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

עבודה זו מומנה בחלקו על ידי מענק הווארד יוז Med-ל- גראד (AVH), על ידי סטארט כספים הניתנים לד&quot;ר דניאל בנואה מאוניברסיטת רוצ&#39;סטר ואורתופדי המחקר וחינוך הקרן / השתלות השלד והשרירים הקרן (עורף / MTF). המחברים מבקשים להודות לד&quot;ר ג&#39;יימס ל מקגראת&#39; לשימוש בציוד שלו.

<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>

החוקרים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.

הידרוג פולי (אתילן גליקול) (PEG) הם חומרים ביולוגיים נפוצים בשימוש ביישומי רפואת רגנרטיבית ואספקת הסמים 1-3. הידרוג אלה מציעים יתרונות משמעותיים על פני חומרים ביולוגיים אחרים. הידרוג PEG הוא סינטטיים, המציע רמה גבוהה של שליטה על תכונות הנדסיות כגון מודול אלסטיות וקצב הידרדרות בהשוואה לעמיתיהם ביולוגי הטבעיים שלהם 1. כפי שהם נגזרים סינטטי, יש PEG נמוכים באופן משמעותי השתנות אצווה כדי אצווה לעומת חומרים טבעי המופקים מ4. בשל ההרכב הכימי של PEG, הידרוג אלה הם הידרופילי מאוד, עמידים לחלבון ספיחה, וביולוגי 3. התנגדות זו לחלבון ספיחה מאפשרת הידרוג PEG לפעול כ &#39;לוח חלק&#39;, המאפשר לחוקרים לחקור וללמוד את גורמים ספציפיים ביולוגיים או כימיים (סמים, ביומולקולות, פפטידים הידבקות תא, וכו &#39;) ואת התפקידים הספציפיים פקטו אלהrs לשחק בשליטה סלולרי ו / או רקמת התנהגות. <img alt="איור 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">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> איור 1: דוגמאות של פולי (אתילן גליקול) ארכיטקטורות (PEG) PEG 4 זרוע) לינארי PEG ב &#39;) עם pentaerythritol ליבת PEG 8 הזרוע C) עם ליבת hexaglycerol PEG 8 זרוע D) עם.... tripentaerythritol ליבה. n הוא המספר של PEG חוזר על כל זרוע. לכל אחד יש לחזור על משקל מולקולרי של 44 g / mol, ולכן n ניתן לחשב את המשקל המולקולרי הכללי ו# מבנה / זרוע. מבשרי PEG זמינים עם מגוון רחב של ארכיטקטורות ומשקלים מולקולריים (איור 1<html> ). שינוי הארכיטקטורה (# זרוע) וחוזר אתילן גליקול (n) של PEG יכול לשמש כדי לשלוט במאפיינים של רשתות הידרוג&#39;ל נוצרו מmacromers אלה. ללא שינוי PEG מכיל קבוצות הידרוקסיל מסוף אשר חייב להיות מוחלפת עם פונקציונליות חלופית כדי להקל על crosslinking קוולנטיים באמצעות polymerizations, בדרך כלל מועסק על אסטרטגית crosslinking להידרוג PEG, לפני היווצרותם של רשתות הידרוג&#39;ל. יש מגוון של קבוצות כימיות אשר יכול להיות משולבת בתוך macromers PEG כדי להקל פילמור וcrosslinking רשת (acrylate, methacrylate, אתר ויניל, norbornene, וכו &#39;). למרות מגוון רחב של פונקציות מסוף זמינות כדי להקל על crosslinking, יש רק שני מנגנונים שבאמצעותם פילמור יכול להתרחש: צעד ושרשרת צמיחה (או תערובת של שני מצבים מעורבים,). &quot;Width =&quot; g2.jpg &quot;/&gt; 600px <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig2highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> תוצאות פילמור סכמטי רשת הידרוג&#39;ל תיאורטית) את התוצאות מסורתיות שרשרת צמיחה פילמור ברשתות הטרוגניות המכילות פולי הצפופים (מ) crosslinking אזורים וnonidealities רשת מוגברת כגון לולאות, מבשרי unreacted, והסתבכויות קבועות ב &#39;) שלב צמיחה ב: איור 2.. מבני רשת באופן משמעותי יותר הומוגנית (לא בקנה מידה). פונקציות שcrosslink באמצעות פילמור בשרשרת הצמיחה אינה דורשות הנוכחות של crosslinker נוסף. עם זאת, הידרוג-polymerized שרשרת לייצר מבני רשת הטרוגנית המכילים אזורי crosslinking הצפופים (איור 2 א) 1. לעומת זאת, requi פילמור שלב צמיחהמיל שימוש crosslinker או עמיתים למונומר שהוא מגיב עם הקבוצות פונקציונליות המסוף של macromers PEG. כקבוצות פונקציונליות מסוף על PEG יכולות להגיב רק עם crosslinker וcrosslinker יכול להגיב רק עם הקבוצות פונקציונליות מסוף על PEG, זה תוצאות בהומוגניות מבנה רשת גדולה יותר (איור 2) 1. polymerizations שלב הצמיחה גם בדרך כלל להוביל להמרה גבוהה יותר של קבוצות פונקציונליות, להקטין את הכמות של מבשרי unreacted ופוטנציאל לתגובות חיסוניים / דלקתיות עקב macromers מסיס, שאינם מאורגנים 1. שיטות פילמור מצב מעורב גם פותחו המשלבות את שני פילמור צעד ושרשרת הצמיחה באמצעות שימוש בmacromers שיכול גם לעצמי להגיב (שרשרת צמיחה) ומגיב עם crosslinker (שלב צמיחה). זה מייצר הידרוג עם מאפיינים של כל מנגנון פילמור, וניתן להשתמש בם כדי לייצר מבני רשת מורכבים יותר, מגוונים יותר אוצעד או רשתות בשרשרת צמיחה לבד 1. אמנם יש שפע של קבוצות פונקציונליות אשר יכול לשמש לfunctionalize PEG ולאפשר היווצרות הידרוג&#39;ל, methacrylates וnorbornenes כמה moieties פילמור בשרשרת ושלב גידול הנפוץ ביותר, בהתאמה. שתי הפונקציות הללו מציעים שליטת spatiotemporal מצוינת על פילמור רשת, וכאשר משתמשים בו כדי לתמצת תאים, רשתות אלו תומכות שרידות תא הכוללות גבוהות 5-7. Dimethacrylate Crosslink פונקציונליות PEG (PEGDM) באמצעות פילמור שרשרת ומאפשר שילוב של ביומולקולות או גורמים אחרים באמצעות שיתוף פילמור עם acrylate, ביומולקולות methacrylate-, או באופן דומה פונקציונליות 5,6. יש לי הידרוג PEGDM יתרונות משמעותיים על פני מערכות פילמור חלופיות בשרשרת צמיחה כגון PEG acrylate פונקציונליות (PEGDA). שימוש בשיטות מסורתיות, יכול להיות מסונתז PEGDA מהירות רבה יותר מאשר PEGDM; הוwever, באמצעות סינתזה בסיוע מיקרוגל, סינתזת PEGDM הוא אפילו יותר יעיל. PEGDA לעתים קרובות מסונתז ב8 או 24 שעות 9 תגובות בן לילה, אבל יכול גם להיות מסונתז בארבע שעות בטמפרטורות גבוהות 10. PEGDM גם מסונתז באופן מסורתי על ידי מגיב 11 לילה או ל24 שעות 5, עם כמה שיטות הארכת זמן התגובה עד 4 ימים 12. תוך שימוש בשיטה בסיוע המיקרוגל הפגינה כאן, יכול להיות מיוצר PEGDM בתגובת 5 דקות. אמנם יש PEGDM קינטיקה תגובה איטית יותר מאשר 13 PEGDA, תגובת crosslinking לPEGDM היא עדיין מהירה, המתרחשת בתוך דקות, ומשיגה המרת macromer גדולה מPEGDA כהידרופוביות המוגברת של קבוצת methacrylate מגביר צבירת קבוצה פונקציונלית בפתרון, ובכך להגדיל את ההסתברות של העברה רדיקלית והמרת methacrylate 14. הידרוג PEGDM קשור גם עם כדאיות מוגברת סלולרית וצמיחה כפילעומת הידרוג PEGDA, ככל הנראה בשל הירידה בקצב תגובה בכל זמן נתון, מה שמפחית את ריכוז קיצוני וmacromers unreacted הווה 14. polymerizations תיאול-ene כגון אלה באמצעות הידרוג צורת PEG (PEGN) פונקציונליות norbornene באמצעות פילמור שלב צמיחה, ודורש שימוש בPEGN וcrosslinker שמכיל בממוצע של יותר משתי קבוצות פונקציונליות. מאז thiyl רדיקלים מגיבים עם אג&quot;ח norbornene פחמן פחמן כפול, crosslinkers רב תיאול המכילה משמש בדרך כלל כדי crosslink הידרוג PEGN, המאפשר שילוב קליל של פפטידים עם פונקציות חומצות אמינו ציסטאין 7. אמנם יש תהליכים כימיים רבים אחרים אשר מגיבים באמצעות פילמור שלב צמיחה (תגובות מיכאל-בנוסף כגון תיאול-acrylate 15 וsulfone תיאול-יניל 16 &quot;, לחצו על&quot; תגובות כגון 17 וכו alkyne-אזיד), הידרוג תיאול-norbornene הוא נפוץ מאוד, כמו המתח מטבעת norbornene מגבירה באופן משמעותי את קצב התגובה ומקטינה את הסיכוי של פילמור השרשרת כפולה אג&quot;ח עובר אותה norbornene 7. ההחלטה בין methacrylate, norbornene, או functionalization החלופי כדי להקל על היווצרות הידרוג&#39;ל מבוססת במידה רבה על הגישה. לדוגמא, רשתות PEGDM polymerized שרשרת צמיחה הוכחו כמתאים גם לשלוט לוקליזציה תא בפיתוח של 18,19 periosteum רקמות מהונדסות. רשתות PEG שלב צמיחה polymerized מתאימות יותר עבור השילוב של רצפי פפטיד כדי להקל השפלה הידרוג&#39;ל enzymatically מגיבה, בשל הקלות של שילוב של רצפי מצע אנזים באמצעות תיאול (ציסטאין) המכיל פפטידים וnorbornene macromers פונקציונליות 20. אם שאלת המחקר יטופל בצורה הטובה ביותר את השימוש של הידרוג שלב צמיחה, פיירבנקס et al. מספק תיאור מפורט של norborאסטרטגית functionalization הננה ל7 PEG. יפרט במאמר זה איך יכולים להיות פונקציונליות PEG ורצפי פפטיד (עם methacrylate לPEG, וmethacrylamide לפפטידים) לתגובות פילמור השרשרת. באופן מסורתי, PEGDM מיוצר על ידי מגיב PEG עם כלוריד methacryloyl וtriethylamine בdichloromethane. התגובה מותרת להתקדם בלילה טמפרטורת חדר 11 או ל24 שעות 5, עם כמה שיטות הארכת זמן תגובה עד 4 ימים 12 לפני סינון, ממטרים באתר diethyl, וגבייה. בעוד וריאציות רבות של גישה זו קיימות, כולם זמן רב, דורשים מגוון רחב של ציוד סינתזה כימית, ואינם ידידותיים לסביבה, כפי שהם כרוכים בשימוש בכמויות גדולות יחסית של חומרים כימיים טוהר גבוה וממס. כדי לעקוף את המגבלות האלה, לין-Gibson et al. פיתח, שיטת ממס ללא סיוע מיקרוגל כדי functionalize PEG עם te<html> קבוצות methacrylate rminal (איור 3 א) 12. בתגובה זו, קבוצות אלכוהול המסוף של PEG מגיבות עם אחד מאטומי קרבוניל של אנהידריד methacrylic כדי ליצור carboxyl. זה מייצר את מוצר PEGDM, עם חומצת methacrylic כמוצר לוואי. יש סינתזה זו רבות מהיתרונות האופייניים של סינתזת מיקרוגל, כוללים זמן תגובה מופחתת ושיטות סינתזת ממס ללא 21. סינתזת המיקרוגל עדיפה על השיטות שנדונו בעבר כפי שהוא באופן משמעותי מהר יותר, דורשת ציוד פחות נרחב סינתזה (למשל כלי זכוכית, צלחות תגובה), ומשתמשת בפחות מגיב כוללת וכמויות ממס כממסים נדרשים רק לטיהור מוצר / אוסף ולא עבור סינתזה, מה שהופך את זה יותר חסכוני וידידותי לסביבה. 0px &quot;/&gt; <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig3highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> איור 3:. שרטוטי Functionalization) פולי (אתילן גליקול) הוא הגיב עם 10x אנהידריד methacrylic העודף טוחנת לייצר פולי (מאתילן גליקול) ב &#39;) באותה שיטה זו יכולה לשמש לfunctionalize N-הסופית של רצפי פפטיד, ויצרו. methacrylamide פפטיד פונקציונליות. על ידי ביצוע הליך זה לפני ביקוע פפטיד מהשרף, functionalization סלקטיבית של N-סופית יכול להתבצע כקבוצות צד חומצת אמינו יישארו מוגנות. n: מספר PEG חוזר בmacromer (n = 45.5, 227 ו455, בהתאמה, עבור 2, 10, ו20 kDa יניארי PEG בשימוש). R1 לRN: צד חומצת שרשרות אמינו. PG1 לPGN: שרשרת בצד הגנה על קבוצות. TFA: חומצת trifluoroacetic. טיפים: triisopropylsilane. DODT: 3,6-dioxa-1 ,8-octanedithiol. H 2 O: מים. שיטת methacrylation בסיוע המיקרוגל הותאמה לאחרונה על ידי הקבוצה שלנו functionalize את N-הסופית של פפטידים עם קבוצות methacrylamide (איור 3 ב) כדי להקל על שילוב פפטיד למגוון רחב של פולימרים ורשתות פולימריות. בתגובה זו, אמין העיקרית של N-הסופית של הפפטיד מגיב עם אטום קרבוניל באנהידריד methacrylic כדי ליצור אמיד. זה יוצר את הפפטיד פונקציונליות methacrylamide, עם חומצת methacrylic מיוצרת כמוצר לוואי. בעת השימוש בהליך זה כדי functionalize N-הסופית של רצפי פפטיד, חשוב שחומצות אמינו המכילות שרשרות צד תגובתי (אמינים ראשוניים (ליזין), אלכוהול (סרין, תראונין) ופנולים (טירוזין)) מוגנים בfunctionalization, ו קבוצות הגנה הם ביקע רק לאחר התאגדות methacrylamide. מאמר זה ידגים שני מיקרוגלים, אלהave בסיוע שיטות לסנתז PEGDM וfunctionalize רצפי פפטיד על השרף, המדגיש מלכודות נפוצות ומציע שיטות לפתרון בעיות. במאמר זה, שיטות לביצוע טכניקות כימיות אנליטיות הנפוצה המועסקות להעריך functionalization המוצר שיפורטו, והצעות ומשאבים לביצוע שינויים מתקדמים יותר יינתנו. תוצאות אופייניות תהיה הפגינו הכוללות שימוש בPEGDM המסונתזת ליצירת רשתות הידרוג&#39;ל מנצל הידרוג נוצר כדי לשלוט בשחרורו של תרופת מודל, והעסקת פפטידים פונקציונליות כדי להקל על אינטראקציות תא הידרוג&#39;ל. תשומת לב מיוחדת שישולם לאפיון גודל רשת הידרוג&#39;ל ודן כיצד הרכב הידרוג&#39;ל יכול להיות מכוון להשפיע על נכס זה היסוד פיזי, אשר בתורו שולט תכונות חומר בתפזורת כגון קשיחות ולפרופיל שחרור תרופה.

<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

אחד היתרונות העיקריים באמצעות פולי (אתילן גליקול) (PEG) macromers בהיווצרות הידרוג&#39;ל הוא צדדיות סינטטי. היכולת לצייר מתוך מגוון גדול של משקולות מולקולריות PEG ותצורות (מספר זרוע, זרוע באורך, ודפוס הסתעפות) מאפשר פיקוח הדוק על חוקרים וכתוצאה מכך מבני הידרוג&#39;ל ומאפיינים, ובם מודול יאנג וגודל רשת. בסרטון זה ידגים שיטה מהירה, יעילה, ממס ללא, בסיוע מיקרוגל לmethacrylate מבשרי PEG לתוך פולי dimethacrylate (אתילן גליקול) (PEGDM). שיטה סינתטית זה מספקת חומרי המוצא נחוצים ליישומים במשלוח סמים ורפואה רגנרטיבית. השיטה הוכיחה עדיפה על שיטות methacrylation מסורתיות כפי שהוא מהיר יותר באופן משמעותי ופשוט יותר, כמו גם חסכוני יותר וידידותי לסביבה, תוך שימוש בכמויות קטנות יותר של חומרים כימיים וממסים. אנחנו גם נדגים התאמה של טכניקה זו לmethacr על השרףfunctionalization ylamide של פפטידים. שיטה על שרף זה מאפשרת N-הסופית של פפטידים להיות פונקציונליות עם קבוצות methacrylamide לפני deprotection ומחשוף משרף. זה מאפשר בנוסף סלקטיבית של קבוצות methacrylamide לN-Termini של פפטידים ואילו חומצות אמינו עם קבוצות בצד תגובתי (אמין לדוגמא העיקרית של ליזין, אלכוהול ראשוני של סרין, כהלים משניים של תראונין, ופנול של טירוזין) נותרות מוגנות, מניעת functionalization באתרים מרובים. מאמר זה יהיה פירוט שיטות אנליטיות נפוצה (ספקטרוסקופיה פרוטון תהודה מגנטית גרעינית (; H-NMR) ומטריקס בסיוע לייזר Desorption יינון זמן של ספקטרומטריית מסת טיסה (MALDI-TOF)) על מנת להעריך את היעילות של functionalizations. מלכודות נפוצות והציע שיטות לפתרון בעיות יטופלו, כמו שינויי רצונו של הטכניקה שבה ניתן להשתמש כדי פונקציונלי macromer המנגינה עוד יותר וכתוצאה מכך הידרוג&#39;ל פיסיקלי וכימימאפיינים. שימוש במוצרים מסונתזים להיווצרות של הידרוג עבור משלוח תרופות ומחקרי אינטראקציה תא חומר יהיה הפגינו, עם תשומת לב מיוחדת שילמה לשינוי הרכב הידרוג&#39;ל להשפיע על גודל רשת, שליטה נוקשות הידרוג&#39;ל ושחרור תרופה.

תהודה מגנטית גרעינית פרוטון היא אחת טכניקות אנליטיות הנפוצות ביותר על מנת להעריך את היעילות של תגובה כימית, כפי שהאזור מתחת לכל שיא ספקטרום הוא מידתי לרמות היחסית של פרוטון שבמדגם, המאפשר קביעת היחסים של מוצר ומגיב במדגם. לתגובה זו, 1 ניתוח H-NMR (איור 4) ניתן להשתמש בו כדי לחשב את functionalization% מנצפו: יחס תיאורטי של פרוטוני methacrylate מסוף (a, b ו-c) לפרוטונים PEG מרכזיים (ד). PEGDM מוצג באיור 4 היה 2,000 Da לפני functionalization, ולכן n = 2,000 דא / (44 חוזר דא / PEG) = 45.5, אז ד = 4 * (n-1) = 178, מה שהופך את הפרוטון: יחס יחידת NMR 178 / 102.16 = 1.74. במקרה זה, לשיא שלא ניתן להשתמש בם בהערכת functionalization%, כפי שהנוכחות של מים במדגם באופן מלאכותי מגדילה את השטח מתחת לשיא. השימוש ב שיא, functionalization% הוא 1.00 * 1.74 / 2 * 100% = 87.1%; מנצליםg ג שיא, functionalization% הוא 1.08 * 1.74 / 2 * 100% = 94.1%. לכן, functionalization% הכולל הוא 91% וPEGDM זה הוא פונקציונליות במידה מספקת לשימוש בסינתזת הידרוג&#39;ל. בדרך כלל, functionalization כ 90% מושגת לאחר סבב methacrylation אחת. בשל ריבוי של פסגות פרוטון המתעוררות ב1 ניתוח H-NMR של פפטידים, functionalization פפטיד הוא נחקר בקלות רבה יותר באמצעות ספקטרומטר מסת MALDI-TOF. זו באה לידי הביטוי באיור 5, שבו GKRGDSG פפטיד היה מסונתז ונתון methacrylamide functionalization. חלק קטן של הפפטיד היה ביקע עבור prefunctionalization הערכת משקל מולקולרי (איור 5 א), אשר הראתה את שיא המשקל המולקולרי שנצפה מתרחש ב676 g / mol, המשקל המולקולרי הצפוי של פפטיד, המצביע על סינתזה נכונה של הרצף הפפטיד. שארית הפפטיד עברה methacrylamide פונקציונליתנפלת על קרקע פורה לפני המחשוף. כפפטיד זה מכיל PBF מוגן חומצות אמין R, המחשוף בוצע בקוקטייל המכיל thioanisole במשך 4 שעות. לאחר functionalization methacrylamide, שיא המשקל המולקולרי שנצפה מתרחש ב744 g / mol (איור 5), המשקל הצפוי של פפטיד methacrylamide פונקציונליות (676 +68 g / mol) ולא במשקל המולקולרי הצפוי של פפטיד unfunctionalized, המציין נכון functionalization. כדי להדגים את הפונקציונליות של שניהם PEG ופפטיד methacrylamide פונקציונליות, הידרוג PEGDM יוצרו עם ובלי 0.5 מ&quot;מ methacrylamide פונקציונליות GKRGDSG (איור 6). הידרוג יוצרו עם 10% WT 10 kDa PEGDM יניארי ב-PBS, עם 0.05% WT פניל-2 ליתיום ,4,6-trimethylbenzoylphosphinate (LAP) כphotoinitiator. הפתרון המבשר הידרוג&#39;ל הוזרק בין שתי שקופיות זכוכית מופרדת על ידי spacer שקופיות זכוכית והחזיקו יחד עם קליפים קלסר. פתרון מבשר שלאחר מכן נחשף לאור UV 365 ננומטר ב2 mW / 2 סנטימטר עבור 10 דקות כדי לגרום crosslinking, לאחר שג&#39;לי בקוטר 8 מ&quot;מ נאספו באמצעות אגרוף גלילי. ג&#39;לי היו שטוף בPBS ואיפשר להתנפח למשך 2 ימים כדי להבטיח תנאי נפיחות שיווי משקל הושגו 16,20. MSCs אדם (קטע 3) גדל לconfluency 80% וזורע על הידרוג ב15,000 תאים / 2 סנטימטר. התאים הורשו לדבוק ל48 שעות לפני שהועבר לתקשורת טריות המכילה 0.5 μl / מיליליטר calcein AM וμl / מיליליטר ethidium homodimer 2 (ערכת LIVE / DEAD הכדאיות מן Invitrogen) וצלמתי מתחת ניגוד שלב וקרינה ב10X הגדלת שימוש ניקון Eclipse Ti 2000. MSCs לא הצליחו לדבוק בהידרוג unfunctionalized PEG (איור 6 א), אלא על הכללת RGD פפטיד הידבקות התא הם היו מסוגלים לדבוק והתפשטו על פני השטח הידרוג&#39;ל (איור 6). תמונות חיות / DEADהוצג אינו מייצג את יכולת הקיום של אוכלוסיית MSC זרע, כMSCs הם תאי הידבקות תלויה שלהתנתק ממשטח ג&#39;ל עם מוות ויוסרו במהלך תהליך העברת תקשורת, וכתוצאה מכך האינפלציה מלאכותית של כדאיות תא זרע. במקום זאת, תמונות הניאון נועדו לסמן בין תאים חסיד ושינויים קטנים בטופולוגיה הידרוג&#39;ל, אשר יכול להיות קשה תחת בניגוד שלב לבד. באופן מעניין, תאי nonspread זורעים על ג&#39;לי PEG רק כתם חיובי עבור שניהם AM calcein וhomodimer ethidium, מצביעים על כך שהתאים מתים בזמן ההדמיה. אחד היתרונות הרבים להידרוג PEG הוא הטבע מתכונן מאוד שלהם. שינוי האיפור הספציפי של הידרוג&#39;ל PEG מאפשר חוקרים רמה גבוהה של שליטה על מאפיינים כגון מודול אלסטיות. כפי שמודגם באיור 7, שניהם במשקל מולקולרי PEG (איור 7 א) ואחוז המשקל ( <stronאיור 7) ידועים g&gt; כדי לשלוט בגודל הידרוג&#39;ל רשת (ξ) וקשיחות הידרוג&#39;ל תוצאה ולשחרר שיעור של תרופות במארז. זה הודגם על ידי הפקת הידרוג עם PEGDM משקל מולקולרי שונה, וחוקר את מודול תוצאת הידרוג&#39;ל וגודל רשת (איור 8). כל הידרוג יוצרו עם 10 WT% PEGDM ליניארית ב-PBS, עם LAP 0.05% WT כphotoinitiator. 40 μl של פתרון מבשר הידרוג&#39;ל היה ב 1 מיליליטר מזרקים עם הטיפים מנותקים, ונחשף ל365 UV ננומטר אור ב2 mW / 2 סנטימטר עבור 10 דקות כדי ליצור הידרוג, לייצר גיאומטריות גליליות כ 5 מ&quot;מ בקוטר 2 מ&quot;מ בגובה . ג&#39;לים הורשו להתנפח PBS במשך 2 ימים לפני בדיקות מכאניות. מודולוס הידרוג&#39;ל נקבע באמצעות QT MTS / 5 עם 5 N תא עומס תוך דחיסה בין 5 ל 10% מגובה הידרוג&#39;ל ראשוני בשיעור של 0.1 מ&quot;מ / שנייה. לאחר בדיקה מכאנית הושלמה, גודל רשת נקבע על ידי מדידת mas הידרוג&#39;לים מראש (ים M) ולאחר (ז ד) 24 שעות של lyophilization באמצעות משוואת פלורי-Rehner כמפורט בפרק הדיון, עם חישובים שבוצעו בMATLAB. כהשערה, להגדיל את המשקל המולקולרי של PEG macromer גרם לעלייה בגודל רשת הידרוג&#39;ל (איור 8 א) וירידה בהידרוג&#39;ל נוקשות (איור 8 ב). גודל רשת הידרוג&#39;ל ונוקשות ג&#39;ל תוצאה גם יכולים להיות נשלטו על ידי שינוי אחוז משקל PEG. הידרוג יוצרו עם WT% משתנים של יניארי 10 kDa PEGDM, וקשיחות הידרוג&#39;ל וגודל רשת נקבעו כמתואר (איור 9) בעבר. כפי שהומחש באיור 7, הגדלת WT% PEG גורם לירידה משמעותית בגודל רשת (איור 9 א) ועלייה בהידרוג&#39;ל נוקשות (איור 9 ב). הידרוג המכיל אלבומין במארז סרום שור (BSA) נוצרו באמצעות molecula משתנהr PEG משקל (2, 10, ו20 KDA). כל הידרוג יוצרו עם PEGDM 10 WT% בPBS המכיל 50 מיקרוגרם / מיליליטר BSA, כפי שתואר באיור 6. ג&#39;ל הודגרו ב 1 מיליליטר PBS על 37 מעלות צלזיוס, והועבר לPBS הטרי בכל נקודת זמן. BSA פורסם היה לכמת באמצעות assay ברדפורד מThermo Scientific. גודל רשת הידרוג&#39;ל נקבע כאמור לאיור 8. כפי שמודגם באיור 7 א, שחרור BSA מתרחש במהירות רבה יותר מהידרוג נוצר באמצעות PEGDM משקל המולקולרי גבוה יותר, כתוצאה מגודל הרשת הגדולה יותר בתוך הידרוג&#39;ל (איור 10). <img alt="איור 4" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig4.jpg" width="500px" /> איור 4. 1 H-NMR הנציג של 2 kDa יניארי PEGDM פונקציונליות תוך שימוש בשיטה בסיוע המיקרוגל. Functionalization אחוזים יכול להיות ca<html> lculated מבוסס על ציין:. יחס תיאורטי של פרוטוני methacrylate מסוף (a, b ו-c) לפרוטונים PEG המרכזיים (ד) <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig4highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> <img alt="איור 5" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig5.jpg" width="500px" /> איור 5. MALDI-TOF נציג GKRGDSG פפטיד () לפני (ב &#39;) לאחר functionalization תוך שימוש בשיטה בסיוע המיקרוגל. שימו לב ששיא המשקל המולקולרי נצפה לאחר functionalization מתרחש ב744 g / mol, המשקל הצפוי של פפטיד methacrylamide פונקציונליות (676 +68 G / mol) ולא במשקל המולקולרי הצפוי של פפטיד פונקציונליות של האו&quot;ם (676 g / mol). <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig5highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> gether.within-page = &quot;תמיד&quot;&gt; <img alt="איור 6" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig6.jpg" width="500px" /> איור 6. לעומת זאת נציג שלב (משמאל) וLIVE / DEAD (ירוק / אדום) תמונות ניאון (מימין) של MSCs תרבית על ג&#39;לי) PEG לבד ו-B) ג&#39;לי המכיל PEG 0.5 מ&quot;מ methacrylamide GKRGDSG פונקציונליות. MSCs אינו מסוגלים לדבוק ולהתפשט על ג&#39;לי PEGDA לבד, אלא על שילוב של RGD פפטיד הידבקות תא, מסוגל לדבוק והתפשטו על פני השטח הידרוג&#39;ל. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig6highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> <img alt="איור 7" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig7.jpg" width="500px" /> איור 7. א) PEG אחוז במשקל במשקל מולקולרי PEG ו-B) המשמש ליצירת רשתות הידרוג&#39;ל משפיע על גודל רשת הידרוג&#39;ל (_8 ;) וקשיחות הידרוג&#39;ל תוצאה ולשחרר שיעור של תרופות במארז.) הגדלת משקל מולקולרי PEG (משמאל לימין) באחוז משקל הקבוע מגדילה את גודל רשת הידרוג&#39;ל, הפחתת הידרוג&#39;ל נוקשות ולהגדיל את קצב שחרור תרופה. ב &#39;) הפחתה במשקל האחוז של PEG (משמאל לימין) משמש ליצירת הידרוג מגדיל גודל רשת הידרוג&#39;ל, באופן דומה הפחתת הידרוג&#39;ל נוקשות והגברת קצב שחרור תרופה (לא בקנה מידה). <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig7highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> <img alt="איור 8" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig8.jpg" width="500px" /> איור 8. א) מגדילה גודל Mesh ו-B) הידרוג&#39;ל קשיחות יורדת עם הגדלת משקל מולקולרי של macromer PEG. N = 10 ברים שגיאה, = SEM, *** p &amp;60 #; 0.001 ידי כיוון אחד ANOVA עם מבחן post hoc-HSD של Tukey. כל הניתוחים הסטטיסטיים בוצעו באמצעות פריזמה 5. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig8highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> <img alt="איור 9" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig9.jpg" width="500px" /> איור 9. א) Mesh ירידות גודל ו-B) עליות נוקשות הידרוג&#39;ל עם PEG WT% גובר. N = 9-10, ברים שגיאה = SEM, ** p &lt;0.01, *** p &lt;0.001 ידי בכיוון אחד ANOVA עם HSD של Tukey פוסט מבחן הוק. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig9highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a> <img alt="איור 10" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50890/50890fig10.jpg" width="500px" /> איור 10. שחרורו של encaשחרור BSA אלבומין מודל psulated שור תרופה בסרום (BSA) מהידרוג נוצר באמצעות 2 kDa, 10 kDa, 20 משקל מולקולרי PEG kDa. מתרחש במהירות רבה יותר מהידרוג נוצר באמצעות משקל מולקולרי PEGDM גבוה יותר, כתוצאה מגודל הרשת הגדולה יותר בתוך הידרוג&#39;ל . n = 6, ברים שגיאה = SEM. BSA% שוחרר הוא שונה באופן משמעותי (p &lt;0.0001) בין כל שלוש הקבוצות בכל נקודה מלבד t = 1 ו2.5 שעה כאשר השחרור מ2 ו10 ג&#39;לי kDa הם שווה ערך, על ידי דו כיוונית חוזרים-אמצעי ANOVA עם Bonferroni זמן פוסט הוק מבחן. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50890/50890fig10highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</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

בסרטון זה ידגים שיטה מהירה, יעילה לmethacrylate פולי (אתילן גליקול), המאפשר polymerizations שרשרת וסינתזת הידרוג&#39;ל. זה ידגים כיצד להציג את פונקציות methacrylamide דומות לפפטידים, שיטות אנליטיות נפוצות פרטים כדי להעריך את יעילות functionalization, לספק הצעות לפתרון בעיות ושינויים מתקדמים, ולהדגים טכניקות אפיון הידרוג&#39;ל טיפוסיות.

Functionalization בסיוע מיקרוגל של פולי (אתילן גליקול) ופפטידים על השרף לשימוש בPolymerizations שרשרת וגיבוש Hydrogel

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

מיקרוגל בסיוע תגובות Dehydrogenative intramolecular דילס-Alder לסינתזה של Naphthalenes הפונקציונלי / צבעי 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

היווצרות של מבני Biomolecular הוזמנו על ידי ההרכבה העצמית של פפטידים קצרים

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

הכנה של חלקיקי סיליקה באמצעות חומצה קטליזה בסיוע מיקרוגל

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 אתילן באמצעות כורי לחץ מקבילים וניתוח קינטי של העברת פלמור שרשרת

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

סינתזה, אפיון, ואת Functionalization של תקליטורים היברידי Au / ו Au / ZnS Core / Shell חלקיקים

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

סיר אחד בסיוע מיקרוגל ההמרה של חנקת Anomeric-אסטרים 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

Functionalization פני השטח של מסגרות מתכת-אורגנית להתנגדות לחות משופר

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

הפחתת הדלק של ווילו ווד על ידי מיקרוגל טמפרטורה נמוכה בסיוע הידרותרמי פחמון

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

סידן קרבונט היווצרות בנוכחות של תוספים Biopolymeric

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

הכנת בעזרת מיקרוגל של 1-Aryl-1H-קורטידול-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 ...