Ein Befund von Bioingenieuren der UC Riverside könnte die Entwicklung von im Labor gezüchteten Blutgefäßen und anderen Geweben beschleunigen, um beschädigtes Gewebe bei menschlichen Patienten zu ersetzen und zu regenerieren. Die Ergebnisse werden in veröffentlicht ACS Angewandte Materialien und Schnittstellen.
Curcumin, eine Verbindung, die in Kurkuma vorkommt, hat entzündungshemmende und antioxidative Eigenschaften und ist dafür bekannt, die Angiogenese bei bösartigen Tumoren zu unterdrücken. Bioingenieure an der UC Riverside haben nun entdeckt, dass diese vielseitige Verbindung, wenn sie durch magnetische Hydrogele in Stammzellkulturen eingebracht wird, paradoxerweise auch die Sekretion des vaskulären endothelialen Wachstumsfaktors oder VEGF fördert, der das Wachstum von Gefäßgewebe unterstützt.
Die mögliche Verwendung von Curcumin zur Gefäßregeneration wird seit einiger Zeit vermutet, ist jedoch nicht gut untersucht. Huinan Liu, Professor für Bioingenieurwesen am Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering der UCR, leitete ein Projekt zur Untersuchung der regenerativen Eigenschaften von Curcumin, indem magnetische Eisenoxid-Nanopartikel mit der Verbindung beschichtet und in ein biokompatibles Hydrogel gemischt wurden.
Bei der Kultivierung mit Stammzellen aus dem Knochenmark setzte das magnetische Hydrogel das Curcumin allmählich frei, ohne die Zellen zu verletzen. Im Vergleich zu Hydrogelen, die mit nackten Nanopartikeln eingebettet waren, zeigte die Gruppe der Hydrogele, die mit Curcumin-beschichteten Nanopartikeln beladen waren, eine höhere Menge an VEGF-Sekretion.
„Unsere Studie zeigt, dass Curcumin, das aus magnetischen Hydrogelen freigesetzt wird, die Zellen dazu anregt, VEGF zu sezernieren, das einer der wichtigsten Wachstumsfaktoren ist, um die Bildung neuer Blutgefäße zu fördern“, sagte Co-Autor Changlu Xu, ein Doktorand in Lius Gruppe, der konzentriert sich auf die Hydrogelforschung.
Die Forscher nutzten auch den Magnetismus der Nanopartikel, um zu sehen, ob sie die Nanopartikel an gewünschte Stellen im Körper lenken könnten. Sie platzierten einige der mit Curcumin beschichteten Nanopartikel in einem Röhrchen hinter Stücken von frischem Schweinegewebe und verwendeten einen Magneten, um die Bewegung der Nanopartikel erfolgreich zu lenken.
Der Erfolg deutet darauf hin, dass die Methode schließlich zur Abgabe von Curcumin verwendet werden könnte, um die Heilung oder Regeneration von verletztem Gewebe zu unterstützen.
Radha Daya et al, Angiogene Hyaluronsäure-Hydrogele mit Curcumin-beschichteten magnetischen Nanopartikeln für die Gewebereparatur, ACS Angewandte Materialien und Grenzflächen (2022). DOI: 10.1021/acsami.1c19889