¿Cuál es el uso del hidrogel de ácido hialurónico en la reparación de tejidos?

1 introducción

El ácido hialurónico (HA), también conocido como ácido hialurónico, es un glucosaminoglicano lineal cargado negativamente formado por lunUnión alternativunde ácido glucurónico y glucosamina como unidades de disacárido [1]. Como componente principal de la matriz extracelular,El ácido hialurónico se encuentra en casi todos los tejidos de los mamíferos[2]. El ácido hialurónico es principalmente reconocido por receptores como CD44 y RHAMM,que activlas vías de señalización intracinvolucradas en las respuestas inflamatorias y la regeneración tisular [3]. El ácido hialurónico de diferentes pesos moleculares tiene diferentes funciones.

Ácido hialurónico de bajo peso molecularJuega un papel pro-angiogénico y pro-inflam: la promoción de la angiogénesis está relacionado cella activación de la vía de señalización MAPK/ERK, que conduce a la activación de ERK1/2 y el aumenade la migración de células endoteli; El papel pro-inflamatorio se debe al hecho de que el ácido hialurónico de bajo peso molecular participa en el reconocimiento del TLR de la respuesta inmune innata por señales endógenas de peligro, y se une en primer lugar al receptor TLR,desencadenla reacción en cascada de señalización y por lo tanto la producción de citocinas pro-inflamatorias.

Desencadena la producción de citocinas y quimiocpro-inflam, y luego activa macrófagos e induce la maduración de células dendríticas, ejerciendo así un efecto pro-inflamatorio [4-5].Ácido hialurónico de alto peso molecularTiene propiedades angiogénicas y antiinflam: la angiogénesis se inhial inhibir la expresión de genes de respuesta temprana de las células endoteli(por ejemplo, c-fos, c-jun y Krox-20)[6]; Los efectos antiinflamatorios se deben al hecho de que el ácido hialurónico de alto peso molecular actúa como un inhibide la inflamación para inhibila señalización TLR2, y la capa delgada de la estructura que forma recluta las células inflamatorias a un estado inactivo inhibiendo así el proceso inflamgeneral. Su estructura de capa delgada recluta células inflamatorias y las mantiene inactivas, inhibiendo así todo el proceso inflam[7].

Los hidrogeles son una clase de productos de ingeniería tisular con una estructura tridimensional en forma de red, cuyos poros internos permiten la entrada y adhesión de células vivas, así como el intercambio de gases, nutrientes y metaboli, y son adecuados para la reparación del daño tisular y la regulación del comportamiento celular [8]. Los hidrogeles de ácido hialurónico pueden ser preparados a partir de polímeros naturales, polímeros sintéticos o complejos de los dos de acuerdo a las necesidades realesHidrogeles de ácido hialurónicoHansido ampliamente utilizados en el campo de la ingeniería de tejidos debido a su buena biocompatibilidad, bioactividad y modificabilidad [9].

Hidrogeles de ácido hialurónicoSon ampliamente utilizados en ingeniería de tejidos debido a su biocompatibilidad, bioactividad y modificabilidad [9], y el grupo carboxilo de las moléculas de ácido hialurónico puede ser completamente Ionia pHfisiológico, lo que los hace altamente hidrófilos y retenen agua, y permite la formación de hidrogeles mucoadhesivos incluso a bajas concentraciones [1]. En los últimos años, la reparación de tejidos utilizando hidrogel de ácido hialurónico como material de soporte se combina a menudo con el trasplante exógeno de células madre y la regulación del microentorno tisular para simular completamente el entorno fisiológico y movilizar la función regenerativa del organismo, lo que aporta un Ray de esperanza para la curación de lesiones tisular, y este documento se centra en las perspectivas de aplicación del hidrogel de ácido hialurónico en la reparación de la piel dañada, reparación ósea, Reparación de cartílago y reparación del sistema nervioso central.

2 hidrogel de ácido hialurónico y reparación de la piel

La piel es capaz de curarse en el caso de un trauma menor, pero cuando el trauma excede el efecto compensde la piel, es necesario intervenir de manera oportuna, especialmente para cerrar la herida, de lo contrario puede conducir a infección de la piel, inflamación excesiva y complicaciones, e incluso amenazar al paciente 's life [10]. El proceso de cicatride una herida se divide en cuatro fases: hemostasia, inflamación, proliferación y remodelación, que involucra múltiples aspectos y es un proceso coordinado de proliferación celular, angiogénesis y deposición de matriz extracelular. El ácido hialurónico es un polisacárido natural producido por fibrobladurante la fase proliferativa de la cicatride heridas, que puede mediar la señalización celular para promover la migración celular [11].Hidrogeles a base de ácido hialurónicoNo sólo proporcionan un microambiente húmedo y relativamente cerrado, sino que también ayudan a la deposición de colágeno, tejido de granulación y formación de nuevos vasos sanguíneos, y promueven una rápida reepitelialización de la piel, lo que los convierte en vendajes ideales para heridas cutáneas [12].

Ácido hialurónicoHa sido ampliamente utilizado en la preparación de hidrogeles con diferentes funciones para satisfacer las necesidades de diferentes tipos de heridas de la piel, especialmente con la adición de antibacterianos, antiinflamatorios, pro-angiogénicos y otros ingredientes activos, que pueden promover más eficazmente la cicatride heridas. Los hidrogeles antimicrobianos de ácido hialurónico se pueden preparar mediante la combinación de polisacárinaturales antibactericomo el quitosano por un lado, y los ingredientes activos antibactericomo la nanoplata por otro lado [13-14]. Para heridas ya inflam, el tratamiento antiinflamatorio es necesario para promover la curación. El ácido hialurónico injercon ciclodextrina puede formar un nuevo tipo de hidrogel autocurativo con polietilenglicol de adamantano a través de la interacción sujeobjeto.

Al mismo tiempo, la cavidad hidrofóbica de ciclodextrina puede llevar la droga antiinflamhidrofóbica dexametasona para inhibila inflamación [15]. Los macrófagos pueden ser activados y polarien el fenopro-inflamatorio M1 y el fenoanti-inflamatorio M2, y una mayor polarización de los macrófagos hacia el fenom2 a través de la modde la inmunidad local se ha explorado como una estrategia terapéutica para promover la cicatride heridas. Saleh B et al [16] sintetiznanogeles para encapsulmir-223 mímicaa través de interacciones electrostáticas entre ácido hialurónico polietileneimina y ácido hialurónico polietietilenglicol. Los nanogeles de ácido hialurónico pueden atacar macrófagos inflama través de interacciones específicas entre CD44, un receptor de membrana altamente expresado en macrófagos, y también prolongar su tiempo de residencia en la circulación. miR-223Encapsulado en ácido hialurónicoLos nanogeles pueden reprogramar los macrófagos para combatir la inflamación y promover la cicatride heridas. El ácido oligohialurónico puede estimular la secreción del factor de crecimiento endotelial vascular (fcev) para desencadla formación de nuevos vasos sanguíneos, y Wang WangWanget al. [17] usaron ácido oligohialurónico para preparar hidrogeles de ácido hialurónico que responden al ph con propiedades proangigénicas.

3 hidrogeles de ácido hialurónico y reparación ósea

El pilar principal del tratamiento clínico del defecto óseo es la implantación de hueso autógeno o sustitutos óseos, los cuales se asocian con muchos riesgos como infección y rechazo inmune [18]. Idealmente, los sustitutos óseos deberían estar hechos de materiales biocompatibles que imiten la estructura, características y función del hueso natural, y la bioimpresión 3Des un método ideal para preparar hidrogeles biomiméticos. Los andamios de hidrogel cargados de células preparados con gelatina metacrilada y ácido hialurónico como tintas de impresión fueron capaces de mantener la integridad de la red de andamio y promover significativamente la formación de matriz ósea después de 28 d de incuben medio de inducde mineralización. La falta de propiedades mecánicas y osteoconductoras de los materiales impresos en 3Dpuede ser mejorada porAdición de partículas de hidroxiapatita a hidrogeles[19-20]. La aplicación de iones metálicos terapéuticos que pueden estimular la formación ósea local en hidrogeles libres de células también puede promover la regeneración ósea en el sitio previsto.

Zhang et al [21] prepararon aHidrogel nanocompuesto a base de ácido hialurónicoLas nanopartículas de bisfosfonato magnesio, que no sólo mejoraron la estructura de la red del hidrogel mediante el uso de nanopartículas con grupos de acrilato en la superficie como un agente multivalente reticuleficaz, sino que también promovió la mineralización del hidrogel y medió la liberación sostenida de Mg2+. Un hexapéptido miméwnt5a(péptido Foxy5) unido unhidrogeles de ácido hialurónico imimpresiona el microambiente de mejora ósea en las trabéculas mediante la activación de la señalización no clásica Wnt, lo que permite unlas MSCs para 'sentir' las fuerzas mecánicas y promover la osteogé[22]. La proteína morfogenética ósea 2 (BMP-2) se considera el factor de crecimiento de regeneración ósea más potente, pero es susceptible de degradación prematura en la práctica clínica. El ácido hialurónico tiene un grupo carboxilo, y mediante el ajuste del estado de protonde los residuos de ácido hialurónico ácido carboxílico en hidrogeles reticulcoval, las interacciones moleculares con BMP-2 se pueden utilizar para lograr la liberación inteligente de BMP-2 en los valores fisiológicos de pH [23].

4 hidrogel de ácido hialurónico y reparación de cartílago

Una vez que la enfermedad ósea afecta a las articulaciones, el daño del cartílago inevitablemente se produce. La regeneración y reparación del cartílago articular, que tiene una pobre capacidad de autorreparación, es extremadamente difícil, y una buena solución clínica es la aplicación de células madre mesenquimimales exógenas derivadas del cordón El cordón umbilical[24]. El ácido hialurónico está ampliamente presente en el cartílago articularLos hidrogeles de ácido hialurónico pueden promover la regeneración del cartílago[25]. Los hidrogeles de ácido hialurónico para la reparación del cartílago están sujetos a cargas mecánicas causadas por el paciente#39;s ejercicio durante un largo período de tiempo, y por lo tanto, sus propiedades mecánicas son muy exigentes. Los hidrogeles de ácido hialurónico reticulmicelar preparados por Ren et al [26] tienen una excelente rigidez y tenacidad, y son materiales prometedores para la reparación del cartílago. Los hidrogeles obtenidos por Kim et al [27] mediante la adición de nano-arcilla al ácido hialurónico modificado bis-fosfonato también tienen excelentes propiedades mecánicas. Los hidrogeles obtenidos por Kim et al [27] tienen excelentes propiedades mecánicas. Kim et al. [27] obtuvieron un hidrogel mediante la adición de nanoarcilla al ácido hialurónico modificado con bisfosfonato.

La artritis reumatoide, los tumores y otras enfermedades de las articulaciones pueden dañar el hueso osteocondral. El complejo proceso de reparación de cartílago osteocondral requiere la adición de otrosPrincipios activos para hidrogeles de ácido hialurónicoYang et al [28] utilizaron hidrogeles de ácido hialurónico combinados con icariina para promover no sólo el cartílago y la osteogénesis, sino también la reparación de la capa calcienvitro. Como el cartílago y el hueso subcondral tienen diferencias significativas en la composición química y el perfil biológico, Liu:et al. [29] prepararon un andamio osteocondral bifásico biomimético que puede promover la reparación del cartílago y del hueso subcondral, respectivamente. La capa de regeneración de cartílago contiene hidrogel de ácido hialurónico, que imita la composición del cartílago, mientras que la capa de regeneración ósea está impresa en 3D con bioink que contiene hidroxiapati, resultando en un andamio con excelentes propiedades mecánicas y una estructura porosa. Las capas de regeneración de cartílago y hueso se complementaron con diferentes inductores para regular la diferenciación de las MSCs en condrocitos y osteoblastos, respectivamente. Tanto en experimentos In vivo como In vitro, los andamios bifásicos osteocondrales biónicos han mostrado notables efectos en la regeneración osteocondral.

5 hidrogel de ácido hialurónico y reparación del sistema nervioso central

El sistema nervioso central (SNC), incluyendo la médula espinal y el cerebro, es difícil de regenerar después de una lesión debido a la inhibimicroambiental y la cicatriglial [30].Hidrogel de ácido hialurónicoPuede imitar la matriz extracelular del tejido nervioso natural y tender un puente sobre el sitio lesionado, lo cual es beneficioso para la reparación de la lesión del SNC. Al mismo tiempo, cargar el péptido de adhesión PPFLMLLKGSTR en hidrogel de ácido hialurónico puede promover significativamente el crecimiento de adhesión de las MSCs, y desempeñar el papel de las MSCs en la compensación de las neurony neurotrofinas dañadas, logrando así una reparación más eficaz del tejido de la médula espinal [31]. Las células progenitneuren la región subventricular proliferen en grandes números después de un accidente cerebrovascular, pero no migran al sitio del accidente cerebrovascular, lo que significa que el reclutamiento endógeno de células progenitneuren el sitio de la lesión es una manera más eficaz que la inyección de células madre exógenas directamente a través de hidrogel.

elÁcido hialurónico inyectableEl hidrogel de partículas preparado por Nih et al [32] puede entregar el factor de crecimiento nervioso a través del ácido hialurónico, yal mismo tiempo, las partículas son analizadas entre sí in situ para formar un andamio monolítico micropor, que puede mediar la rápida migración de las células progenitneuronendógenas, y el efecto sinérgico del factor de crecimiento nervioso y las células progenitneuronen el sitio focal conducirá a la reparación de la lesión cerebral. La angiogénesis en la reparación cerebral puede cambiar el microambiente inhibitdespués de una lesión cerebral traumática. Lu et al[33] utilizaron un hidrogel obtenido mediante la modificación del ácido hialurónico con un péptido mimético de VEGFpara reparar la lesión cerebral al promover la angiogénesis e inhibir la formación de tejido cicatriglial.

6 resumen y perspectivas

Hidrogeles de ácido hialurónicoSon ampliamente utilizados en la ingeniería de tejidos, y la modificación de su estructura biomimética y la carga de componentes bioactivos puede hacer que la estructura y la función de los materiales hidrogel cumplan con los requisitos de varios tipos de tratamiento de trauma tisular. Los hidrogeles de ácido hialurónico no solo pueden funcionar bien con células madre para su reparación, sino que también pueden usarse para terapias dirigidas debido a sus propiedades de Unión específicas al receptor. Sin embargo, el ácido hialurónico funciona de manera diferente dependiendo de su peso molecular, y por lo tanto, el impacto de los cambios funcionales a medida que el hidrogel implantado se degrada a pesos moleculares más bajos debe ser considerado.

elAplicación de ácido hialurónicoHidrogel en varios tipos de reparación de tejidos ha sido un tema de investigación, y el diseño de hidrogel puede satisfacer diferentes necesidades y mejorar la eficiencia terapéutica. (1) las propiedades físicas de los hidrogeles de ácido hialurónico, como suaviy dureza, pueden regular el comportamiento de las células encapsuladas en ellos, y las células mejorarán la regulación del hidrogel mediante la secreción de proteínas y otros medios para adaptarse a las necesidades [34-35]. Por lo tanto, los investigadores pueden explorar la interacción entre los hidrogeles de ácido hialurónico y las células para regular mejor el comportamiento celular y promover la reparación de tejidos. (2) el proceso de cicatride heridas es muy complejo, y un sistema de hidrogel inteligente multifuncional que puede curar heridas rápidamente a través de más de un mecanismo biológico está más en línea con las necesidades clínicas y una dirección importante para la investigación de apósito de heridas. (3) las nanopartículas tienen ventajas insustituibles en el campo de la carga de fármacos, combinadas con la investigación existente sobre hidrogel de ácido hialurónico, el microgel de ácido hialurónico tiene una perspectiva de aplicación más amplia. (4) la investigación sobre los hidrogeles inteligentes avanza rápidamente, lo que permite identificar con sensibilidad las condiciones ambientales como la luz, la temperatura, el pH, etc. Especialmente los hidrogeles que pueden responder al reconocimiento específico de las moléculas proteicas, y en sinergia con el ácido hialurónico, pueden responder mejor a las necesidades personalizadas de los diferentes pacientes para la reparación de tejidos. En conclusión, biónico, multifuncional, nano, y smart será la nueva tendencia para el futuro desarrollo de hidrogel de ácido hialurónico.

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