Desenvolupament d'hidrogels superficials que contenen motius d'adhesió cel·lular

Abstract

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Departament d’Enginyeria Química del Massachusetts Institute of Technology entre abril i octubre del 2006. S’ha dissenyat i sintetitzat uns nous films polimèrics, amb aplicacions en l’àmbit de l’enginyeria de teixits, utilitzant la tècnica anomenada iCVD (initiated Chemical Vapor Deposition), prèviament desenvolupada pel grup receptor. Es tracta d’uns hidrogels superficials de gruix controlable, que incorporen un monòmer fluorat, el qual s’havia estudiat extensament en el grup d’origen. Aquest monòmer es caracteritza per reaccionar molt fàcilment amb pèptids, de manera que aquests queden units covalentment a la superfície. Diferents estratègies pel desenvolupament d’aquests copolímers han estat avaluades, tant des del punt de vista purament sintètic com de la pròpia aplicació. Les condicions de polimerització han estat optimitzades i els hidrogels s’han caracteritzat químicament per tècniques espectroscòpiques (FTIR, XPS), i físicament per angle de contacte i el·lipsometria. D’aquesta manera, s’ha estudiat la capacitat dels hidrogels d’absorbir aigua i alhora augmentar el seu gruix, depenent de la quantitat d’agent reticulant introduït i de la incorporació del nou monòmer. A continuació, s’han optimitzat les condicions de reacció d’aquestes superfícies amb pèptids que incorporen una molècula fluorescent, la qual permet detectar fàcilment per microscòpia de fluorescència si la reacció ha tingut lloc. Una vegada la plataforma ha estat posada a punt, s’han iniciat assajos cel·lulars tant amb fibroblasts embriònics de ratolí com amb cèl·lules humanes umbilicals. Els resultats preliminars suggereixen una morfologia diferent de les cèl·lules segons si es cultiven sobre films modificats amb pèptids que promouen l’adhesió cel·lular o sobre les seves seqüències permutades no actives. Però, el més interessant és que també s’han observat certes diferències depenent si els films contenen el component hidrogel o no, fet que suggeriria un paper actiu d’aquests noves superfícies en el comportament cel·lular.Report for the scientific sojourn at the Department of Chemical Engineering of the Massachusetts Institute of Technology from April until October 2006. It has been performed a study on the design and synthesis of new polymeric films for tissue engineering applications, using the technique known as iCVD (initiated Chemical Vapor Deposition), previously developed by the receiving group. These films are deposited on a surface with controllable thicknesses and they incorporate a fluorinated monomer, that was extensively studied by the home group. This monomer stands out because it easily reacts with peptides, which remain covalently attached to the surface. Different strategies for the development of these copolymers were evaluated, both from the synthetic and the application point of view. The polymerization conditions were optimized and the resulting films were characterized chemically by spectroscopic techniques (FTIR and XPS) and physically by contact angle and ellipsometry. Hence, it was possible to study the swelling ability of the hydrogels, depending on the degree of crosslinking and the presence of the fluorinated monomer. Consecutively, the reaction conditions of these surfaces with peptidic sequences were optimized, using peptides modified with a fluorescent molecule, which allows an easy detection of the success of the reaction by fluorescent microscopy. Once the platform was set up, cellular attachment assays were performed, both with mouse embryonic fibroblasts and human umbilical cells. The effect of an active peptide that promotes cellular binding was clearly observed, as it promoted the acquirement of normal cell morphology, in contrast to a permutated control peptide. More interestingly, some differences depending on the presence or the absence of the hydrogel suggest that the hydrogel could be promoting cells to adopt a better phenotype. A difference on the stiffness of the substrate, a better topological presentation of the active motif or both were hypothesized to the reason