Regenerativ medicin
Vårt projekt
Injicerbara hydrogeler som bärare av bioterapeutika för in vivo benregenerering
Figur ovan: Representativ perifer CT som indikerar benbildning med BMP-2 laddad hydrogel efter 8 veckor i råttkalvaria. (a) subperiosteal injektion utan rhBMP-2; (b) subperiosteal injektion med 5 µg/ml rhBMP-2; (c) subperiosteal injektion med 150 µg/ml rhBMP-2; (d) subkutan injektion med 150 µg/ml rhBMP-2. Pilar indikerar platsen för nybildat ben.
Tredimensionella (3D) ställningar används ofta inom vävnadsteknik, som har en mycket porös struktur som tillåter inkapsling av celler och diffusion av biomolekyler, syre och näringsämnen. Dessa byggnadsställningar är normalt utformade för att ha mekaniska egenskaper som efterliknar den faktiska mikromiljön in vivo där celler interagerar. I vår forskning validerar vi potentialen hos kemiskt tvärbundna hydrogeler för in vivo leverans av kliniskt använt protein. Rekombinant humant benmorfogenetiskt protein 2 (rhBMP-2) är en FDA-godkänd tillväxtfaktor som inducerar differentiering av stamceller och progenitorceller mot benvävnaden. Detta protein hade emellertid en mycket kort halveringstid med t1/2 = 6,7 min i icke-humana primater efter IV-administrering. Vår forskning är inriktad på att designa material som kan förbättra BMP-2-stabiliteten och bioaktiviteten. En sådan strategi skulle möjliggöra reducering av dosen, vilket kommer att mildra de dosberoende negativa biverkningarna av sådana proteiner. Vi har nyligen visat att genom att konstruera de HA-baserade hydrogelerna med surt pH (pH ≈ 4,5) ökar Van der Waals interaktioner med proteinet signifikant, även efter neutralisering av hydrogelen under fysiologiska förhållanden. Sådan stabilisering av rhBMP-2 kontrollerar inte bara dess frisättning utan förbättrar också de farmakokinetiska och farmakodynamiska profilerna för läkemedelsmolekylerna.
Publikationer
- Yan, H. J.; Casalini, T.; Hulsart-Billström, G.; Wang, S.; Oommen, O. P.; Salvalaglio, M.; Larsson, S.; Hilborn, J.; Varghese, O. P. Synthetic design of growth factor sequestering extracellular matrix mimetic hydrogel for promoting in vivo bone formation. Biomaterials 2018, 161, 190-202. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961218300619
- Kisiel, M.; Ventura, M.; Oommen, O. P.; George, A.; Walboomers, X. F.; Hilborn, J.; Varghese, O. P. Critical assessment of rhBMP-2 mediated bone induction: An in vitro and in vivo evaluation. J. Control. Release 2012, 162, 646-653. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168365912006141
- Martínez-Sanz, E.; Ossipov, D. A.; Hilborn, J.; Larsson, S.; Jonsson, K. B.; Varghese, O. P. Bone reservoir: Injectable hyaluronic acid hydrogel for minimal invasive bone augmentation. J. Control. Release 2011, 152, 232-240. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168365911000873