Name: synthesis of strong adhesive hydrogel, gelatin o-nitrosobenzaldehyde
Uploaded: 2022-11-11T14:50:00
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C57BL/6 마우스는 Zhejiang University School of Medicine, Sir Run Run Shaw Hospital에서 구입하였다. 뉴질랜드 토끼는 절강 대학교에서 구입했습니다. 동물들은 자연의 빛-어둠 주기 조건에서 유지되었고 음식과 식수를 자유롭게 제공받았습니다. 모든 실험 절차는 NIH Guide for the Care and Use of Laboratory Animals(SRRSH202107106)를 준수하는 Zhejiang University Ethics Committee 표준 지침(ZJU20200156) 및 Zhejiang University School of Medicine Sir Run ...

<ol>
	<li>Tam, R. Y., Smith, L. J., Shoichet, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineering+cellular+microenvironments+with+photo-+and+enzymatically+responsive+hydrogels:+toward+biomimetic+3D+cell+culture+models.">Engineering cellular microenvironments with photo- and enzymatically responsive hydrogels: toward biomimetic 3D cell culture models.</a> Accounts of Chemical Research. 50 (4), 703-713 (2017).</li><li>Xu, X., 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=Bioadhesive+hydrogels+demonstrating+pH-independent+and+ultrafast+gelation+promote+gastric+ulcer+healing+in+pigs.">Bioadhesive hydrogels demonstrating pH-independent and ultrafast gelation promote gastric ulcer healing in pigs.</a> Science Translational Medicine. 12 (558), (2020).</li><li>Zheng, J., 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=Directed+self-assembly+of+herbal+small+molecules+into+sustained+release+hydrogels+for+treating+neural+inflammation.">Directed self-assembly of herbal small molecules into sustained release hydrogels for treating neural inflammation.</a> Nature Communications. 10 (1), 1604 (2019).</li><li>Seif-Naraghi, S. B., 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=Safety+and+efficacy+of+an+injectable+extracellular+matrix+hydrogel+for+treating+myocardial+infarction.">Safety and efficacy of an injectable extracellular matrix hydrogel for treating myocardial infarction.</a> Science Translational Medicine. 5 (173), (2013).</li><li>Mao, Q., 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=GelNB+molecular+coating+as+a+biophysical+barrier+to+isolate+intestinal+irritating+metabolites+and+regulate+intestinal+microbial+homeostasis+in+the+treatment+of+inflammatory+bowel+disease.">GelNB molecular coating as a biophysical barrier to isolate intestinal irritating metabolites and regulate intestinal microbial homeostasis in the treatment of inflammatory bowel disease.</a> Bioactive Materials. 19, 251-267 (2022).</li><li>Nan, J., 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+highly+elastic+and+fatigue-resistant+natural+protein-reinforced+hydrogel+electrolyte+for+reversible-compressible+quasi-solid-state+supercapacitors.">A highly elastic and fatigue-resistant natural protein-reinforced hydrogel electrolyte for reversible-compressible quasi-solid-state supercapacitors.</a> Advanced Science. 7 (14), 2000587 (2020).</li><li>Matsumoto, K., Sakikawa, N., Miyata, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermo-responsive+gels+that+absorb+moisture+and+ooze+water.">Thermo-responsive gels that absorb moisture and ooze water.</a> Nature Communications. 9 (1), 2315 (2018).</li><li>Liu, R., 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=resilient,+adhesive,+and+anti-freezing+hydrogels+cross-linked+with+a+macromolecular+cross-linker+for+wearable+strain+sensors.">resilient, adhesive, and anti-freezing hydrogels cross-linked with a macromolecular cross-linker for wearable strain sensors.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 13 (35), 42052-42062 (2021).</li><li>Hong, Y., 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+strongly+adhesive+hemostatic+hydrogel+for+the+repair+of+arterial+and+heart+bleeds.">A strongly adhesive hemostatic hydrogel for the repair of arterial and heart bleeds.</a> Nature Communications. 10 (1), 2060 (2019).</li><li>Yang, Y., 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=Tissue-integratable+and+biocompatible+photogelation+by+the+imine+crosslinking+reaction.">Tissue-integratable and biocompatible photogelation by the imine crosslinking reaction.</a> Advanced Materials. 28 (14), 2724-2730 (2016).</li><li>Ofner, C. M., Bubnis, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+and+swelling+evaluations+of+amino+group+crosslinking+in+gelatin+and+modified+gelatin+matrices.">Chemical and swelling evaluations of amino group crosslinking in gelatin and modified gelatin matrices.</a> Pharmaceutical Research. 13 (12), 1821-1827 (1996).</li><li>Zhang, Y., 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+long-term+retaining+molecular+coating+for+corneal+regeneration.">A long-term retaining molecular coating for corneal regeneration.</a> Bioactive Materials. 6 (12), 4447-4454 (2021).</li><li>Liang, Y., Li, Z., Huang, Y., Yu, R., Guo, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dual-dynamic-bond+cross-linked+antibacterial+adhesive+hydrogel+sealants+with+on-demand+removability+for+post-wound-closure+and+infected+wound+healing.">Dual-dynamic-bond cross-linked antibacterial adhesive hydrogel sealants with on-demand removability for post-wound-closure and infected wound healing.</a> ACS Nano. 15 (4), 7078-7093 (2021).</li></ol>

접착 재료는 새로운 종류의 재료입니다. 점점 더 많은 연구자들이 다양한 유형의 접착 재료의 합성에 전념하고 있으며 생명 공학, 조직 공학, 재생 의학 및 기타 분야에서 응용 분야를 찾기 위해 노력하고 있으며 최근 몇 년 동안 활발한 발전을 이끌었습니다. 접착 재료의 강한 접착력에 초점을 맞추는 것 외에도 연구자들은 주사 가능성, 자가 치유, 지혈, 항균, 제어 제거 등과 같은 다른 특성에도 ...

하이드로겔은 물이 팽윤되어 형성된 3차원 폴리머의 일종입니다. 특히, 세포외기질 유래의 하이드로젤은 우수한 생체적합성 및 치료효과로 인해 생합성 및 재생의학 분야에서 널리 사용되고 있다1. 하이드로겔은 위궤양, 신경염, 심근경색 2,3,4 및 기타 질환의 치료에 대해 보고되었다. 또한, 젤라틴-NB가 염증성 염증성 장 질환(IBD)의 결과를 촉진할 수 있음이 입증되었습니다5. 전통적인 하이드로겔에는 젤란검, 젤라틴, 히알루론산, 폴리에틸렌글리콜(PEG), 층상, 소수성/친수성, 알지네이트/폴리아크릴아미드, 이중 네트워크 및 다양쪽성 하이드로겔6이 포함되며, 이들 모두는 우수한 조직적합성 및 기계적 특성을 가지고 있다. 그러나 이러한 전통적인 하이드로겔은 환경의 습기와 공기에 취약합니다. 장시간 공기에 노출되면 물이 없어지고 건조해집니다. 장시간 물에 담그면 물을 흡수하고팽창하여 7, 따라서 유연성과 기계적 기능이 감소합니다. 또한, 종래의 하이드로겔의 조직 부착을 유지하는 것은 주요한 과제이다8.
이를 바탕으로 생물학적 젤라틴을 NB로 변형하여 형성된 새로운 하이드로겔인 나노스케일 하이드로겔 젤라틴-NB를 설계하고 합성했습니다(그림 1). NB는 조직 상의 -NH2 에 대한 강한 접착 능력을 가지며, 이는 많은 수의 C=N 결합을 형성할 수 있고, 따라서 하이드로겔-조직 계면의 접착성을 증가시킨다. 이 강한 접착력은 하이드로겔을 조직 표면에 단단히 부착시켜 나노 수준의 분자 코팅을 형성할 수 있습니다. 연구팀의 이전 연구에서, 이러한 종류의 변형된 하이드로겔 코팅이 조직 접착력을 향상시킨다는 것이 확인되었다9; 각막 및 장 장기 및 조직에 안정적으로 부착할 수 있으며 항염, 장벽 격리 및 재생 촉진 역할을 합니다. 목표는 젤라틴-NB의 특정 합성 과정을 여기에 자세히 소개하여 젤라틴-NB가 손상 복구의 더 많은 시나리오에 적용될 수 있도록 하는 것입니다. 또한, 우리는 다른 연구자들이 더 많은 응용 시나리오에 적합하도록 이 재료의 특성을 더욱 강화하고 확장할 것을 권장합니다.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1-(3Dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodimide hydrochloride (EDC)</td>
			<td>Aladdin</td>
			<td>L287553</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-Hydroxy-3-(methoxy-D3) benzaldehyde</td>
			<td>Shanghai Acmec Biochemical Co., Ltd</td>
			<td>H946072</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DCM</td>
			<td>Aladdin</td>
			<td>D154840</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichloromethane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>270997</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethyl sulfoxide (DMSO)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>20-139</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>dimethylformamide (DMF)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>PHR1553</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>gelatin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>1288485</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>magnesium sulfate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M7506</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MeOH</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>1424109</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>methyl 4-(4-formyl-2-methoxyphenoxy methoxyphenyl) butanoic acid methyl ester</td>
			<td>chemsrc</td>
			<td>141333-27-9</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>methyl 4-bromobutyrate</td>
			<td>Aladdin</td>
			<td>M158832</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaBH4</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>215511</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-hydroxysuccinimide (NHS)</td>
			<td>Aladdin</td>
			<td>D342712</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>nitric acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>225711</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>potassium carbonate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>209619</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SEM (Nova Nano 450)</td>
			<td>Thermo FEI</td>
			<td>17024560</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>THF/EtOH</td>
			<td>Aladdin</td>
			<td>D380010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>trifluoroacetic acid (TFA)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>8.0826</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis of strong adhesive hydrogel, gelatin o-nitrosobenzaldehyde

접착 재료는 생물 의학 및 조직 공학 분야에서 널리 사용되는 생체 재료가되었습니다. 이전 연구에서 우리는 주로 조직 재생에 사용되며 각막 손상 및 염증성 장 질환의 동물 모델에서 검증된 새로운 물질인 젤라틴 o-니트로소벤즈알데히드(젤라틴-NB)를 제시했습니다. 이것은 생물학적 젤라틴을 o-니트로소벤즈알데히드(NB)로 변형하여 형성된 새로운 하이드로겔입니다. 젤라틴-NB는 NB-COOH의 카르복실기를 활성화하고 1-(3-디메틸아미노프로필)-3-에틸카르보디이미드 염산염(EDC) 및 N-히드록시숙신이미드(NHS)를 통해 젤라틴과 반응시켜 합성되었습니다. 얻어진 화합물을 정제하여 최종 생성물을 생성하고, 이는 적어도 18개월 동안 안정하게 저장될 수 있다. NB는 조직 상의 -NH2 에 대해 강한 접착력을 가지며, 이는 많은 C=N 결합을 형성할 수 있고, 따라서 조직 계면에 대한 젤라틴-NB의 접착을 증가시킨다. 제조 공정은 NB-COOH 기의 합성, 기의 변형, 젤라틴-NB 화합물의 합성 및 정제를 위한 단계를 포함한다. 목표는 젤라틴-NB의 특정 합성 과정을 자세히 설명하고 손상 복구에 젤라틴-NB를 적용하는 것을 입증하는 것입니다. 또한, 이 프로토콜은 보다 적용 가능한 시나리오를 위해 과학계에서 생산한 자료의 특성을 더욱 강화하고 확장하기 위해 제시됩니다.

도 2A 는 젤라틴-NB의 합성에 관여하는 주요 화학 반응의 개략도를 보여주며, 이는 NB 그룹을 젤라틴에 접목함으로써 조직 통합을 촉진한다. 도 2B 는 젤라틴-NB 하이드로겔의 O-니트로벤젠이 UV 조사 직후 NB기로 전환된 후 활성 알데히드기가 아미노기와 가교되어 쉬프 염기를 형성할 수 있음을 보여준다. 도 2C 는 NB 기의 상이한 비율?...

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여기에 제시된 프로토콜은 강력한 접착성 하이드로겔 젤라틴 o-니트로소벤즈알데히드(젤라틴-NB)의 합성을 보여줍니다. Gelatin-NB는 빠르고 효율적인 조직 접착 능력을 가지고 있어 상처 표면을 보호하기 위해 강력한 물리적 장벽을 형성할 수 있으므로 부상 복구 생명 공학 분야에 적용될 것으로 기대됩니다.

강력한 접착력 하이드로겔, 젤라틴 O-니트로소벤즈알데히드의 합성

Adhesive materials have become popular biomaterials in the field of biomedical and tissue engineering. In our previous work, we presented a new material - ...

우리의 프로토콜은 새로운 접착 하이드로겔인 젤라틴 o-니트로소벤즈알데히드의 합성을 자세히 설명합니다. 주로 하이드로겔의 접착력을 극대화하는 방법의 문제를 해결합니다. 우리의 기술에서는, 수소에 있는 화학물질 그룹은 이렇게 변형됩니다, 따라서 가까운 구부리고 주의를 달성하기 위하여 동물 조직 표면에 화학 그룹을 가진 화학 반응의 활동이 있습니다.우리의 기술에 의해 합성된 제품은 동물 조직의 표면에 강한 장기적 관심을 유지할 수 있으므로 손상 복구 및 조직 재생을 효과적으로 촉진합니다. 이 방법은 생물 시스템의 손상을 포함하여 재생 의학에 대한 통찰력을 제공 할 수 있습니다. 우리는 이전에 각막 손상 및 IBD에서 이 방법으로 합성된 제품의 적용을 보고했습니다.시작하기 위해, 원고에 설명 된대로 제조 된 화합물을 40 밀리리터의 N, N- 디메틸 포름 아미드에 용해시키고 상온에서 16 시간 동안 교반한다. 그런 다음 섭씨 0 도의 물 200 밀리리터를 혼합물에 첨가하고 혼합물을 침전시켜 조 생성물을 얻는다. 조 생성물을 N, N- 디메틸 포름 아미드에 반복적으로 용해시킨 다음 5 사이클 동안 침전시킨다.조생성물을 침전시킨 후, 이를 섭씨 80도에서 2시간 동안 건조시켜 초기 생성물을 얻었다. 70 % 질산의 예냉 용액에 메틸 4- 부타 노 에이트 9.4g을 천천히 첨가하여 메틸 4- 부탄산 메틸 에스테르의 입소 치환을 수행하고 섭씨 영하 2도에서 3 시간 동안 교반한다. 그런 다음 혼합물을 침전시킵니다.섭씨 0도의 물 200ml로 여과하고 N, N-디메틸포름아미드로 정제하여 고체 생성물을 침전시킵니다. 고체 생성물을 섭씨 90도에서 트리플루오로아세트산으로 가수분해하고 오븐에서 건조하기 전에 회전 증발기에 넣습니다. 중간 생성물을 테트라 하이드로 푸란에 용해시킨 후, 섭씨 0도에서 천천히 1.43 그램의 수소화 붕소 나트륨을 첨가한다.3시간 후 진공 상태에서 모든 용매를 제거하고 잔류물을 일대일 물/디클로로메탄 용액에 현탁합니다. 디클로로메탄을 준비하여 유기층을 제거하면서 수성층으로부터 생성물을 추출하고 황산마그네슘으로 건조시킨다. 그런 다음 디클로로메탄 메탄올을 10:1 비율로 사용하는 실리카겔 컬럼 크로마토그래피로 조 생성물을 정제합니다.마지막으로, 5.31 그램의 비교적 순수한 황색 분말 NB 카르복시를 얻는다. 5 그램의 젤라틴을 100 밀리리터의 탈 이온수에 용해시켜 균질 한 젤라틴 용액을 제조하고 한 배치의 변형을 위해 섭씨 37도에서 보관한다. 원고에 기술된 바와 같이 공급비를 정의한 후, 1, 060 밀리그램의 NB 카르복시를 5 밀리리터의 디메틸 설폭사이드에 용해시킨다.NB 카르복시의 카르복실기를 활성화시키기 위해, 746 밀리그램의 1-3-에틸카르보디미드 염산염을 NB 카르복시 메틸술폭사이드 용액에 첨가하고 5분 동안 교반한다. 1-3-에틸카르보디미드 염산염이 용해된 후 448mg의 N-하이드록시석신이미드를 넣고 5분 동안 저어줍니다. 적하 깔때기를 사용하여 분당 0.5ml의 속도로 혼합물을 용해된 젤라틴 용액에 넣고 격렬하게 저어주면서 섭씨 45도에서 4시간 동안 반응시킵니다.적어도 3일 동안 과량의 탈이온수에 대해 젤라틴 NB 용액을 투석한 후, 이를 수집, 동결 및 동결건조하여 젤라틴-NB 폼을 얻었다. 추가 사용을 위해 거품을 어두운 곳에서 건조시키는 곳에 보관하십시오. 동결 건조 젤라틴-NB 폼을 사용 직전에 섭씨 37도의 탈이온수에 녹입니다.손상된 각막 표면의 SEM 이미지를 얻어 젤라틴과 젤라틴-NB-4 단백질이 코팅된 각막 표면의 형태가 각막 표면에 안정적으로 부착되어 있음을 보여줍니다. 그러나 아무것도 또는 젤라틴으로 치료하지 않은 손상된 각막 표면은 매끄럽게 보입니다. 젤라틴 및 젤라틴-NB 분자 코팅에 의해 표지된 마우스 결장 표면의 형광 이미지는 형광 표지된 젤라틴-NB가 장 조직에 부착되어 치밀한 코팅을 형성하는 능력을 가지고 있음을 보여줍니다.그러나 젤라틴 그룹의 형광 강도는 매우 약하여 장벽에 단단히 부착되지 않음을 나타냅니다. 0시간 및 24시간에서 라벨 젤라틴 및 젤라틴-NB 분자 코팅 처리된 아민화 플레이트의 형광 이미지는 둘 다 초기에 플레이트에 부착될 수 있음을 보여줍니다. PBS를 붓고 24시간 동안 4시간마다 아민화된 플레이트를 교체한 후 젤라틴-NB만이 강한 형광을 유지하여 강하게 접착됨을 나타냅니다.젤라틴-NB-4 결합의 X선 광자 분광법은 각막 표면과 젤라틴으로 처리된 표면의 스펙트럼이 동일하다는 것을 입증했습니다. 그러나 400 전자 볼트에서 추가 피크가 나타나며, 이는 UV 활성화 젤라틴-NB로 처리한 후 조직에 많은 CN 결합이 형성됨을 나타냅니다. 기억해야 할 가장 중요한 점은 다양한 적용 조건에서 젤라틴-NB를 합성할 때 최상의 주의 효과를 탐색하기 위해 실험 전 FR 기울기를 설정해야 한다는 것입니다.이 기술은 생합성 및 재생 의학을 개발할 수 있는 길을 열 수 있습니다. 연구원은 비디오를 참조하여 생물 의학적 요구 사항을 충족하도록 그룹을 수정할 수 있습니다.

Research

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