Name: microwave-assisted functionalization of poly(ethylene glycol) and on-resin peptides for use in chain polymerizations and hydrogel formation
Uploaded: 2013-10-29T18:30:00
Duration: 15 min 33 s
Description: 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

وقد تم تمويل هذا العمل في جزء من زمالة هوارد هيوز ميد حيز غراد (AVH)، من أموال لبدء المقدمة إلى الدكتور دانييل بنوا من جامعة روشستر ومؤسسة البحوث والتعليم العظام / زرع العظام والعضلات مؤسسة (OREF / MTF). فإن الكتاب أود أن أشكر الدكتور جيمس ماكغراث لاستخدام معداته.

<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>

يعلن الكتاب أنه ليس لديهم مصالح مالية المتنافسة.

بولي (جلايكول الإثيلين) (PEG) الهلاميات المائية هي الحيوية الشائعة المستخدمة في الطب التجديدي وتسليم المخدرات التطبيقات 1-3. هذه الهلاميات المائية توفر مزايا هامة على المواد الحيوية الأخرى. الهلاميات المائية PEG هي الاصطناعية، وتقدم درجة عالية من السيطرة على الخواص الهندسية مثل معامل المرونة ومعدل تدهور مقارنة مع نظرائهم مادة بيولوجية الطبيعية 1. كما أنها مشتقة صناعيا، PEG لديه أقل بكثير تقلب دفعة إلى دفعة مقابل المواد المشتقة طبيعيا 4. بسبب التركيب الكيميائي للPEG، هذه الهلاميات المائية هي ماء عالية، ومقاومة للامتصاص البروتين، وحيويا 3. هذه المقاومة لامتصاص البروتين يسمح الهلاميات المائية PEG ليكون بمثابة &quot;لائحة بيضاء&quot;، وتمكين الباحثين من استجواب ودراسة العوامل البيولوجية أو الكيميائية محددة (المخدرات، والجزيئات الحيوية، الببتيدات التصاق الخلية، الخ) وهذه الأدوار المحددة الواقعتلعب التمرير في السيطرة على الخلية و / أو سلوك الأنسجة. <img alt="الشكل 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">انقر هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر</a> . الشكل 1: أمثلة من بولي (جلايكول الإثيلين) (PEG) أبنية A) B الخطي PEG) 4 ذراع PEG مع بينتاايروثريتول الأساسية C) 8 الذراع PEG مع جوهر hexaglycerol D) 8 الذراع PEG مع.. tripentaerythritol الأساسية. n هو عدد PEG يكرر على كل ذراع. كل تكرار لها وزنها الجزيئي من 44 جم / مول، وبالتالي يمكن حساب ن من الوزن الجزيئي الشاملة والهيكل / الذراع #. هي السلائف PEG متوفرة مع مجموعة متنوعة من أبنية والأوزان الجزيئية (الشكل 1<html> ). متفاوتة في العمارة (الذراع #) ويكرر جلايكول الإثيلين (ن) من PEG يمكن استخدامها للسيطرة على خصائص الشبكات هيدروجيل تشكلت من هذه macromers. معدلة PEG يحتوي على مجموعات الهيدروكسيل المحطة التي يجب أن يتم استبداله مع وظائف بديلة لتسهيل يشابك التساهمية عبر polymerizations، واستراتيجية يشابك العاملين الأكثر شيوعا لالهلاميات المائية PEG، قبل تشكيل شبكات هيدروجيل. وهناك مجموعة متنوعة من الجماعات الكيميائية التي يمكن إدراجها في macromers PEG لتسهيل البلمرة ويشابك شبكة (اكريليت، ميتاكريليت، الأثير الفينيل، في norbornene، الخ). على الرغم من مجموعة متنوعة من الوظائف محطة لتسهيل يشابك، لا يوجد سوى اثنين الآليات التي يمكن أن تحدث البلمرة: خطوة وسلسلة النمو (أو خليط من الاثنين، وضع مختلط). g2.jpg &quot;العرض =&quot; 600px ل&quot;/&gt; <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig2highres.jpg" target="_blank">انقر هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر</a> . النتائج البلمرة شبكة هيدروجيل النظرية التخطيطي A) التقليدية النتائج البلمرة سلسلة النمو في الشبكات غير المتجانسة التي تحتوي على بولي كثيفة (ميتاكريليت) المناطق وزيادة nonidealities الشبكة مثل الحلقات، والسلائف غير المتفاعل، والتشابكات دائمة يشابك B) خطوة النمو في: الرقم 2. هياكل الشبكة بشكل ملحوظ أكثر تجانسا (وليس لتوسيع نطاق). الوظائف التي تشعبي عن طريق البلمرة سلسلة النمو لا تتطلب وجود crosslinker إضافية. ومع ذلك، الهلاميات المائية بلمرة سلسلة إنتاج هياكل غير المتجانسة التي تحتوي على شبكة كثيفة المناطق يشابك (الشكل 2A) 1. في المقابل، خطوة نمو البلمرة ل requiالدقة في استخدام crosslinker أو زملاء مونومر الذي هو رد الفعل مع المجموعات الوظيفية محطة للmacromers PEG. كما المجموعات الوظيفية محطة على PEG يمكن أن تتفاعل فقط مع crosslinker وcrosslinker يمكن أن تتفاعل فقط مع المجموعات الوظيفية محطة على PEG، وهذا يؤدي إلى مزيد من تجانس بنية الشبكة (الشكل 2B) 1. polymerizations خطوة النمو أيضا يؤدي عادة إلى تحويل أعلى من المجموعات الوظيفية، خفض كمية السلائف غير المتفاعل والمحتملة ل/ الاستجابات الالتهابية المناعية بسبب ذوبان، macromers الفردية 1. كما تم تطوير أساليب البلمرة وضع مختلط التي تجمع بين كل من البلمرة خطوة وسلسلة النمو من خلال استخدام macromers التي يمكن أن تتفاعل كل من الذات (سلسلة النمو) وتتفاعل مع crosslinker (خطوة النمو). وهذا ينتج الهلاميات المائية مع خصائص كل آلية البلمرة، ويمكن استخدامها لإنتاج والهياكل شبكة متنوعة أكثر تعقيدا من أيخطوة أو شبكات سلسلة النمو وحده 1. في حين أن هناك عدد كبير من المجموعات الوظيفية التي يمكن استخدامها لfunctionalize PEG وتسهيل تشكيل هيدروجيل، الميثاكريليت وnorbornenes هي بعض من الأكثر شيوعا الأنصاف البلمرة سلسلة وخطوة النمو، على التوالي. كل من هذه الوظائف توفر السيطرة الزمانية المكانية ممتازة على البلمرة الشبكة، وعندما تستخدم لتغليف الخلايا، ودعم هذه الشبكات عالية البقاء على قيد الحياة عموما الخلية 5-7. Dimethacrylate بين functionalized PEG (PEGDM) تشعبي عبر سلسلة البلمرة ويسمح لدمج الجزيئات الحيوية أو عوامل أخرى من خلال المشاركة في البلمرة مع اكريليت، ميتاكريليت الجزيئات الحيوية، أو بين functionalized بالمثل، 5،6. الهلاميات المائية PEGDM لها مزايا هامة على أنظمة البلمرة سلسلة النمو بديلة مثل اكريليت بين functionalized PEG (PEGDA). باستخدام الطرق التقليدية، PEGDA يمكن توليفها بشكل أسرع من PEGDM؛ حويفر، وذلك باستخدام التوليف بمساعدة الميكروويف، PEGDM التوليف هو أكثر كفاءة. وغالبا ما توليفها PEGDA في ليلة وضحاها 8 أو 24 ساعة 9 ردود الفعل، ولكن يمكن أيضا تصنيعه في أربع ساعات في درجات حرارة مرتفعة 10. كما يتم تصنيعه PEGDM تقليديا عن طريق تفاعل بين عشية وضحاها أو 11 لمدة 24 ساعة 5، مع بعض أساليب تمديد فترة رد الفعل إلى 4 أيام 12. باستخدام طريقة بمساعدة الميكروويف أثبتت هنا، PEGDM يمكن أن تنتج في رد فعل 5 دقائق. بينما PEGDM ديه حركية التفاعل أبطأ من PEGDA 13، رد فعل يشابك لPEGDM لا يزال السريع، والتي تحدث في غضون دقائق، ويحقق قدرا أكبر من تحويل macromer من PEGDA باسم للا مائية متزايدة من مجموعة ميتاكريليت يزيد تجميع مجموعة وظيفية في الحل، مما يزيد من احتمال نقل وتحويل جذري ميتاكريليت 14. وترتبط الهلاميات المائية PEGDM أيضا مع زيادة الجدوى الخلوية والنمو كمابالمقارنة مع الهلاميات المائية PEGDA، على الأرجح بسبب الانخفاضات في معدل التفاعل في أي وقت من الأوقات، مما يقلل من تركيز جذرية وغير المتفاعل macromers الحاضر 14. polymerizations-ثيول إيني مثل تلك التي تستخدم في norbornene PEG-بين functionalized (PEGN) الهلاميات المائية عن طريق البلمرة شكل خطوة النمو، وتتطلب استخدام PEGN وcrosslinker التي تحتوي في المتوسط ​​أكبر من مجموعتين وظيفية. منذ thiyl الجذور تتفاعل مع السندات في norbornene بين الكربون مزدوج، وتستخدم متعددة ثيول التي تحتوي على crosslinkers عادة تشعبي الهلاميات المائية PEGN، مما يسمح لإدراجها السهل من الببتيدات مع الأحماض الأمينية السيستين وظائف 7. في حين أن هناك العديد من كيمياء الأخرى التي تتفاعل عبر البلمرة خطوة النمو (ردود فعل مايكل المضافة مثل ثيول-15 أكريلات وثيول الفينيل سولفان 16 &quot;، انقر على&quot; ردود الفعل مثل آلكاين أزيد 17 الخ)، الهلاميات المائية ثيول في norbornene هي شائعة جدا، وسلالة منالحلبة في norbornene إلى زيادة كبيرة في معدل التفاعل ويقلل من فرصة للفي norbornene مزدوجة سلسلة البلمرة يمر السندات 7. ويستند القرار بين ميتاكريليت، في norbornene، أو functionalization بديلة لتسهيل تشكيل هيدروجيل إلى حد كبير على هذا النهج. على سبيل المثال، أثبتت سلسلة نمو شبكات بلمرة PEGDM كذلك مناسبة للسيطرة على توطين خلية في تطوير الأنسجة المهندسة السمحاق 18،19. خطوة النمو بلمرة شبكات الربط هي أكثر ملاءمة لإدراج تسلسل الببتيد لتسهيل تدهور هيدروجيل إنزيمي متجاوبة، نظرا لسهولة دمج انزيم تسلسل الركيزة باستخدام ثيول (السيستين) التي تحتوي على الببتيدات وmacromers في norbornene بين functionalized 20. إذا كان السؤال البحثي سيتم تناولها على أفضل وجه عن طريق استخدام الهلاميات المائية خطوة النمو، فيربانكس وآخرون. يقدم وصفا مفصلا للnorborاستراتيجية functionalization نيني لPEG 7. الإرادة ورقة هذا التفصيل كيف PEG وتسلسل الببتيد يمكن بين functionalized (مع ميتاكريليت لPEG، وmethacrylamide لالببتيدات) لسلسلة من ردود الفعل البلمرة. تقليديا، يتم إنتاج PEGDM عن طريق تفاعل PEG مع كلوريد methacryloyl والترايثلامين في ثنائي كلورو ميثان. ولا يسمح للرد فعل للتقدم في درجة حرارة الغرفة بين عشية وضحاها أو 11 لمدة 24 ساعة 5، مع بعض أساليب تمديد فترة رد الفعل إلى 4 أيام 12 قبل الترشيح، وهطول الأمطار في ايثر، وجمع. بينما توجد العديد من الاختلافات من هذا النهج، وكلها تستغرق وقتا طويلا، تتطلب مجموعة كبيرة من معدات التركيب الكيميائي، وهي ليست صديقة للبيئة، لأنها تنطوي على استخدام كميات كبيرة نسبيا من الكواشف عالية النقاء والمذيبات. للتحايل على هذه القيود، لين جيبسون وآخرون. وضعت لذلك، طريقة بمساعدة الميكروويف الخالية من المذيبات لfunctionalize PEG مع الشركة المصرية للاتصالات<html> مجموعات ميتاكريليت rminal (الشكل 3A) 12. في هذا التفاعل، ومجموعات الكحول محطة للPEG تتفاعل مع واحدة من ذرات الكربونيل من أنهيدريد ميثاكريليك لتشكيل الكربوكسيل. هذا يولد المنتج PEGDM، مع حمض ميثاكريليك كمنتج جانبي. هذا التوليف لديه العديد من المزايا المميزة لتجميع الموجات الدقيقة، بما في ذلك تخفيض وقت رد الفعل وأساليب التوليف الخالية من المذيبات 21. توليف الميكروويف هو أفضل من الأساليب التي تمت مناقشتها سابقا كما هو أسرع بكثير، تتطلب معدات أقل اتساعا التوليف (مثل الأواني الزجاجية، لوحات رد فعل)، ويستخدم أقل الكاشف الشاملة وكميات المذيبات كما هو مطلوب فقط لتنقية المذيبات المنتج / جمع وليس لل التوليف، مما يجعلها أكثر اقتصادا وصديقة للبيئة. 0PX &quot;/&gt; <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig3highres.jpg" target="_blank">انقر هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر</a> . وكان رد فعل الخطط Functionalization A) بولي (جلايكول الإثيلين) مع 10x المولي أنهيدريد ميثاكريليك الزائدة لإنتاج بولي (جلايكول الإثيلين) ميتاكريليت B) وهذه الطريقة يمكن استخدام نفس لfunctionalize وN-محطة من متواليات الببتيد، وتشكيل: الرقم 3. methacrylamide الببتيد بين functionalized. قبل تنفيذ هذا الإجراء قبل الشق الببتيد من الراتنج، functionalization الانتقائي للN-محطة لا يمكن أن يؤديها كما لا تزال مجموعات الجانب الأحماض الأمينية المحمية. ن: عدد PEG يكرر في macromer (ن = 45.5، 227 و 455، على التوالي، ل2، 10، 20 كيلو دالتون وتستخدم الخطية PEG). R1 إلى RN: الأمينية السلاسل الجانبية حامض. PG1 لPGN: سلسلة جانبية حماية المجموعات. TFA: حمض trifluoroacetic. نصائح: triisopropylsilane. DODT: 3،6-dioxa-1 ،8-octanedithiol. H 2 O: الماء. وقد الأسلوب methacrylation بمساعدة الميكروويف تكييفها مؤخرا من قبل مجموعتنا لfunctionalize وN-محطة من الببتيدات مع مجموعات methacrylamide (الشكل 3B) لتسهيل الببتيد إدماجها في مجموعة متنوعة من البوليمرات وشبكات البوليمرية. في هذا التفاعل، وأمين الرئيسي للN-محطة من الببتيد يتفاعل مع ذرة الكربونيل على أنهيدريد ميثاكريليك لتشكيل أميد. هذا يولد methacrylamide الببتيد بين functionalized، مع حمض ميثاكريليك المنتجة كمنتج جانبي. عند استخدام هذا الإجراء لfunctionalize وN-محطة من متواليات الببتيد، فمن المهم أن الأحماض الأمينية التي تحتوي على سلاسل الجانب التفاعلي (الأمينات الأولية (يسين)، والكحول (سيرين، ثريونين)، والفينول (التيروزين)) محمية أثناء functionalization، و والمشقوق فقط جماعات حماية بعد التأسيس methacrylamide. هذه المادة سوف تظهر كل من هذه أفران الميكرأساليب افي بمساعدة لتجميع PEGDM وfunctionalize متواليات الببتيد على الراتنج، وتسليط الضوء على المخاطر المشتركة واقتراح طرق استكشاف الأخطاء وإصلاحها. في هذه المقالة، سوف تكون مفصلة أساليب لأداء التقنيات الكيميائية التحليلية المستخدمة عادة لتقييم functionalization المنتج، وسوف تعطى الاقتراحات والموارد لتنفيذ التعديلات أكثر تقدما. سيظهر النتائج النموذجية، والتي تشمل استخدام PEGDM توليفها لتشكيل شبكات هيدروجيل، استغلال الهلاميات المائية شكلت للسيطرة على الافراج عن المخدرات النموذج، وتوظيف الببتيدات بين functionalized لتسهيل التفاعلات خلية هيدروجيل. وسيولى اهتمام خاص لتميز هيدروجيل حجم شبكة ومناقشة كيف يمكن ضبطها تكوين هيدروجيل أن تؤثر هذه الممتلكات المادية الكامنة، التي تسيطر بدورها خصائص المواد السائبة مثل تصلب و ملفه الشخصي الافراج عن المخدرات.

<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

واحدة من الفوائد الرئيسية لاستخدام بولي (جلايكول الإثيلين) (PEG) macromers في تشكيل هيدروجيل هو براعة الاصطناعية. القدرة على الاستفادة من مجموعة كبيرة ومتنوعة من PEG الأوزان الجزيئية وتكوينات (رقم الذراع، وطول ذراع، والمتفرعة نمط) يتيح الباحثين رقابة مشددة على الهياكل الناتجة هيدروجيل والممتلكات، بما في ذلك معامل يونغ وحجم شبكة. وهذا الفيديو توضيح كفاءة، طريقة سريعة، الخالية من المذيبات بمساعدة الميكروويف لميتاكريليت السلائف PEG في بولي (جلايكول الإثيلين) dimethacrylate (PEGDM). يوفر هذا الأسلوب الاصطناعية المواد الأولية التي تشتد الحاجة إليها لتقديم الطلبات في تسليم المخدرات والطب التجديدي. الأسلوب هو موضح متفوقة على الطرق التقليدية methacrylation كما هو أسرع بكثير وأكثر بساطة، فضلا عن أكثر اقتصادا وصديقة للبيئة، وذلك باستخدام كميات صغيرة من الكواشف والمذيبات. وسوف نقوم أيضا إثبات وجود تكييف هذه التقنية لفي الراتنج methacrfunctionalization ylamide من الببتيدات. يسمح هذا الأسلوب على الراتنج وN-محطة من الببتيدات أن بين functionalized مع جماعات methacrylamide قبل deprotection والانقسام من الراتنج. وهذا يسمح لإضافة الانتقائي للمجموعات methacrylamide إلى N-تيرميني من الببتيدات بينما الأحماض الأمينية مع مجموعات التفاعل الجانب (على سبيل المثال أمين الرئيسي ليسين، والكحول الأولية من سيرين، والكحول الثانوية ثريونين، والفينول من التيروزين) تظل محمية، ومنع functionalization في مواقع متعددة. هذه المادة سوف بالتفصيل الأساليب التحليلية المشتركة (بروتون الرنين المغناطيسي النووي الطيفي (؛ H-NMR) ومصفوفة بمساعدة الليزر الامتزاز التأين وقت الرحلة مطياف الكتلة (MALDI-TOF)) لتقييم كفاءة functionalizations. وسيتم تناول المخاطر المشتركة، واقترح طرق استكشاف الأخطاء وإصلاحها، والتعديلات إرادة الأسلوب الذي يمكن استخدامه لمزيد من الوظائف لحن macromer والناتجة هيدروجيل الفيزيائية والكيميائيةالخصائص. سيظهر استخدام منتجات توليفها لتشكيل الهلاميات المائية لتسليم المخدرات ودراسات التفاعل بين الخلايا المواد، مع إيلاء اهتمام خاص لتعديل تكوين هيدروجيل أن تؤثر على حجم فتحات الشباك، والسيطرة على صلابة هيدروجيل والافراج عن المخدرات.

بروتون الرنين المغناطيسي النووي هي واحدة من التقنيات التحليلية الأكثر شيوعا لتقييم كفاءة التفاعل الكيميائي، ومنطقة تحت كل أطياف الذروة متناسبة مع المستويات النسبية للأن البروتون في العينة، مما يتيح تحديد نسب منتج ومتفاعل في العينة. لهذا التفاعل، 1 H-NMR تحليل (الشكل 4) يمكن استخدامها لحساب functionalization٪ من لاحظ: نسبة النظرية البروتونات ميتاكريليت محطة (أ، ب، ج) لالبروتونات PEG المركزية (د). كان PEGDM هو مبين في الشكل 4 2،000 دا قبل functionalization، وبالتالي ن = 2،000 دا / (44 دا / PEG تكرار) = 45.5، لذلك د = 4 * (ن 1) = 178، مما يجعل بروتون: نسبة وحدة NMR 178 / 102.16 = 1.74. في هذه الحالة، لتبلغ ذروتها لا يمكن أن تستخدم في تقييم functionalization٪، كما وجود الماء في العينة يزيد بشكل مصطنع المنطقة تحت الذروة. باستخدام الذروة ب، وfunctionalization٪ هو 1.00 * 1.74 / 2 * 100٪ = 87.1٪؛ النقيبز ج الذروة، وfunctionalization٪ هو 1.08 * 1.74 / 2 * 100٪ = 94.1٪. لذلك، و٪ functionalization العام هو 91٪ وبين functionalized هذا PEGDM بشكل كاف للاستخدام في التوليف هيدروجيل. عادة، يتم تحقيق حوالي 90٪ functionalization بعد جولة واحدة من methacrylation. ويرجع ذلك إلى العديد من القمم البروتون التي تنشأ في تحليل 1 H-NMR من الببتيدات، يتم التحقيق الببتيد functionalization بسهولة أكبر باستخدام MALDI-TOF مطياف الكتلة. ويتجلى هذا في الشكل 5، حيث تم تصنيعه في GKRGDSG الببتيد وتعرض لmethacrylamide functionalization. والمشقوق وجزء صغير من الببتيد لprefunctionalization تقييم الوزن الجزيئي (الشكل 5A)، والتي أظهرت وحظ الجزيئية التي تحدث في ذروة الوزن 676 جم / مول، والوزن الجزيئي المتوقع من الببتيد، مشيرا إلى التوليف الصحيح من تسلسل الببتيد. خضع ما تبقى من الببتيد وظيفية methacrylamideسعودة قبل الانقسام. كما يحتوي هذا الببتيد PBF المحمية الأحماض الأمينية R، تم تنفيذ الشق في كوكتيل يحتوي thioanisole لمدة 4 ساعة. بعد methacrylamide functionalization، يحدث وحظ الجزيئية الذروة في الوزن 744 جم / مول (الشكل 5B)، والوزن المتوقعة للmethacrylamide بين functionalized الببتيد (676 +68 ز / مول) وليس على الوزن الجزيئي المتوقع من الببتيد unfunctionalized، مشيرا الصحيح functionalization. لإظهار وظيفة كل من PEG وmethacrylamide بين functionalized الببتيد، أنتجت الهلاميات المائية PEGDM مع وبدون 0.5 ملي methacrylamide بين functionalized GKRGDSG (الشكل 6). أنتجت الهلاميات المائية مع 10٪ بالوزن خطي 10 كيلو دالتون PEGDM في برنامج تلفزيوني، مع 0.05٪ بالوزن ليثيوم فينيل-2 ،4،6-trimethylbenzoylphosphinate (LAP) كما photoinitiator. تم حقن الحل السلائف هيدروجيل بين اثنين من الشرائح الزجاجية مفصولة فاصل شريحة زجاجية وعقدت جنبا إلى جنب مع مقاطع الموثق. ثم يتعرض الحل السلائف إلى 365 نانومتر الأشعة فوق البنفسجية في 2 ميغاواط / سم 2 لمدة 10 دقيقة للحث على يشابك، وبعد ذلك تم جمع المواد الهلامية 8 مم باستخدام لكمة أسطواني. تم تشطف المواد الهلامية في برنامج تلفزيوني، وسمح لتنتفخ لمدة 2 أيام لضمان تحققت شروط تورم التوازن 16،20. وقد نمت اللجان الدائمة الإنسان (مرور 3) إلى 80٪ confluency والمصنفة على الهلاميات المائية في 15،000 خلية / سم 2. سمح للخلايا الالتزام لمدة 48 ساعة قبل نقله إلى وسائل الإعلام الجديدة تحتوي على 0.5 ميكرولتر / مل calcein AM و 2 ميكرولتر / مل إيثيديوم homodimer (لايف / الميت عدة الجدوى من إينفيتروجن) وتصويرها في إطار المرحلة التباين ومضان في 10X التكبير باستخدام نيكون الكسوف تي 2000. وكانت اللجان الدائمة غير قادر على التمسك الهلاميات المائية PEG unfunctionalized (الشكل 6A)، ولكن عند إدراج خلية التصاق الببتيد RGD أنهم كانوا قادرين على الالتزام وتنتشر على سطح هيدروجيل (الشكل 6B). في / DEAD الصور الحقيقيةعرض لا تمثل الجدوى من السكان MSC المصنف، كما هي الخلايا اللجان الدائمة التي تعتمد على الالتصاق أن فصل من سطح هلام بعد وفاة وستتم إزالة أثناء عملية نقل وسائل الإعلام، مما أدى إلى تضخم مصطنع للبقاء الخلية المصنف. بدلا من ذلك، والمقصود الصور الفلورسنت لترسيم بين الخلايا الملتصقة والاختلافات الصغيرة في طوبولوجيا هيدروجيل، والتي يمكن أن يكون صعبا في إطار المرحلة المقابل وحدها. ومن المثير للاهتمام، المصنفة الخلايا nonspread على المواد الهلامية PEG-فقط وصمة عار إيجابية لكلا calcein AM وإيثيديوم homodimer، مشيرا إلى أن الخلايا كانوا يموتون في وقت التصوير. واحدة من العديد من المزايا لالهلاميات المائية PEG هو طبيعتها الانضباطي للغاية. تعديل التركيبة المحددة للهيدروجيل PEG يتيح الباحثون وجود درجة عالية من السيطرة على خصائص مثل معامل المرونة. كما هو موضح في الشكل 7، سواء PEG الوزن الجزيئي (الشكل 7A) ونسبة الوزن ( <stronز&gt; الشكل 7B) معروفة للسيطرة على حجم هيدروجيل شبكة (ξ) والناتجة هيدروجيل صلابة ومعدل المخدرات مغلفة يفرج عنه. وقد تجلى هذا من خلال إنتاج الهلاميات المائية مع اختلاف الجزيئية PEGDM الوزن، والتحقيق في معامل هيدروجيل الناتجة وحجم شبكة (الشكل 8). أنتجت كل الهلاميات المائية مع PEGDM خطي 10٪ بالوزن في برنامج تلفزيوني، مع 0.05٪ بالوزن LAP كما photoinitiator. وكان 40 ميكرولتر من حل هيدروجيل السلائف في 1 مل المحاقن مع نصائح تقطع، وتتعرض لضوء 365 نانومتر الأشعة فوق البنفسجية في 2 ميغاواط / سم 2 لمدة 10 دقيقة لتشكيل الهلاميات المائية، وإنتاج هندستها أسطواني ما يقرب من 5 ملم وقطرها 2 ملم في الطول . سمح المواد الهلامية إلى تضخم في برنامج تلفزيوني لمدة 2 قبل أيام من اختبار الميكانيكية. تم تحديد معامل هيدروجيل باستخدام MTS QT / 5 مع خلية الحمل 5 N حين ضغط بين 5 و 10٪ من ارتفاع هيدروجيل الأولي بمعدل 0.1 ملم / ثانية. بعد الانتهاء اختبار الميكانيكية، تم تحديد حجم شبكة عن طريق قياس هيدروجيل ماسو قبل (M) و بعد (M D) 24 ساعة من تجفيد عبر المعادلة فلورى-Rehner على النحو المفصل في القسم المناقشة، مع الحسابات التي أجريت في MATLAB. كما افترض، وزيادة الوزن الجزيئي للPEG macromer تسبب زيادة في حجم هيدروجيل شبكة (الشكل 8A) وانخفاض في هيدروجيل صلابة (الشكل 8B). ويمكن أيضا أن تسيطر هيدروجيل حجم شبكة وهلام صلابة الناتجة عن طريق تغيير نسبة PEG الوزن. أنتجت الهلاميات المائية مع اختلاف٪ من وزن 10 كيلو دالتون PEGDM الخطية، وتم تحديد صلابة وحجم شبكة هيدروجيل كما هو موضح سابقا (الشكل 9). كما هو موضح في الشكل 7B، وزيادة٪ بالوزن يسبب PEG انخفاض ملحوظ في حجم شبكة (الشكل 9A) وزيادة في صلابة هيدروجيل (الشكل 9B). وتم تشكيل الهلاميات المائية تحتوي على مغلفة ألبومين المصل البقري (BSA) باستخدام البيولوجيا متفاوتةص الوزن PEG (2، 10، و 20 كيلو دالتون). أنتجت كل الهلاميات المائية مع 10٪ بالوزن PEGDM في برنامج تلفزيوني يحتوي على 50 ميكروغرام / مل جيش صرب البوسنة، كما هو موضح لشكل 6. وحضنت المواد الهلامية في 1 مل PBS عند 37 درجة مئوية، ونقل إلى برنامج تلفزيوني جديد في كل نقطة زمنية. وكان كميا BSA أفرج عنه باستخدام برادفورد الفحص من الحرارية العلمية. تم تحديد حجم شبكة هيدروجيل كما هو موضح الشكل 8. كما هو موضح في الشكل 7A، يحدث الإفراج BSA بسرعة أكبر من الهلاميات المائية تشكيلها باستخدام أعلى الجزيئية PEGDM الوزن، ونتيجة لحجم أكبر شبكة داخل هيدروجيل (الشكل 10). <img alt="الرقم 4" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig4.jpg" width="500px" /> الشكل 4. بين functionalized ممثل 1 H-NMR من 2 كيلو دالتون الخطية PEGDM باستخدام طريقة بمساعدة الميكروويف. نسبة functionalization يمكن أن يكون كاليفورنيا<html> lculated على أساس احظ: نسبة النظرية البروتونات ميتاكريليت محطة (أ، ب، ج) لالبروتونات PEG المركزية (د) <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig4highres.jpg" target="_blank">اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر</a> . <img alt="الرقم 5" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig5.jpg" width="500px" /> الرقم 5. ممثل MALDI-TOF من الببتيد GKRGDSG (A) من قبل و(B) بعد functionalization باستخدام طريقة بمساعدة الميكروويف. لاحظ أن لاحظ الجزيئية الذروة الوزن بعد functionalization يحدث في 744 جم / مول، والوزن المتوقعة للmethacrylamide بين functionalized الببتيد (676 +68 ز / مول) وليس على الوزن الجزيئي المتوقع للامم المتحدة بين functionalized الببتيد (676 جم / مول). <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig5highres.jpg" target="_blank">اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر</a> . gether.within صفحة = &quot;دائما&quot;&gt; <img alt="الرقم 6" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig6.jpg" width="500px" /> الرقم 6. النقيض من المرحلة ممثل (يسار) ويعيش / ميت (أخضر / أحمر) الصور الفلورسنت (يمين) من اللجان الدائمة مثقف على المواد الهلامية A) PEG وحده، وB) الهلام تحتوي على 0.5 ملي PEG methacrylamide GKRGDSG بين functionalized. اللجان الدائمة غير قادر على الالتزام وتنتشر على المواد الهلامية PEGDA وحدها، ولكن عند إدراج خلية التصاق الببتيد RGD، قادرون على الالتزام وتنتشر على سطح هيدروجيل. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig6highres.jpg" target="_blank">اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر</a> . <img alt="الرقم 7" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig7.jpg" width="500px" /> الرقم 7. A) PEG الوزن الجزيئي وB) نسبة الوزن PEG تستخدم لتشكيل شبكات هيدروجيل يؤثر هيدروجيل حجم شبكة (_8 ؛) والناتجة هيدروجيل صلابة ومعدل المخدرات مغلفة إطلاق سراح ألف) زيادة PEG الوزن الجزيئي (من اليسار إلى اليمين) في نسبة وزنها بشكل مستمر يزيد من حجم شبكة هيدروجيل، وخفض هيدروجيل صلابة وزيادة معدل الافراج عن المخدرات. ب) خفض الوزن تستخدم نسبة PEG (من اليسار إلى اليمين) لتشكيل الهلاميات المائية يزيد حجم شبكة هيدروجيل، وخفض مماثل هيدروجيل صلابة وزيادة معدل الافراج عن المخدرات (وليس لتوسيع نطاق). <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig7highres.jpg" target="_blank">اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر</a> . <img alt="الرقم 8" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig8.jpg" width="500px" /> الرقم 8. أ) يقلل زيادة حجم شبكة وB) هيدروجيل صلابة مع زيادة الوزن الجزيئي للmacromer PEG. ن = 10، أشرطة الخطأ = SEM، ص *** و# 60؛ 0.001 من جانب واحد في اتجاه وأنوفا مع HSD اختبار بعد مخصصة توكي. أجريت جميع التحليلات الإحصائية باستخدام بريزم 5. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig8highres.jpg" target="_blank">اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر</a> . <img alt="الرقم 9" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig9.jpg" width="500px" /> الرقم 9. أ) مش انخفاض حجم وباء) زيادة صلابة هيدروجيل مع زيادة بالوزن٪ PEG. ن = 9-10، أشرطة الخطأ = SEM، ** ع &lt;0.01 ***، ع &lt;0.001 من قبل في اتجاه واحد أنوفا مع HSD توكي بعد اختبار خاص. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig9highres.jpg" target="_blank">اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر</a> . <img alt="الرقم 10" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig10.jpg" width="500px" /> الرقم 10. إطلاق سراح جراميحدث نموذج psulated الأبقار مصل الزلال المخدرات (BSA) من الهلاميات المائية شكلت باستخدام 2 كيلو دالتون و 10 كيلو دالتون، 20 كيلو دالتون الوزن الجزيئي PEG. الإفراج BSA بسرعة أكبر من الهلاميات المائية تشكيلها باستخدام الوزن الجزيئي العالي PEGDM، نتيجة لحجم أكبر شبكة داخل هيدروجيل . ن = 6، أشرطة الخطأ = SEM. جيش صرب البوسنة٪ صدر تختلف اختلافا كبيرا (ع &lt;0.0001) بين المجموعات الثلاث في كل نقطة زمنية ما عدا ر = 1 و 2.5 ساعة عند الإفراج عن 2 و 10 كيلو دالتون المواد الهلامية متكافئين، من خلال اتجاهين تدابير تكرار أنوفا مع Bonferroni آخر مخصص للتجارب. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig10highres.jpg" target="_blank">اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر</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

وهذا الفيديو يوضح طريقة سريعة وفعالة لميتاكريليت بولي (جلايكول الإثيلين)، مما يتيح polymerizations سلسلة والتوليف هيدروجيل. فإنه سيتم شرح كيفية إدخال بالمثل ظائف methacrylamide في الببتيدات، بالتفصيل الأساليب التحليلية المشتركة لتقييم كفاءة functionalization، وتقديم الاقتراحات لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها والتعديلات المتقدمة، وإظهار تقنيات توصيف هيدروجيل نموذجية.

Functionalization بمساعدة الميكروويف بولي (جلايكول الإثيلين) وعلى الراتنج الببتيدات للاستخدام في سلسلة Polymerizations وتشكيل هيدروجيل

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 ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

Microwave-assisted Functionalization of Poly(ethylene 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

بمساعدة الميكروويف داخل الجزيء Dehydrogenative ديلز ألدر، ردود الفعل لتركيب النفثالين Functionalized / الأصباغ Solvatochromic

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

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

تشكيل الهياكل الجزيئية البيولوجية أمرت قبل التجميع الذاتي من الببتيدات قصير

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 ...

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

Polymerizations الإثيلين عن طريق المفاعلات الضغط الموازية وتحليل الحركية من سلسلة البلمرة نقل

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

Synthesis, Characterization, and Functionalization of Hybrid Au/CdS and Au/ZnS Core/Shell Nanoparticles

التوليف، وتوصيف، وFunctionalization الهجين الاتحاد الافريقي / أقراص مدمجة والاتحاد الافريقي / ZnS الأساسية / شل النانوية

Plasmonic nanoparticles are an attractive material for light harvesting applications due to their easily modified surface, high surface area and large ...

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

وعاء واحد ساعدت الميكروويف التحويل من استرات النترات أنوميريك إلى تريتشلورواسيتيميداتيس

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

الروغان السطحية من الأطر المعدنية العضوية لمقاومة الرطوبة محسنة

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

الحد من انبعاثات الوقود الخشب الصفصاف بدرجه حرارة منخفضه الميكروويف بمساعده الكربون الحراري

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

Calcium Carbonate Formation in the Presence of Biopolymeric Additives

تشكيل كربونات الكالسيوم في وجود المضافات البوليمرية الحيوية

Biomineralization is the formation of minerals in the presence of organic molecules, often related with functional and/or structural roles in living ...

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

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

إعداد بمساعدة الميكروويف من 1-أريل-1 H-بيرازول-5-أمينيس

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 ...