Skrobia dialdehydowa oraz pektyna - nowe czynniki sieciujące dla materiałów białkowych

Abstract

Kolagen i elastyna są głównymi białkami strukturalnymi u ssaków. Zapewniają one mechaniczne wsparcie, wytrzymałość oraz elastyczność różnym organom oraz tkankom, m.in. skórze, ścięgnom, tętnicom oraz kościom. Białka te są łatwo dostępne, biodegradowalne, biokompatybilne oraz stymulują wzrost żywych komórek[1]. Materiały białkowe oparte na kolagenie i elastynie mogą być modyfikowane przez proces sieciowania w celu poprawienia ich właściwości, m.in. wytrzymałości mechanicznej, porowatości oraz podatności na degradację[2]. Skrobię dialdehydową uzyskuje się w wyniku selektywnego utleniania skrobi nadjodanem, w wyniku, czego rozszczepia się wiązanie C2-C3 łańcucha polisacharydowego skrobi z wytworzeniem dwóch grup aldehydowych. Skrobia dialdehydowa ulega biodegradacji oraz wykazuje działanie przeciwwirusowe[3][4]. Pektyna jest polisacharydem składającym się głównie z reszt kwasu D-galakturonowego, zestryfikowanych grupami metylowymi[5]. Analiza termogramów ze skaningowej kalorymetrii różnicowej wykazuje, że materiały białkowe ulegają przemianom termicznym w dwóch endotermicznych etapach. Badanie odpowiedzi komórkowej otrzymanych hydrożeli dowodzi, że materiały te są atrakcyjne dla fibroblastów mysich 3T3. Analiza obrazów ze skaningowej mikroskopii elektronowej wykazuje, że rozmiar porów jest zróżnicowany, a ich rozmiar zależy zarówno od dodatku hydrolizatów elastyny, jak i ilości i rodzaju czynnika sieciującego. Sieciowanie otrzymanych hydrożeli przy użyciu skrobi dialdehydowej powoduje zwiększenie sztywności żelu. Próbki zawierające pektynę charakteryzują się natomiast mniejszą odpornością na ściskanie. Dodatek polisacharydów wpływa na wartości wyznaczonych składowych polarnych swobodnej energii powierzchniowej dla materiałów kolagenowych i kolagenowo-elastynowych bez i z ich dodatkiem. Efekt ten jest bardziej widoczny w przypadku hydrożeli zawierających pektynę.

Autorzy pragną podziękować Narodowemu Centrum Nauki (NCN, Polska, Grant nr: UMO-2011/03/D/ST8/04600) za zapewnienie wsparcia finansowego na realizację tego projektu.

[1]. J. Skopinska-Wisniewska, K. Wegrzynowska-Drzymalska, A. Bajek, M. Maj, A. Sionkowska Journal of Materials Science: Materials in Medicine 2016, 27, 1-10; [2]. J. Skopinska-Wiśniewska, J. Kuderko, A. Bajek, M. Maj, A. Sionkowska, M. Ziegler-Borowska Materials Science and Engineering: C 2016, 60, 100-108; [3]. L. Song, C. Cruz, S. R. Farrah, R. H. Baney Electronic Journal of Biotechnology 2009, 12, 1-5; [4]. F. Langmaier, M. Mladek, P. Mokrejs Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 2008, 98, 807-812; [5]. A. G. J. Voragen, G.-J. Coenen, R. P. Verhoef, H. A. Schols Structural Chemistry 2009, 20, 263-275.