Разработка деградируемых гидрогелей для ортогонального управления микроокружением клеток

Деградируемые и совместимые с клетками гидрогели могут быть разработаны таким образом, чтобы имитировать физические и биохимические характеристики нативного внеклеточного матрикса, а также обеспечивать регулируемые скорости деградации и связанные с ними свойства в физиологических условиях. Поэтому такие гидрогели находят широкое применение во многих областях биоинженерии, включая контролируемую доставку биоактивных молекул, инкапсуляцию клеток для контролируемого трёхмерного культивирования и тканевую инженерию. Клеточные процессы, такие как адгезия, пролиферация, распластывание, миграция и дифференцировка, можно контролировать в деградируемых, совместимых с клетками гидрогелях посредством временной настройки биохимических или биофизических сигналов, например презентации факторов роста или жёсткости гидрогеля. Однако для достижения необходимой степени контроля свойств и желаемого клеточного ответа требуется тщательный выбор базовых материалов гидрогеля, химии его формирования и деградируемых фрагментов. В этом обзоре рассматриваются особенности проектирования гидрогелей и материалы для их получения — от природных до синтетических полимеров. Освещены последние достижения в области химических и физических методов сшивания гидрогелей, а также современные разработки по управлению скоростями и механизмами деградации гидрогелей. Особое внимание уделено пространственной или временной презентации различных биохимических и биофизических сигналов для модуляции клеточного ответа в статических (то есть недеградируемых) или динамических (то есть деградируемых) микроокружениях. Обзор даёт представление о разработке новых деградируемых гидрогелей, совместимых с клетками, для изучения и модуляции клеточных процессов в различных биомедицинских приложениях.