede ser utilizado para producir hidrogeles, como se detalla en el artículo JoVe por Khetan y Burdick 22. 3. Funcionalización asistida por microondas de los péptidos sobre resina- Nota: Nuestros péptidos se sintetizaron usando resina Fmoc-Gly-Wang, utilizando un sintetizador de péptidos automatizado con control UV, y soluciones 0,2 M de aminoácidos en N-metilpirrolidona (NMP, 99,1 g / mol). 5% piperazina (86,1 g / mol) en dimetilformamida (DMF, 73,1 g / mol) se utiliza para la desprotección, 0,5 M de O-benzotriazol-N, N, N &#39;, N&#39;-tetrametil-uronio-hexafluoro-fosfato (HBTU, 379,3 g / mol) en DMF se utiliza como el activador, y 2 M de diisopropiletilamina (DIEA, 129,3 g / mol) en NMP se utiliza como la base del activador. Los péptidos también se pueden obtener de un proveedor comercial péptido. Al utilizar fuentes comerciales es crítico que los péptidos se efectúen en-resina con la cadena lateral de grupos protectores de aminoácidos intactos en lugar de completamente escindido, como es estándar. Nota: Es importante que cualquiera de los aminoácidos con cadenas laterales reactivas están protegidos para asegurar que funcionalización metacrilamida sólo se produce en la amina primaria de la N-terminal de la secuencia. Ver la Tabla 1 para los aminoácidos con grupos laterales reactivos, y grupos protectores típicos. Los aminoácidos con grupos protectores se incorporan en la secuencia durante la síntesis de péptido de la misma manera como los aminoácidos no protegidos, y a menudo están disponibles a partir de los mismos proveedores de aminoácidos. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="502"&gt; <colgroup><col /><col /><col /></colgroup><tbody><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;width:144px;"> Aminoácido </td><td style="width:163px;"> Grupo reactivo </td><td style="width:196px;"> Grupo protector </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;width:144px;"> Lisina </td><td style="width:163px;"> Amina primaria </td><td style="width:196px;"> terc-butiloxicarbonilo (Boc) </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;width:144px;"> Serina </td><td style="width:163px;"> Alcohol primario </td><td style="width:196px;"> terc-butilo (tBu) </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;width:144px;"> Treonina </td><td style="width:163px;"> Alcohol secundario </td><td style="width:196px;"> tBu </td></tr><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;width:144px;"> Tirosina </td><td style="width:163px;"> Fenol</td><td style="width:196px;"> tBu </td></tr></tbody></table> Tabla 1: aminoácidos reactivos y grupos protectores típicos. <ol><li> Sintetizar péptidos usando síntesis de péptidos en fase sólida estándar, y almacenar en la resina a 4 ° C en DMF hasta que esté listo para su uso. </li><li> Usando un embudo Büchner 7 cm con papel de filtro y matraz de 250 ml, recoger la resina de péptido de la DMF a través de filtración. </li><li> Si está presente quitar la pieza de plástico de la tapa del vial de centelleo. Transferir la resina para el vial de centelleo. Utilizando una pipeta desechable, añadir suficiente MA para cubrir la resina en el vial de centelleo. </li><li> Sin apretar colocar la tapa en el vial de centelleo. Ajuste el microondas a 3 minutos a máxima potencia. El uso de guantes resistentes al calor, retire el vial del microondas cada 15-20 segundos. <ol><li> Apriete completamente la tapa y agitar durante 15 segundos. Repita hasta que la solución ha sido calentados para el full 3 min. </li></ol></li><li> Con la tapa aflojada, deje que la solución de péptido se enfríe a temperatura ambiente. El uso de una pequeña cantidad de DMF y un embudo Buchner con papel de filtro y el frasco, recoger la resina de péptido del vial. </li><li> Transferir la resina péptido a un vial de centelleo fresco y escindir y desproteger el péptido. <ol><li> Por 0,25 mmol de resina, se utiliza una reacción a temperatura ambiente 2 horas con rotación, usando un cóctel de escisión de 18,5 ml de ácido trifluoroacético (TFA, 114,02 g / mol) con 0,5 ml de cada uno de triisopropilsilano (TIPS, 158,36 g / mol), 3,6-dioxa-1 ,8-octanoditiol (Dodt, 182,30 g / mol) y agua desionizada (18,02 g / mol). Nota: Este cóctel es suficiente para la mayoría de los péptidos, pero no desproteger 2,2,4,6,7-pentametil-dihidrobenzofurano-5-sulfonil aminoácidos (Pbf)-protegidas (comúnmente usados ​​para proteger las cadenas laterales de arginina). Si la secuencia contiene grupos protegidos-Pbf, deben reemplazarse 0,5 ml de TFA con 0,5 ml de tioanisol (124.20 g / mol) y la escisión tiempo aumentó a 4 horas. Nota: Si un nublado, forma una sustancia cristalina en el cóctel de escisión, el péptido es probable que el juego fuera de la solución y el volumen del cóctel de escisión debe ser del doble. </li></ol></li><li> Chill 400 ml de éter dietílico anhidro en el hielo en un vaso de precipitados cubierto con vidrio de reloj. </li><li> Precipitar el péptido en 10 veces el exceso de éter dietílico, y dividir la solución de manera uniforme entre los cuatro tubos de 50 ml cónicos. Se centrifuga a 3200 × g durante 10 min para recoger el péptido. <ol><li> Decantar el éter, y resuspender el péptido en 100 ml de éter dietílico fresco dividido entre dos tubos cónicos de 50 m. Repetir el proceso de centrifugación, resuspensión en 50 ml de éter fresco dos veces para un total de 4 lavados de éter. Nota: Esto elimina los productos químicos utilizados en el cóctel de escisión y se escinde los grupos protectores del péptido sólido. </li></ol></li><li> Después de la última etapa de centrifugación, se decanta el et de residuosella y secar el péptido durante la noche bajo vacío. </li></ol> 4. Caracterización del péptido Funcionalización <ol><li> Utilice 50:50 H2O: acetonitrilo (41.05 g / mol) + 0,1% de TFA como disolvente para el análisis MALDI-TOF de muestras de péptidos. Colocar una pequeña muestra (1 - 2 mg) del péptido en un tubo Eppendorf de 1,5 ml y disolver la muestra en 1 ml de disolvente de MALDI. </li><li> Preparar la solución de matriz. Una matriz de ácido empleado comúnmente se α-ciano-4-hidroxicinámico (CHCA, 189,2 g / mol) como la matriz. Disolver 10 matriz mg / ml en MALDI disolvente, formando una solución matriz de valores. Nota: La solución de la matriz se puede almacenar a temperatura ambiente durante un máximo de una semana para análisis adicionales. </li><li> Combinar el péptido y solución de matriz en una relación de 01:01. Spot Esta solución combinada en tres lugares separados en la placa de muestra de MALDI, la adición de 1 l / spot. <ol><li> Secar las manchas, ya sea por secado al aire o con una pistola de calor. Puntos por resistencia y seca cadamuestra. Nota: Respotting produce una muestra más uniforme péptido / matriz, y ayuda a obtener una señal clara. Una mezcla de péptidos estándar también se debe combinar con la solución de matriz en una relación de 01:01 y manchado (sólo una vez) en la placa de MALDI. </li></ol></li><li> Recoge los datos de MALDI-TOF. Debido a la adición del grupo de metacrilamida a la N-terminal del péptido, no debería haber un incremento de 68 g / mol en peso molecular por encima de que el peso molecular del péptido solo. Nota: A diferencia de la síntesis PEGDM, péptidos no pueden ser refunctionalized, como tras la escisión se eliminan los grupos protectores en los aminoácidos con cadenas laterales reactivas, y la funcionalización selectiva de los extremos N ya no pueden garantizarse. <ol><li> Si el análisis de MALDI (Figura 5) indica el péptido se funcionaliza correctamente y todos los grupos protectores escinde apropiadamente, el péptido se puede dializó (en agua, contra el agua) y se recogió mediante liofilización para Remove contaminantes residuales (cóctel de escisión, éter, escinden los grupos protectores, etc.) El péptido sólido debe ser transferido a un pequeño tubo Eppendorf y se almacenó a -20 ° C hasta su uso. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Lin, C. C., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PEG+Hydrogels+for+the+Controlled+Release+of+Biomolecules+in+Regenerative+Medicine.">PEG Hydrogels for the Controlled Release of Biomolecules in Regenerative Medicine.</a> Pharm. Res. 26, 631-643 (2009).</li><li>Ifkovits, J. L., Burdick, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review:+Photopolymerizable+and+degradable+biomaterials+for+tissue+engineering+applications.">Review: Photopolymerizable and degradable biomaterials for tissue engineering applications.</a> Tissue Eng. 13, 2369-2385 (2007).</li><li>Peppas, N. A., Hilt, J. Z., Khademhosseini, A., Langer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogels+in+biology+and+medicine:+From+molecular+principles+to+bionanotechnology.">Hydrogels in biology and medicine: From molecular principles to bionanotechnology.</a> Adv. Mater. 18, 1345-1360 (2006).</li><li>Lutolf, M. P., Hubbell, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthetic+biomaterials+as+instructive+extracellular+microenvironments+for+morphogenesis+in+tissue+engineering.">Synthetic biomaterials as instructive extracellular microenvironments for morphogenesis in tissue engineering.</a> Nat. Biotechnol. 23, 47-55 (2005).</li><li>Benoit, D. S., Durney, A. R., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+heparin-functionalized+PEG+hydrogels+on+three-dimensional+human+mesenchymal+stem+cell+osteogenic+differentiation.">The effect of heparin-functionalized PEG hydrogels on three-dimensional human mesenchymal stem cell osteogenic differentiation.</a> Biomaterials. 28, 66-77 (2007).</li><li>Benoit, D. S., Collins, S. D., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multifunctional+hydrogels+that+promote+osteogenic+human+mesenchymal+stem+cell+differentiation+through+stimulation+and+sequestering+of+bone+morphogenic+protein+2.">Multifunctional hydrogels that promote osteogenic human mesenchymal stem cell differentiation through stimulation and sequestering of bone morphogenic protein 2.</a> Adv. Funct. Mater. 17, 2085-2093 (2007).</li><li>Fairbanks, B. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Versatile+Synthetic+Extracellular+Matrix+Mimic+via+Thiol-Norbornene+Photopolymerization.">A Versatile Synthetic Extracellular Matrix Mimic via Thiol-Norbornene Photopolymerization.</a> Adv. Mater. 21, 5005 (2009).</li><li>Moon, J. J., Hahn, M. S., Kim, I., Nsiah, B. A., West, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micropatterning+of+Poly(Ethylene+Glycol)+Diacrylate+Hydrogels+with+Biomolecules+to+Regulate+and+Guide+Endothelial+Morphogenesis.">Micropatterning of Poly(Ethylene Glycol) Diacrylate Hydrogels with Biomolecules to Regulate and Guide Endothelial Morphogenesis.</a> Tissue Eng. A. 15, 579-585 (2009).</li><li>Burdick, J. A., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoencapsulation+of+osteoblasts+in+injectable+RGD-modified+PEG+hydrogels+for+bone+tissue+engineering.">Photoencapsulation of osteoblasts in injectable RGD-modified PEG hydrogels for bone tissue engineering.</a> Biomaterials. 23, 4315-4323 (2002).</li><li>Yanez-Soto, B., Liliensiek, S. J., Murphy, C. J., Nealey, P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biochemically+and+topographically+engineered+poly(ethylene+glycol)+diacrylate+hydrogels+with+biomimetic+characteristics+as+substrates+for+human+corneal+epithelial+cells.">Biochemically and topographically engineered poly(ethylene glycol) diacrylate hydrogels with biomimetic characteristics as substrates for human corneal epithelial cells.</a> J. Biomed. Mater. Res. A. 101A, 1184-1194 (2013).</li><li>Benoit, D. S. W., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heparin+functionalized+PEG+gels+that+modulate+protein+adsorption+for+hMSC+adhesion+and+differentiation.">Heparin functionalized PEG gels that modulate protein adsorption for hMSC adhesion and differentiation.</a> Acta Biomater. 1, 461-470 (2005).</li><li>Lin-Gibson, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+characterization+of+PEG+dimethacrylates+and+their+hydrogels.">Synthesis and characterization of PEG dimethacrylates and their hydrogels.</a> Biomacromolecules. 5, 1280-1287 (2004).</li><li>Anseth, K. S., Wang, C. M., Bowman, C. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reaction+Behavior+and+Kinetic+Constants+for+Photopolymerizations+of+Multi(Meth)Acrylate+Monomers.">Reaction Behavior and Kinetic Constants for Photopolymerizations of Multi(Meth)Acrylate Monomers.</a> Polymer. 35 (94), 3243-3250 (1994).</li><li>Bencherif, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=End-group+effects+on+the+properties+of+PEG-co-PGA+hydrogels.">End-group effects on the properties of PEG-co-PGA hydrogels.</a> Acta Biomater. 5, 1872-1883 (1016).</li><li>Rydholm, A. E., Bowman, C. N., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Degradable+thiol-acrylate+photopolymers:+polymerization+and+degradation+behavior+of+an+in+situ+forming+biomaterial.">Degradable thiol-acrylate photopolymers: polymerization and degradation behavior of an in situ forming biomaterial.</a> Biomaterials. 26, 4495-4506 (2005).</li><li>Zustiak, S. P., Leach, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrolytically+Degradable+Poly(Ethylene+Glycol)+Hydrogel+Scaffolds+with+Tunable+Degradation+and+Mechanical+Properties.">Hydrolytically Degradable Poly(Ethylene Glycol) Hydrogel Scaffolds with Tunable Degradation and Mechanical Properties.</a> Biomacromolecules. 11, 1348-1357 (2010).</li><li>Malkoch, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+well-defined+hydrogel+networks+using+Click+chemistry.">Synthesis of well-defined hydrogel networks using Click chemistry.</a> Chem. Commun. , 2774-2776 (2006).</li><li>Hoffman, M. D., Benoit, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emerging+Ideas:+Engineering+the+Periosteum:+Revitalizing+Allografts+by+Mimicking+Autograft.">Emerging Ideas: Engineering the Periosteum: Revitalizing Allografts by Mimicking Autograft.</a> , (2012).</li><li>Hoffman, M. D., Xie, C., Zhang, X., Benoit, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+mesenchymal+stem+cells+delivered+via+hydrogel-based+tissue+engineered+periosteum+on+bone+allograft+healing.">The effect of mesenchymal stem cells delivered via hydrogel-based tissue engineered periosteum on bone allograft healing.</a> Biomaterials. , (2013).</li><li>Hubbell, J. A., Lutolf, M. P., Raeber, G. P., Zisch, A. H., Tirelli, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell-responsive+synthetic+hydrogels.">Cell-responsive synthetic hydrogels.</a> Adv. Mater. 15, 888-892 (2003).</li><li>Lidstrom, P., Tierney, J., Wathey, B., Westman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microwave+assisted+organic+synthesis+-+a+review.">Microwave assisted organic synthesis - a review.</a> Tetrahedron. 57, 9225-9283 (2001).</li><li>Khetan, S., Burdick, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+encapsulation+in+3D+hydrogels+for+tissue+engineering.">Cellular encapsulation in 3D hydrogels for tissue engineering.</a> J. Vis. Exp. (32), e1590 (2009).</li><li>Antonios, M., Kurtis, K., Lucas, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drying+poly(ethylene+glycol).">Drying poly(ethylene glycol).</a> Nat. Protoc. Exchange. , (2012).</li><li>Nicolas, J., Mantovani, G., Haddleton, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Living+radical+polymerization+as+a+tool+for+the+synthesis+of+polymer-protein/peptide+bioconjugates.">Living radical polymerization as a tool for the synthesis of polymer-protein/peptide bioconjugates.</a> Macromol. Rapid Comm. 28, 1083-1111 (2007).</li><li>Nuttelman, C. R., Benoit, D. S. W., Tripodi, M. C., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+ethylene+glycol+methacrylate+phosphate+in+PEG+hydrogels+on+mineralization+and+viability+of+encapsulated+hMSCs.">The effect of ethylene glycol methacrylate phosphate in PEG hydrogels on mineralization and viability of encapsulated hMSCs.</a> Biomaterials. 27, 1377-1386 (2006).</li><li>Hern, D. L., Hubbell, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Incorporation+of+adhesion+peptides+into+nonadhesive+hydrogels+useful+for+tissue+resurfacing.">Incorporation of adhesion peptides into nonadhesive hydrogels useful for tissue resurfacing.</a> J. Biomed. Mater. Res. 39, 266-276 (1998).</li><li>Andreopoulos, F. M., Beckman, E. J., Russell, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light-induced+tailoring+of+PEG-hydrogel+properties.">Light-induced tailoring of PEG-hydrogel properties.</a> Biomaterials. 19, 1343-1352 (1998).</li><li>Merrill, E. W., Dennison, K. A., Sung, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Partitioning+and+Diffusion+of+Solutes+in+Hydrogels+of+Poly(Ethylene+Oxide).">Partitioning and Diffusion of Solutes in Hydrogels of Poly(Ethylene Oxide).</a> Biomaterials. 14, 1117-1126 (1993).</li><li>Engler, A. J., Sen, S., Sweeney, H. L., Discher, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Matrix+elasticity+directs+stem+cell+lineage+specification.">Matrix elasticity directs stem cell lineage specification.</a> Cell. 126, 677-689 (2006).</li><li>Weber, L. M., Lopez, C. G., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+PEG+hydrogel+crosslinking+density+on+protein+diffusion+and+encapsulated+islet+survival+and+function.">Effects of PEG hydrogel crosslinking density on protein diffusion and encapsulated islet survival and function.</a> J. Biomed. Mater. Res. A. 90A, 720-729 (2009).</li><li>Mellott, M. B., Searcy, K., Pishko, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Release+of+protein+from+highly+cross-linked+hydrogels+of+poly(ethylene+glycol)+diacrylate+fabricated+by+UV+polymerization.">Release of protein from highly cross-linked hydrogels of poly(ethylene glycol) diacrylate fabricated by UV polymerization.</a> Biomaterials. 22, 929-941 (2001).</li><li>Watkins, A. W., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+molecular+transport+and+distributions+in+poly(ethylene+glycol)+hydrogels+with+confocal+laser+scanning+microscopy.">Investigation of molecular transport and distributions in poly(ethylene glycol) hydrogels with confocal laser scanning microscopy.</a> Macromolecules. 38, 1326-1334 (2005).</li><li>Anseth, K. S., Benoit, D. S. W., Durney, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manipulations+in+hydrogel+degradation+behavior+enhance+osteoblast+function+and+mineralized+tissue+formation.">Manipulations in hydrogel degradation behavior enhance osteoblast function and mineralized tissue formation.</a> Tissue Eng. 12, 1663-1673 (2006).</li><li>Hillwest, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prevention+of+Postoperative+Adhesions+in+the+Rat+by+in-Situ+Photopolymerization+of+Bioresorbable+Hydrogel+Barriers.">Prevention of Postoperative Adhesions in the Rat by in-Situ Photopolymerization of Bioresorbable Hydrogel Barriers.</a> Obstet. Gynecol. 83, 59-64 (1994).</li><li>Sawhney, A. S., Pathak, C. P., Hubbell, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioerodible+Hydrogels+Based+on+Photopolymerized+Poly(Ethylene+Glycol)-Co-Poly(Alpha-Hydroxy+Acid)+Diacrylate+Macromers.">Bioerodible Hydrogels Based on Photopolymerized Poly(Ethylene Glycol)-Co-Poly(Alpha-Hydroxy Acid) Diacrylate Macromers.</a> Macromolecules. 26, 581-587 (1993).</li><li>Skaalure, S. C., Milligan, I. L., Bryant, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Age+impacts+extracellular+matrix+metabolism+in+chondrocytes+encapsulated+in+degradable+hydrogels.">Age impacts extracellular matrix metabolism in chondrocytes encapsulated in degradable hydrogels.</a> Biomed. Mater. 7, 024111-0210 (2012).</li><li>Hoffman, M. D., Benoit, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Agonism+of+Wnt-beta-catenin+signalling+promotes+mesenchymal+stem+cell+(MSC)+expansion.">Agonism of Wnt-beta-catenin signalling promotes mesenchymal stem cell (MSC) expansion.</a> J. Tissue. Eng. Regen. Med. , (2013).</li><li>Sawhney, A. S., Pathak, C. P., Vanrensburg, J. J., Dunn, R. C., Hubbell, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+Photopolymerized+Bioerodible+Hydrogel+Properties+for+Adhesion+Prevention.">Optimization of Photopolymerized Bioerodible Hydrogel Properties for Adhesion Prevention.</a> J. Biomed. Mater. Res. 28, 831-838 (1994).</li><li>. Methacrylic Anhydride [Internet] Available from: <a target="_blank" href="https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?catalog_number=AAAL14357-18">https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?catalog_number=AAAL14357-18</a> (2013)</li></ol>

Los autores declaran que no tienen intereses financieros en competencia.

El poli (etilenglicol) (PEG) hidrogeles son biomateriales comunes utilizados en la medicina regenerativa y la administración de fármacos 1-3 aplicaciones. Estos hidrogeles ofrecen ventajas significativas sobre otros biomateriales. Los hidrogeles de PEG son sintéticos, que ofrece un alto grado de control sobre las propiedades de ingeniería tales como el módulo de elasticidad y la velocidad de degradación en comparación con sus homólogos de biomateriales naturales 1. A medida que se derivan sintéticamente, PEG tiene significativamente menos variabilidad lote a lote frente a los materiales de origen natural-4. Debido a la composición química de PEG, estos hidrogeles son altamente hidrófilos, resistentes a la adsorción de proteínas, y biocompatible 3. Esta resistencia a la absorción de proteínas permite hidrogeles de PEG para actuar como un &quot;pizarra en blanco&quot;, que permite a los investigadores a interrogar y estudiar los factores biológicos o químicos específicos (medicamentos, biomoléculas, péptidos de adhesión celular, etc) y los roles específicos estos factoRS juegan en el control de la célula y / o comportamiento de los tejidos. <img alt="Figura 1" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig1.jpg" width="600px" /> <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig1highres.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver la imagen más grande</a> . Figura 1: Ejemplos de poli (etilenglicol) (PEG) arquitecturas A) PEG lineal B) de PEG de 4 brazos con un núcleo de pentaeritritol C) de PEG de 8 brazos con un núcleo de hexaglicerol D) de 8 brazos de PEG con un.... tripentaeritritol núcleo. n es el número de PEG repite en cada brazo. Cada repetición tiene un peso molecular de 44 g / mol, por lo tanto, n se puede calcular a partir del peso molecular total y la estructura / brazo #. Precursores de PEG están disponibles con una variedad de arquitecturas y pesos moleculares (Figura 1<html> ). La variación de la arquitectura (brazo #) y repeticiones de glicol de etileno (n) de PEG puede ser utilizado para controlar las propiedades de las redes de hidrogel formadas a partir de estos macrómeros. Sin modificar PEG contiene grupos hidroxilo terminales que deben reponerse con una funcionalidad alternativa para facilitar la reticulación covalente mediante polimerizaciones, la estrategia de reticulación más comúnmente empleado para los hidrogeles de PEG, antes de la formación de las redes de hidrogel. Hay una variedad de grupos químicos que se pueden incorporar en macrómeros de PEG para facilitar la polimerización y la reticulación de la red (acrilato, metacrilato, vinil éter, norborneno, etc). A pesar de la variedad de funcionalidades terminales disponibles para facilitar la reticulación, sólo hay dos mecanismos por los que puede ocurrir la polimerización:-y paso de crecimiento en cadena (o una mezcla de los dos, de modo mixto). g2.jpg &quot;width =&quot; 600px &quot;/&gt; <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig2highres.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver la imagen más grande</a> . Figura 2:.. Teórica esquemática red hidrogel A) de la cadena de crecimiento tradicionales resultados de la polimerización en redes heterogéneas que contienen poli denso (metacrilato) regiones y el aumento no idealidades de red, tales como bucles, precursores sin reaccionar, y los enredos permanentes reticulación B) por crecimiento en etapas polimerización da como resultado estructuras de red significativamente más homogéneas (no a escala). Funcionalidades que se reticulan a través de la polimerización de crecimiento en cadena no requieren la presencia de un agente de reticulación adicional. Sin embargo, los hidrogeles cadena polimerizada producen estructuras de redes heterogéneas que contienen regiones de reticulación densos (Figura 2A) 1. En contraste, por crecimiento en etapas de polimerización Requires el uso de un agente de reticulación o co-monómero que es reactivo con los grupos funcionales terminales de los macrómeros de PEG. Como los grupos funcionales terminales en el PEG sólo pueden reaccionar con el agente de reticulación y el agente de reticulación sólo pueden reaccionar con los grupos funcionales terminales en la clavija, esto resulta en una mayor estructura de la red homogeneidad (Figura 2B) 1. Polimerizaciones por crecimiento en etapas también típicamente conducen a una mayor conversión de los grupos funcionales, disminuyendo la cantidad de precursores sin reaccionar y el potencial para las respuestas inmunes / inflamatorias debido a solubles, macrómeros no incorporadas 1. Métodos de polimerización de modo mixto también se han desarrollado que combinan tanto la polimerización paso-y de crecimiento en cadena a través del uso de macrómeros que pueden tanto auto-reaccionar (de crecimiento en cadena) y reaccionar con un agente de reticulación (por crecimiento en etapas). Esto produce hidrogeles con características de cada mecanismo de polimerización, y se puede utilizar para producir, diversas estructuras de red más complejas que cualquierapaso o redes de cadena de crecimiento solamente 1. Mientras que hay una gran cantidad de grupos funcionales que se pueden usar para funcionalizar PEG y facilitar la formación del hidrogel, metacrilatos y norbornenos son algunos de los restos más comunes de polimerización en cadena y por crecimiento en etapas, respectivamente. Ambas funcionalidades ofrecen un excelente control espacio-temporal durante la polimerización de la red, y cuando se usan para encapsular las células, estas redes de apoyo de alta capacidad de supervivencia global de la célula 5-7. Dimetacrilato de PEG funcionalizado (PEGDM) de reticulación a través de la polimerización de la cadena y permite la incorporación de biomoléculas u otros factores través de la co-polimerización con acrilato-, biomoléculas de metacrilato-, o de manera similar funcionalizados-5,6. Hidrogeles PEGDM tienen ventajas significativas sobre los sistemas de polimerización en cadena-alternos de crecimiento tales como acrilato de PEG funcionalizado (PEGDA). El uso de métodos tradicionales, PEGDA puede sintetizarse más rápidamente que PEGDM; hoWever, usando la síntesis asistida por microondas, la síntesis de PEGDM es aún más eficiente. PEGDA a menudo se sintetiza en 8 durante la noche o 24-hr 9 reacciones, pero también se puede sintetizar en cuatro horas a temperaturas elevadas 10. PEGDM también es tradicionalmente sintetizó por reacción de 11 durante toda la noche o durante 24 horas 5, con algunos de los métodos que se extiende el tiempo de reacción 4 días a 12. Utilizando el método asistida por microondas se ha demostrado aquí, PEGDM puede ser producido en una reacción de 5 min. Mientras PEGDM tiene una cinética de reacción más lentas que PEGDA 13, la reacción de reticulación para PEGDM sigue siendo rápida, que ocurre en minutos, y consigue una mayor conversión de macrómero de PEGDA como el aumento de la hidrofobicidad del grupo de metacrilato aumenta la agregación de grupo funcional en solución, lo que aumenta la probabilidad de la transferencia y la conversión radical metacrilato 14. Hidrogeles PEGDM también se asocian con el aumento de la viabilidad celular y el crecimiento comoen comparación con hidrogeles PEGDA, probablemente debido a la disminución de la velocidad de reacción en un momento dado, lo que reduce la concentración de radical y macrómeros sin reaccionar presentes 14. Polimerizaciones-tiol-eno como los que emplean PEG (PEGN) forman hidrogeles norborneno funcionalizado mediante polimerización por crecimiento en etapas, y requieren el uso de PEGN y un agente de reticulación que contiene un promedio de más de dos grupos funcionales. Desde tiilo radicales reaccionan con uniones norborneno carbono-carbono dobles, multi-tiol que contiene agentes de reticulación se utilizan comúnmente para reticular hidrogeles PEGN, lo que permite fácil incorporación de péptidos con aminoácidos cisteína funcionalidades 7. Si bien existen numerosas otras químicas que reaccionan por polimerización por crecimiento en etapas (reacciones de adición de Michael como tiol-acrilato 15 y sulfona tiol vinilo 16 &quot;clic&quot; reacciones como alquino-azida 17, etc), los hidrogeles tiol norborneno son muy común, como la cepa deel anillo de norborneno aumenta significativamente la velocidad de reacción y disminuye la probabilidad de la polimerización de doble cadena que experimenta enlace norborneno 7. La decisión entre el metacrilato, norborneno, o funcionalización alternativo para facilitar la formación de hidrogel se basa en gran medida en el enfoque. Por ejemplo, la cadena-de crecimiento redes PEGDM polimerizado se han demostrado como muy adecuado para controlar la localización de células en el desarrollo de una ingeniería de tejidos periostio 18,19. Por crecimiento en etapas polimerizado redes de PEG son más adecuados para la incorporación de secuencias de péptidos para facilitar la degradación de hidrogel enzimáticamente-sensible, debido a la facilidad de incorporación de las secuencias de sustrato de la enzima utilizando tiol (cisteína) que contiene péptidos y norborneno macrómeros funcionalizados 20. Si la pregunta de investigación se aborda mejor mediante el uso de hidrogeles paso de crecimiento, Fairbanks et al. Proporciona una descripción detallada de la norborestrategia de funcionalización nene para PEG 7. Este detalle voluntad de papel cómo PEG y secuencias de péptidos se pueden funcionalizar (con un metacrilato de PEG, y una metacrilamida de péptidos) para reacciones de polimerización en cadena. Tradicionalmente, PEGDM se produce haciendo reaccionar PEG con cloruro de metacriloilo y trietilamina en diclorometano. La reacción se deja avanzar durante la noche a temperatura ambiente 11 durante 24 horas o 5, con algunos de los métodos que se extienden tiempo de reacción 4 días a 12 antes de la filtración, la precipitación en éter dietílico, y la recolección. Aunque existen muchas variaciones de este enfoque, todos son mucho tiempo, requieren una amplia gama de equipos de síntesis química, y no son el medio ambiente, ya que implican el uso de cantidades relativamente grandes de reactivos de alta pureza y solvente. Para sortear estas limitaciones, Lin-Gibson et al. Desarrollaron un método libre de solventes asistida por microondas para funcionalizar PEG con te<html> grupos metacrilato rminal (Figura 3A) 12. En esta reacción, los grupos alcohol terminales del PEG reaccionan con uno de los átomos de carbonilo del anhídrido metacrílico para formar un carboxilo. Esto genera el producto PEGDM, con ácido metacrílico como producto secundario. Esta síntesis tiene muchas de las ventajas características de la síntesis de microondas, incluida la reducción del tiempo de reacción y métodos de síntesis sin disolventes 21. La síntesis de microondas es preferible a los métodos discutidos anteriormente, ya que es significativamente más rápido, requiere un equipo menos extensa de síntesis (por ejemplo, material de vidrio, placas de reacción), y utiliza menos reactivo global y cantidades de disolventes como disolventes sólo son necesarios para la purificación del producto / colección y no para síntesis, lo que es más económica y respetuosa con el medio ambiente. 0px &quot;/&gt; <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig3highres.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver la imagen más grande</a> . Figura 3:. Esquemas de funcionalización A) de poli (etilenglicol) se hace reaccionar con un exceso molar de 10 veces de anhídrido metacrílico para producir poli (etilenglicol) metacrilato B) Este mismo método se puede usar para funcionalizar el extremo N-terminal de las secuencias de péptidos, formando una. metacrilamida péptido funcionalizado. Mediante la realización de este procedimiento antes de escindir el péptido de la resina, la funcionalización selectiva de la N-terminal se puede realizar como grupos laterales de aminoácidos permanecen protegidos. n: número de PEG repite en el macrómero (n = 45,5, 227 y 455, respectivamente, para el 2, 10, y 20 kDa PEG lineal se utiliza). R1 a RN: cadenas laterales de aminoácidos. PG1 a PGN: protectores de cadena lateral grupos. TFA: ácido trifluoroacético. Consejos: triisopropilsilano. Dodt: 3,6-dioxa-1 ,8-octaneditHiol. H 2 O: agua. El método de metacrilación asistida por microondas se ha adaptado recientemente por nuestro grupo para funcionalizar el extremo N-terminal de péptidos con grupos de metacrilamida (Figura 3B) para facilitar la incorporación del péptido en una variedad de polímeros y redes poliméricas. En esta reacción, la amina primaria de la N-terminal del péptido reacciona con el átomo de carbonilo en el anhídrido metacrílico para formar una amida. Esto genera el péptido funcionalizado metacrilamida, con ácido metacrílico producido como un producto secundario. Cuando se utiliza este procedimiento para funcionalizar el extremo N-terminal de las secuencias de péptidos, es importante que los aminoácidos que contienen cadenas laterales reactivas (aminas primarios (lisina), alcoholes (serina, treonina), y fenoles (tirosina)) están protegidos durante la funcionalización, y grupos protectores sólo se escinden después de la incorporación metacrilamida. Este artículo demostrará ambos microondmétodos de ave con ayuda de sintetizar PEGDM y funcionalizar secuencias de péptidos sobre resina, destacando las dificultades comunes y sugiriendo métodos de solución de problemas. En este artículo, los métodos para la realización de técnicas químicas analíticas empleadas comúnmente para evaluar la funcionalización de productos se detallarán, y se les dará sugerencias y recursos para realizar modificaciones más avanzadas. Los resultados típicos se demostraron, que incluyen el uso de la PEGDM sintetizada para formar redes de hidrogel, la explotación de los hidrogeles formados para controlar la liberación de un fármaco modelo, y el empleo de péptidos funcionalizados para facilitar las interacciones célula-hidrogel. Se prestará especial atención a la caracterización de hidrogel de tamaño de malla y discutir cómo la composición de hidrogel se puede ajustar para afectar a esta propiedad física subyacente, que a su vez controla las propiedades del material a granel, tales como la rigidez y el perfil de liberación del fármaco.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="619">
	<tbody>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">3,6-Dioxa-1,8-octanedithiol</td>
			<td style="width:115px;">Tokyo Chemical Industry Co, LTD</td>
			<td style="width:119px;">D2649</td>
			<td style="width:167px;">CAS 14970-87-7</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Acetonitrile</td>
			<td style="width:115px;">J.T. Baker</td>
			<td style="width:119px;">UN1648</td>
			<td>CAS 75-05-8</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Amino Acids</td>
			<td style="width:115px;">AAPPTech</td>
			<td style="width:119px;">Glycine: AFG101</td>
			<td>CAS 29022-11-5</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;"> </td>
			<td style="width:115px;"> </td>
			<td style="width:119px;">Arginine: AFR105</td>
			<td>CAS 154445-77-9</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;"> </td>
			<td style="width:115px;"> </td>
			<td style="width:119px;">Asparagine: AFD105</td>
			<td>CAS 71989-14-5</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;"> </td>
			<td style="width:115px;"> </td>
			<td style="width:119px;">Serine: AFS105</td>
			<td>CAS 71989-33-8</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Anhydrous diethyl ether</td>
			<td style="width:115px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">UN1155</td>
			<td>CAS 60-29-7</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Citric acid</td>
			<td style="width:115px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">C1857</td>
			<td>CAS 77-92-9</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">Deuterated chloroform</td>
			<td style="width:115px;">Cambridge Isotope Laboratories Inc.</td>
			<td style="width:119px;">DLM-7-100</td>
			<td>CAS 865-49-6</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Dichloromethane</td>
			<td style="width:115px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">UN1593</td>
			<td>CAS 75-09-2</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Diisopropylethylamine</td>
			<td style="width:115px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:119px;">A1181</td>
			<td>CAS 7087-68-5</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Dimethylformamide</td>
			<td style="width:115px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">D119-4</td>
			<td>CAS 68-12-2</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Fmoc-Gly-Wang resin</td>
			<td style="width:115px;">Peptides International</td>
			<td style="width:119px;">RGF-1301-PI</td>
			<td>100-200 mesh size</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Methacrylic anhydride</td>
			<td style="width:115px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:119px;">L14357</td>
			<td>CAS 760-93-0</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">N-Methylpyrrolidone</td>
			<td style="width:115px;">VWR</td>
			<td style="width:119px;">BDH1141-4LG</td>
			<td>CAS 872-80-4</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">On-resin peptides</td>
			<td style="width:115px;">Synthesized in-house</td>
			<td style="width:119px;"> </td>
			<td style="width:167px;">On-resin peptides can also be purchased from Peptides International, GenScript, AAPPTec, etc.</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">O-Benzotriazole-N,N,N&#8217;,N&#8217;-tetramethyl-uronium-hexafluoro-phosphate</td>
			<td style="width:115px;">AnaSpec Inc</td>
			<td style="width:119px;">510/791-9560</td>
			<td>CAS 94790-37-1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Peptide Calibration Standard</td>
			<td style="width:115px;">Care</td>
			<td style="width:119px;">206195</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Piperazine</td>
			<td style="width:115px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:119px;">A15019</td>
			<td>CAS 11-85-0</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Poly(ethylene glycol) 2 kDa linear</td>
			<td style="width:115px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:119px;">B22181</td>
			<td>CAS 25322-68-3</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Poly(ethylene glycol) 10 kDa linear</td>
			<td style="width:115px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:119px;">B21955</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">Poly(ethylene glycol) 20 kDa linear</td>
			<td style="width:115px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">81300</td>
			<td style="width:167px;">JenKem Technologies USA is an alternate supplier of linear and multi-arm PEG</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Thioanisole</td>
			<td style="width:115px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:119px;">L5464</td>
			<td>CAS 100-68-5</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Trifluoroacetic acid</td>
			<td style="width:115px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:119px;">A12198</td>
			<td>CAS 76-05-1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Triisopropylsilane</td>
			<td style="width:115px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:119px;">L09585</td>
			<td>CAS 6485-79-6</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">&#945;-Cyano-4-hydroxycinnamic acid</td>
			<td style="width:115px;">Tokyo Chemical Industry Co, LTD</td>
			<td style="width:119px;">C1768</td>
			<td>CAS 28166-41-8</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

microwave-assisted functionalization of poly(ethylene glycol) and on-resin peptides for use in chain polymerizations and hydrogel formation

Uno de los principales beneficios al uso de poli (etilenglicol) (PEG) macrómeros en la formación del hidrogel es versatilidad sintética. La capacidad de extraer de una gran variedad de pesos moleculares de PEG y configuraciones de brazo (número, longitud del brazo, y el patrón de ramificación) proporciona un control estricto sobre los investigadores resultante estructuras de hidrogel y propiedades, incluyendo el módulo de Young y el tamaño de malla. Este video ilustra un método rápido, eficiente, libre de solventes, asistida por microondas de metacrilato precursores de PEG en poli (etilenglicol) dimetacrilato (PEGDM). Este método sintético proporciona materiales de partida muy necesarios para su aplicación en la administración de fármacos y la medicina regenerativa. El método demostrado es superior a los métodos tradicionales metacrilación ya que es significativamente más rápido y sencillo, así como más económico y respetuoso con el medio ambiente, el uso de cantidades más pequeñas de reactivos y disolventes. También vamos a demostrar una adaptación de esta técnica para el metacrilato de resinafuncionalización ilamida de péptidos. Este método en-resina permite que el extremo N-terminal de péptidos a estar funcionalizado con grupos de metacrilamida antes de la desprotección y escisión de la resina. Esto permite la adición selectiva de grupos de metacrilamida a la N-terminales de los péptidos mientras que los aminoácidos con grupos reactivos secundarios (por ejemplo, amina primaria de la lisina, alcohol primario de la serina, treonina de alcoholes secundarios, y fenol de tirosina) permanecen protegidos, la prevención de funcionalización en múltiples sitios. Este artículo detallará métodos analíticos comunes (espectroscopia de resonancia magnética nuclear protónica (, H-RMN) y láser asistida por matriz de desorción ionización tiempo de vuelo espectrometría de masas (MALDI-TOF)) para evaluar la eficiencia de las funcionalizaciones. Errores comunes y sugiere métodos para solucionar problemas se abordarán, como modificaciones de la técnica que se puede utilizar a una mayor funcionalidad macrómero sintonizar e hidrogel resultante física y químicapropiedades. El uso de productos de síntesis para la formación de hidrogeles para administración de fármacos y estudios de interacción célula-material se demostró, con especial atención a la modificación de la composición de hidrogel para afectar al tamaño de malla, el control de la rigidez de hidrogel y la liberación del fármaco.

Resonancia magnética nuclear de protones es una de las técnicas analíticas más comunes para evaluar la eficiencia de una reacción química, como el área bajo cada pico de espectros es proporcional a los niveles relativos de que de protones en la muestra, lo que permite la determinación de las proporciones de producto y reactante en la muestra. Para esta reacción, el análisis por 1H-RMN (Figura 4) se puede utilizar para calcular la funcionalización% de lo observado: relación teórica de protones de metacrilato de terminales (A, B y C) para centrales protones de PEG (d). El PEGDM se muestra en la Figura 4 era 2000 Da antes de la funcionalización, por lo tanto n = 2000 Da / (44 Da / PEG de repetición) = 45.5, por lo que d = 4 * (n-1) = 178, por lo que el protón: proporción de la unidad de RMN 178 / 102,16 = 1,74. En este caso, el pico A no se puede utilizar en la evaluación de% de funcionalización, como la presencia de agua en la muestra aumenta artificialmente el área bajo el pico. Usando pico b, la funcionalización% es 1.00 * 1.74 / 2 * 100% = 87,1%; using pico c, la funcionalización% es de 1,08 * 1,74 / 2 * 100% = 94,1%. Por lo tanto, la funcionalización% global es 91% y esto PEGDM está funcionalizado adecuadamente para su uso en la síntesis de hidrogel. Típicamente, aproximadamente el 90% de funcionalización se consigue después de una sola ronda de metacrilación. Debido a la gran cantidad de picos de protones que se plantean en el análisis de 1H-RMN de péptidos, funcionalización péptido se investigó con mayor facilidad utilizando MALDI-TOF espectrometría de masas. Esto se demuestra en la Figura 5, donde se sintetizó el péptido GKRGDSG y se sometió a metacrilamida funcionalización. Una pequeña fracción del péptido se escindió para prefunctionalization evaluación peso molecular (Figura 5A), que mostró el pico observado de peso molecular que se encuentra en 676 g / mol, el peso molecular esperado del péptido, indicando correcta síntesis de la secuencia del péptido. El resto del péptido se sometió a metacrilamida funcionalción antes de la escisión. Como este péptido contiene Pbf aminoácidos protegidos R, la escisión se llevó a cabo en un cóctel que contiene tioanisol durante 4 horas. Después de funcionalización metacrilamida, el pico observado de peso molecular se produce a 744 g / mol (Figura 5B), el peso esperado de la metacrilamida funcionalizado péptido (676 68 g / mol) y no en el peso molecular esperado del péptido sin funcionalizar, lo que indica correcta funcionalización. Para demostrar la funcionalidad tanto de la PEG y el péptido metacrilamida funcionalizado, hidrogeles PEGDM fueron producidos con y sin 0,5 mM metacrilamida funcionalizado GKRGDSG (Figura 6). Los hidrogeles fueron producidos con 10% en peso lineal de 10 kDa PEGDM en PBS, con 0,05% en peso de litio fenil-2 ,4,6-trimethylbenzoylphosphinate (LAP) como fotoiniciador. La solución de precursor de hidrogel se inyecta entre dos portaobjetos de vidrio separados por un espaciador portaobjetos de vidrio y se mantienen unidas con clips de la carpeta. Entonces disolución precursora se expone a la luz UV 365 nm a 2 mW / cm 2 durante 10 minutos para inducir la reticulación, después de lo cual los geles de 8 mm de diámetro se recogieron utilizando un punzón cilíndrico. Los geles se lavaron en PBS y se dejaron hinchar durante 2 días para asegurar las condiciones de equilibrio de hinchamiento se lograron 16,20. MSC humanas (paso 3) se hicieron crecer hasta 80% de confluencia y se sembraron en hidrogeles a 15.000 células / cm 2. Las células se dejaron adherir durante 48 horas antes de ser transferidos a medio fresco que contenía 0,5 l / ml de calceína AM y 2 l / ml de homodímero de etidio (kit de Viabilidad vivas / muertas de Invitrogen) y fotografiado bajo contraste de fase y fluorescencia a un aumento de 10X utilizando una Nikon Eclipse Ti 2000. MSC fueron incapaces de adherirse a los hidrogeles de PEG no funcionalizados (Figura 6A), sino sobre la inclusión de péptido RGD de adhesión de células que eran capaces de adherirse a y se extendió sobre la superficie del hidrogel (Figura 6B). Las imágenes vivas / muertaspresentado no representan la viabilidad de la población sin semillas MSC, como MSC son células de adhesión dependiente que se desprenden de la superficie del gel después de la muerte y que se eliminan durante el proceso de transferencia de los medios de comunicación, lo que resulta en la inflación artificial de la viabilidad celular se sembró. Más bien, las imágenes fluorescentes están destinados a delimitar entre las células adherentes y las pequeñas variaciones en la topología de hidrogel, que puede ser difícil bajo contraste de fase solo. Curiosamente, las células nonspread sembraron en el PEG-sólo geles de tinción positiva tanto para el AM de calceína y homodímero de etidio, lo que indica que las células estaban muriendo en el momento de formación de imágenes. Una de las muchas ventajas de hidrogeles de PEG es su naturaleza altamente sintonizable. Modificación de la composición específica del hidrogel de PEG proporciona a los investigadores un alto grado de control sobre propiedades tales como el módulo de elasticidad. Como se ilustra en la Figura 7, tanto el peso molecular de PEG (Figura 7A) y porcentaje en peso ( <strong&gt; Figura 7B) son conocidos para controlar el tamaño de malla de hidrogel (ξ) y rigidez hidrogel resultante y la tasa de fármacos encapsulados en libertad. Esto se demostró mediante la producción de hidrogeles con diferentes PEGDM peso molecular, e investigar el módulo de hidrogel resultante y el tamaño de malla (Figura 8). Todos los hidrogeles fueron producidos con 10% en peso PEGDM lineal en PBS, con 0,05% en peso LAP como fotoiniciador. 40 l de solución de precursor de hidrogel fue de 1 ml en jeringas con las puntas cortadas, y se expusieron a 365 nm de luz UV a 2 mW / cm 2 durante 10 min para formar hidrogeles, la producción de geometrías cilíndricas de aproximadamente 5 mm de diámetro y 2 mm de altura . Los geles se dejaron hinchar en PBS durante 2 días antes de la prueba mecánica. Módulo de hidrogel se determinó utilizando un MTS QT / 5 con una célula de carga de 5 N mientras la compresión de entre 5 y 10% de la altura inicial de hidrogel a una velocidad de 0,1 mm / seg. Después de que se completó el ensayo mecánico, tamaño de malla se determinó mediante la medición de hidrogel Mass antes de la (s M) y post-(M D) 24 horas de liofilización a través de la ecuación de Flory-Rehner como se detalla en la sección de discusión, con los cálculos realizados en MATLAB. Como hipótesis, aumentar el peso molecular del PEG macrómero provocó un aumento de tamaño de malla de hidrogel (Figura 8A) y una disminución en la rigidez de hidrogel (Figura 8B). Hidrogel tamaño de malla y la rigidez del gel resultante también se pueden controlar mediante la alteración de porcentaje en peso de PEG. Los hidrogeles fueron producidos con diferentes% en peso de lineal de 10 kDa PEGDM, y la rigidez de hidrogel y el tamaño de malla se determinaron como se ha descrito anteriormente (Figura 9). Como se ilustra en la Figura 7B, el aumento de% en peso de PEG causa una disminución significativa en el tamaño de malla (Figura 9A) y aumento en la rigidez de hidrogel (Figura 9B). Los hidrogeles que contienen albúmina de suero bovino encapsulado (BSA) se forman usando diferentes moleculaR PEG de peso (2, 10, y 20 kDa). Todos los hidrogeles fueron producidos con 10% en peso PEGDM en PBS que contenía 50 mg / ml de BSA, tal como se describe para la Figura 6. Los geles se incubaron en 1 ml de PBS a 37 º C, y se transfirieron a PBS fresca en cada punto de tiempo. BSA liberado se cuantificó usando el ensayo de Bradford de Thermo Scientific. Hidrogel tamaño de la malla se determinó como se describe para la Figura 8. Como se ilustra en la Figura 7A, la liberación de BSA se produce más rápidamente a partir de hidrogeles formados usando PEGDM mayor peso molecular, como un resultado del tamaño de malla más grande en el hidrogel (Figura 10). <img alt="Figura 4" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig4.jpg" width="500px" /> Figura 4. Representante 1 H-RMN de 2 kDa lineal PEGDM funcionalizado usando el método asistida por microondas. Funcionalización por ciento puede ser CAlculated basado en la observación:. relación teórica de protones metacrilato terminales (a, byc) a centrales protones PEG (d) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig4highres.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver la imagen más grande</a> . <img alt="La figura 5" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig5.jpg" width="500px" /> Figura 5. Representante de MALDI-TOF de GKRGDSG péptido (a) antes y (b) después de funcionalización usando el método asistida por microondas. Tenga en cuenta que el pico de peso molecular observada después de la funcionalización se produce a 744 g / mol, el peso esperado del péptido metacrilamida funcionalizado (676 68 g / mol) y no en el peso molecular esperado del péptido anti-funcionalizado (676 g / mol). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig5highres.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver la imagen más grande</a> . Figura 6. Contraste de fase Representante (izquierda) y vivas / muertas (verde / rojo) imágenes fluorescentes (derecha) de las MSC cultivadas en geles A) PEG solos y B) geles de PEG que contienen 0,5 mM metacrilamida GKRGDSG funcionalizado. MSCs son capaces de adherirse y difundir el los geles PEGDA solos, pero después de la incorporación del péptido RGD de adhesión celular, son capaces de adherirse a y se extendió sobre la superficie del hidrogel. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig6highres.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver la imagen más grande</a> . <img alt="La figura 7" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig7.jpg" width="500px" /> Figura 7. A) PEG de peso molecular y B) PEG porcentaje de peso utilizada para formar redes de hidrogel afecta hidrogel tamaño de malla (_8 ;) y la rigidez de hidrogel resultante y la tasa de fármacos encapsulados liberar. A) Aumento de peso molecular de PEG (de izquierda a derecha) en porcentaje en peso constante aumenta el tamaño de malla del hidrogel, la disminución de la rigidez de hidrogel y el aumento de la tasa de liberación del fármaco. B) disminuyendo el peso porcentaje de PEG (izquierda a derecha) que se utiliza para formar hidrogeles aumenta el tamaño de malla de hidrogel, de manera similar disminuir la rigidez de hidrogel y el aumento de la tasa de liberación del fármaco (no a escala). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig7highres.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver la imagen más grande</a> . <img alt="Figura 8" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig8.jpg" width="500px" /> Figura 8. A) y B aumenta de tamaño de malla) rigidez hidrogel disminuye al aumentar el peso molecular del macrómero PEG. N = 10, las barras de error = SEM, *** p &amp;# 60; 0,001 por ANOVA de una vía con la prueba post-hoc de Tukey HSD. Todos los análisis estadísticos se realizaron utilizando Prism 5. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig8highres.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver la imagen más grande</a> . <img alt="Figura 9" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig9.jpg" width="500px" /> La Figura 9. A) Malla disminuye y B de tamaño) rigidez aumenta con el aumento de hidrogel% en peso de PEG. N = 9-10, barras de error = SEM, ** p &lt;0,01, *** p &lt;0,001 por ANOVA de una vía con HSD de Tukey post- hoc test. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig9highres.jpg" target="_blank">Haz clic aquí para ver la imagen más grande</a> . <img alt="Figura 10" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig10.jpg" width="500px" /> Figura 10. La liberación de encamodelo psulated bovina drogas albúmina de suero (BSA) a partir de hidrogeles formados usando 2 kDa, 10 kDa, 20 kDa de peso molecular de PEG. liberación de BSA se produce más rápidamente a partir de hidrogeles formados usando mayor peso molecular PEGDM, como un resultado del tamaño de malla más grande en el hidrogel . n = 6, las barras de error = SEM. La BSA% liberado es significativamente diferente (p &lt;0,0001) entre los tres grupos en cada punto de tiempo, excepto t = 1 y 2,5 horas cuando la liberación de los geles 2 y 10 kDa son equivalentes, por dos vías de repetición-medidas ANOVA con Bonferroni post-hoc test. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig10highres.jpg" target="_blank">Haz clic aquí para ver la imagen más grande</a> .

Watch this Scientific Journal Video about Microwave-assisted Functionalization of Polyethylene glycol and On-resin Peptides for Use in Chain Polymerizations and Hydrogel Formation at JoVE.com

Microwave-assisted Functionalization of Polyethylene glycol and On-resin Peptides for Use in Chain Polymerizations and Hydrogel Formation

Este video ilustrar un método rápido y eficiente de metacrilato de poli (etilenglicol), lo que permite polimerizaciones de cadena y la síntesis de hidrogel. Demostrará cómo introducir de manera similar funcionalidades metacrilamida en péptidos, detalle los métodos analíticos comunes para evaluar la eficiencia de funcionalización, proporcionar sugerencias para la solución de problemas y modificaciones avanzadas y demostrar las técnicas típicas de caracterización de hidrogel.

Funcionalización asistida por microondas de poli (etilenglicol) y los péptidos sobre resina para uso en polimerizaciones de cadena y Formación de hidrogel

One of the main benefits to using poly(ethylene glycol) (PEG) macromers in hydrogel formation is synthetic versatility. The ability to draw from a large ...

microwave-assisted-functionalization-polyethylene-glycol-on-resin

Research

JoVE Journal

Chemistry

Microwave-assisted Functionalization of Poly(ethylene glycol) and On-resin Peptides for Use in Chain Polymerizations and Hydrogel Formation

28.5K vistas.  University of Rochester.  Este video ilustrar un método rápido y eficiente de metacrilato de poli (etilenglicol), lo que permite polimerizaciones de cadena y la síntesis de hidrogel. Demostrará cómo introducir de manera similar funcionalidades metacrilamida en péptidos, detalle los métodos analíticos comunes para evaluar la eficiencia de funcionalización, proporcionar sugerencias para la solución de problemas y modificaciones avanzadas y demostrar las técnicas típicas de caracterizaci...

Video: Microwave-assisted Functionalization of Polyethylene glycol and On-resin Peptides for Use in Chain Polymerizations and Hydrogel Formation

Microwave-assisted Intramolecular Dehydrogenative Diels-Alder Reactions for the Synthesis of Functionalized Naphthalenes/Solvatochromic Dyes

Functionalized naphthalenes have applications in a variety of research fields ranging from the synthesis of natural or biologically active molecules to the preparation of new organic dyes. Although numerous strategies have been reported to access naphthalene scaffolds, many procedures still present limitations in terms of incorporating functionality, which in turn narrows the range of available substrates. The development of versatile methods for direct access to substituted naphthalenes is therefore highly desirable.
The Diels-Alder (DA) cycloaddition reaction is a powerful and attractive method for the formation of saturated and unsaturated ring systems from readily available starting materials. A new microwave-assisted intramolecular dehydrogenative DA reaction of styrenyl derivatives described herein generates a variety of functionalized cyclopenta[b]naphthalenes that could not be prepared using existing synthetic methods. When compared to conventional heating, microwave irradiation accelerates reaction rates, enhances yields, and limits the formation of undesired byproducts.
The utility of this protocol is further demonstrated by the conversion of a DA cycloadduct into a novel solvatochromic fluorescent dye via a Buchwald-Hartwig palladium-catalyzed cross-coupling reaction. Fluorescence spectroscopy, as an informative and sensitive analytical technique, plays a key role in research fields including environmental science, medicine, pharmacology, and cellular biology. Access to a variety of new organic fluorophores provided by the microwave-assisted dehydrogenative DA reaction allows for further advancement in these fields.

Microwave-assisted intramolecular dehydrogenative Diels-Alder (DA) reactions provide concise access to functionalized cyclopenta[b]naphthalene building blocks. The utility of this methodology is demonstrated by one-step conversion of the dehydrogenative DA cycloadducts into novel solvatochromic fluorescent dyes via Buchwald-Hartwig palladium-catalyzed cross-coupling reactions.

Asistida por microondas intramoleculares Dehydrogenative Diels-Alder para la síntesis de naftalenos funcionalizados / Tintes solvatocrómico

Functionalized naphthalenes have applications in a variety of research fields ranging from the synthesis of natural or biologically active molecules to ...

Investigación

Química

Formation of Ordered Biomolecular Structures by the Self-assembly of Short Peptides

In nature, complex functional structures are formed by the self-assembly of biomolecules under mild conditions. Understanding the forces that control self-assembly and mimicking this process in vitro will bring about major advances in the areas of materials science and nanotechnology. Among the available biological building blocks, peptides have several advantages as they present substantial diversity, their synthesis in large scale is straightforward, and they can easily be modified with biological and chemical entities1,2. Several classes of designed peptides such as cyclic peptides, amphiphile peptides and peptide-conjugates self-assemble into ordered structures in solution. Homoaromatic dipeptides, are a class of short self-assembled peptides that contain all the molecular information needed to form ordered structures such as nanotubes, spheres and fibrils3-8. A large variety of these peptides is commercially available.
This paper presents a procedure that leads to the formation of ordered structures by the self-assembly of homoaromatic peptides. The protocol requires only commercial reagents and basic laboratory equipment. In addition, the paper describes some of the methods available for the characterization of peptide-based assemblies. These methods include electron and atomic force microscopy and Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR). Moreover, the manuscript demonstrates the blending of peptides (coassembly) and the formation of a &#34;beads on a string&#34;-like structure by this process.9 The protocols presented here can be adapted to other classes of peptides or biological building blocks and can potentially lead to the discovery of new peptide-based structures and to better control of their assembly.

This paper describes the formation of highly ordered peptide-based structures by the spontaneous process of self-assembly. The method utilizes commercially available peptides and common lab equipment. This technique can be applied to a large variety of peptides and may lead to the discovery of new peptide-based assemblies.

Formación de estructuras biomoleculares ordenada por el auto-ensamblaje de péptidos cortos

In nature, complex functional structures are formed by the self-assembly of biomolecules under mild conditions. Understanding the forces that control ...

Preparation of Silica Nanoparticles Through Microwave-assisted Acid-catalysis

Microwave-assisted synthetic techniques were used to quickly and reproducibly produce silica nanoparticle sols using an acid catalyst with nanoparticle diameters ranging from 30-250 nm by varying the reaction conditions. Through the selection of a microwave compatible solvent, silicic acid precursor, catalyst, and microwave irradiation time, these microwave-assisted methods were capable of overcoming the previously reported shortcomings associated with synthesis of silica nanoparticles using microwave reactors. The siloxane precursor was hydrolyzed using the acid catalyst, HCl. Acetone, a low-tan &#948; solvent, mediates the condensation reactions and has minimal interaction with the electromagnetic field. Condensation reactions begin when the silicic acid precursor couples with the microwave radiation, leading to silica nanoparticle sol formation. The silica nanoparticles were characterized by dynamic light scattering data and scanning electron microscopy, which show the materials&#39; morphology and size to be dependent on the reaction conditions. Microwave-assisted reactions produce silica nanoparticles with roughened textured surfaces that are atypical for silica sols produced by St&#246;ber&#39;s methods, which have smooth surfaces.

Silica nanoparticles were prepared using acid-catalysis of a siloxane precursor and microwave-assisted synthetic techniques resulting in the controlled growth of nanomaterials ranging from 30-250 nm in diameter. The growth dynamics can be controlled by varying the initial silicic acid concentration, time of the reaction, and temperature of reaction.

Microwave-assisted synthetic techniques were used to quickly and reproducibly produce silica nanoparticle sols using an acid catalyst with nanoparticle ...

Ethylene Polymerizations Using Parallel Pressure Reactors and a Kinetic Analysis of Chain Transfer Polymerization

We demonstrate a method for high-throughput catalyst screening using a parallel pressure reactor starting from the initial synthesis of a nickel &#945;-diimine ethylene polymerization catalyst. Initial polymerizations with the catalyst lead to optimized reaction conditions, including catalyst concentration, ethylene pressure and reaction time. Using gas-uptake data for these reactions, a procedure to calculate the initial rate of propagation (kp) is presented. Using the optimized conditions, the ability of the nickel &#945;-diimine polymerization catalyst to undergo chain transfer with diethylzinc (ZnEt2) during ethylene polymerization was investigated. A procedure to assess the ability of the catalyst to undergo chain transfer (from molecular weight and 13C NMR data), calculate the degree of chain transfer, and calculate chain transfer rates (ke) is presented.

A protocol for the high-throughput analysis of polymerization catalyst, chain transfer polymerizations, polyethylene characterization, and reaction kinetic analysis is presented.

Las polimerizaciones de etileno utilizando reactores de presión paralelas y un análisis cinético de la cadena de transferencia de polimerización

We demonstrate a method for high-throughput catalyst screening using a parallel pressure reactor starting from the initial synthesis of a nickel ...

One-pot Microwave-assisted Conversion of Anomeric Nitrate-esters to Trichloroacetimidates

The goal of the following procedure is to provide a demonstration of the one-pot conversion of a 2-azido-1-nitrate-ester to a trichloroacetimidate glycosyl donor. Following azido-nitration of a glycal, the product 2-azido-1-nitrate ester can be hydrolyzed under microwave-assisted irradiation. This transformation is usually achieved using strongly nucleophilic reagents and extended reaction times. Microwave irradiation induces hydrolysis, in the absence of reagents, with short reaction times. Following denitration, the intermediate anomeric alcohol is converted, in the same pot, to the corresponding 2-azido-1-trichloroacetimidate.

A 2-azido-1-nitrate-ester can be converted to the corresponding 2-azido-1-trichloroacetimidate in a one-pot procedure. The goal of the manuscript is to demonstrate utility of the microwave reactor in carbohydrate synthesis.

One-pot asistida por microondas conversión de ésteres de nitrato anomérico en Trichloroacetimidates

The goal of the following procedure is to provide a demonstration of the one-pot conversion of a 2-azido-1-nitrate-ester to a trichloroacetimidate ...

Surface Functionalization of Metal-Organic Frameworks for Improved Moisture Resistance

Metal-organic frameworks (MOFs) are a class of porous inorganic materials with promising properties in gas storage and separation, catalysis and sensing. However, the main issue limiting their applicability is their poor stability in humid conditions. The common methods to overcome this problem involve the formation of strong metal-linker bonds by using highly charged metals, which is limited to a number of structures, the introduction of alkylic groups to the framework by post-synthetic modification (PSM) or chemical vapour deposition (CVD) to enhance overall hydrophobicity of the framework. These last two usually provoke a drastic reduction of the porosity of the material. These strategies do not permit to exploit the properties of the MOF already available and it is imperative to find new methods to enhance the stability of MOFs in water while keeping their properties intact. Herein, we report a novel method to enhance the water stability of MOF crystals featuring Cu2(O2C)4&#160;paddle-wheel units, such as HKUST (where HKUST stands for Hong Kong University of Science &#38; Technology), with the catechols functionalized with alkyl and fluoro-alkyl chains. By taking advantage of the unsaturated metal sites and the catalytic catecholase-like activity of CuII ions, we are able to create robust hydrophobic coatings through the oxidation and subsequent polymerization of the catechol units on the surface of the crystals under anaerobic and water-free conditions without disrupting the underlying structure of the framework. This approach not only affords the material with improved water stability but also provides control over the function of the protective coating, which enables the development of functional coatings for the adsorption and separations of volatile organic compounds. We are confident that this approach could also be extended to other unstable MOFs featuring open metal sites.

Robust functional catechol coatings were produced in one step by direct reaction of the material known as HKUST with synthetic catechols under anaerobic conditions. The formation of homogeneous coatings surrounding the entire crystal is ascribed to the biomimetic catalytic activity of Cu(II) dimers on the external surface of the crystals.

Funcionalización de superficies de Metal-Organic Frameworks para resistencia a la humedad mejorada

Metal-organic frameworks (MOFs) are a class of porous inorganic materials with promising properties in gas storage and separation, catalysis and sensing. ...

Reducing Willow Wood Fuel Emission by Low Temperature Microwave Assisted Hydrothermal Carbonization

Biomass is a sustainable fuel, as its CO2 emissions are reintegrated in biomass growth. However, the inorganic precursors in the biomass cause a negative environmental impact and slag formation. The selected short rotation coppice (SRC) willow wood has a high ash content (<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58970/58970eq1.jpg" /> = 1.96%) and, therefore, a high content of emission and slag precursors. Therefore, the reduction of minerals from SRC willow wood by low temperature microwave assisted hydrothermal carbonization (MAHC) at 150 &#176;C, 170 &#176;C, and 185 &#176;C is investigated. An advantage of MAHC over conventional reactors is an even temperature conductance in the reaction medium, as microwaves penetrate the whole reactor volume. This allows a better temperature control and a faster cooldown. Therefore, a succession of depolymerization, transformation and repolymerization reactions can be analyzed effectively. In this study, the analysis of the mass loss, ash content and composition, heating values and molar O/C and H/C ratios of the treated and untreated SCR willow wood showed that the mineral content of the MAHC coal was reduced and the heating value increased. The process water showed a decreasing pH and contained furfural and 5-methylfurfural. A process temperature of 170 &#176;C showed the best combination of energy input and ash component reduction. The MAHC allows a better understanding of the hydrothermal carbonization process, while a large-scale industrial application is unlikely because of the high investment costs.

A protocol for the emission precursor depletion from low quality biomass by low temperature microwave assisted hydrothermal carbonization treatment is presented. This protocol includes the microwave parameters and the analysis of the biocoal product and process water.

Reduciendo la emisión de combustible de madera de sauce por microondas de baja temperatura asistida por carbonización hidrotérmica

Biomass is a sustainable fuel, as its CO2 emissions are reintegrated in biomass growth. However, the inorganic precursors in the biomass cause a negative ...

Microwave-Assisted Preparation of 1-Aryl-1H-pyrazole-5-amines

A synthetic process for the preparation of a variety of 1-aryl-1H-pyrazole-5-amines was developed. The microwave-mediated nature of this method makes it efficient in both time and resources and utilizes water as the solvent. 3-Aminocrotononitrile or an appropriate &#945;-cyanoketone is combined with an aryl hydrazine and dissolved in 1 M HCl. The mixture is then heated in a microwave reactor at 150 &#176;C, typically for 10-15 min. The product can be readily obtained by basifying the solution with 10% NaOH and isolating the desired compound with a simple vacuum filtration. The use of water as a solvent in this reaction lends to its ease and utility in production, and this method is easily reproducible with a variety of functional groups. Typical isolated yields range from 70-90%, and reactions can be performed on the milligram to gram scale with little to no change in observed yields. Some of the applications of these molecules and their derivatives include pesticides, anti-malarials, and chemotherapeutics, among many others.

Microwave-Assisted Preparation of 1-Aryl-1H-pyrazole-5-amines

1-Aryl-1H-pyrazole-5-amines are prepared from aryl hydrazines combined with either 3-aminocrotononitrile or an &#945;-cyanoketone in a 1 M HCl solution using a microwave reactor. Most reactions are done in 10-15 minutes and pure product can be obtained via vacuum filtration with typical isolated yields of 70-90%.

Preparación asistida por microondas de 1-Aryl-1H-pyrazole-5-amines

A synthetic process for the preparation of a variety of 1-aryl-1H-pyrazole-5-amines was developed. The microwave-mediated nature of this method makes it ...

A Microwave-Assisted Direct Heteroarylation of Ketones Using Transition Metal Catalysis

Heteroarylation introduces heteroaryl fragments to organic molecules. Despite the numerous available reactions reported for arylation via transition metal catalysis, the literature on direct heteroarylation is scarce. The presence of heteroatoms such as nitrogen, sulfur and oxygen often make heteroarylation a challenging research field due to catalyst poisoning, product decomposition and the rest. This protocol details a highly efficient direct &#945;-C(sp3) heteroarylation of ketones under microwave irradiation. Key factors for successful heteroarylation include the use of XPhos Palladacycle Gen. 4 Catalyst, excess base to suppress side reactions and the high temperature and pressure achieved in a sealed reaction vial under microwave irradiation. The heteroarylation compounds prepared by this method were fully characterized by proton nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H NMR), carbon nuclear magnetic resonance spectroscopy (13C NMR) and high-resolution mass spectrometry (HRMS). This methodology has several advantages over literature precedents including broad substrate scope, rapid reaction time, greener procedure and operational simplicity by eliminating the preparation of intermediates such as silyl enol ether. Possible applications for this protocol include, but are not limited to, diversity-oriented synthesis for the discovery of biologically active small molecules, domino synthesis for the preparation of natural products and ligand development for new transition metal catalytic systems.

Heteroaryl compounds are important molecules utilized in organic synthesis, medicinal and biological chemistry. A microwave-assisted heteroarylation using palladium catalysis provides a rapid and efficient method to attach heteroaryl moieties directly to ketone substrates.

Una heterolación directa asistida por microondas de cetonas mediante la catálisis de metal de transición

Heteroarylation introduces heteroaryl fragments to organic molecules. Despite the numerous available reactions reported for arylation via transition metal ...

Síntesis y caracterización por microondas de nanohojas de hidróxido de níquel

Effect of Microwave Synthesis Conditions on the Structure of Nickel Hydroxide Nanosheets

A protocol for rapid, microwave-assisted hydrothermal synthesis of nickel hydroxide nanosheets under mildly acidic conditions is presented, and the effect of reaction temperature and time on the material&#39;s structure is examined. All reaction conditions studied result in aggregates of layered &#945;-Ni(OH)2 nanosheets. The reaction temperature and time strongly influence the structure of the material and product yield. Synthesizing &#945;-Ni(OH)2 at higher temperatures increases the reaction yield, lowers the interlayer spacing, increases crystalline domain size, shifts the frequencies of interlayer anion vibrational modes, and lowers the pore diameter. Longer reaction times increase reaction yields and result in similar crystalline domain sizes. Monitoring the reaction pressure in situ shows that higher pressures are obtained at higher reaction temperatures. This microwave-assisted synthesis route provides a rapid, high-throughput, scalable process that can be applied to the synthesis and production of a variety of transition metal hydroxides used for numerous energy storage, catalysis, sensor, and other applications.

Autor destacado: Una síntesis hidrotermal rápida asistida por microondas de nanohojas de hidróxido de níquel 

Nickel hydroxide nanosheets are synthesized by a microwave-assisted hydrothermal reaction. This protocol demonstrates that the reaction temperature and time used for microwave synthesis affects the reaction yield, crystal structure, and local coordination environment.

Efecto de las condiciones de síntesis de microondas en la estructura de nanoláminas de hidróxido de níquel

A protocol for rapid, microwave-assisted hydrothermal synthesis of nickel hydroxide nanosheets under mildly acidic conditions is presented, and the effect ...