LÄHDE: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29258803
Acta Biomater. 2017 Dec 16. pii: S1742-7061(17)30770-5. doi: 10.1016/j.actbio.2017.12.014. [Epub ahead of print]
Antioxidant functionalized polymer capsules to prevent oxidative stress.
Larrañaga A1, Isa ILM2, Patil V2, Thamboo S3, Lomora M2, Fernández-Yague MA2, Sarasua JR4, Palivan CG3, Pandit A5.
Tiivistelmä,
Polymeerikapseleilla on merkitsevää terapeuttista sovelluspotentiaalia mikroreaktoreiden tapaan : kiinnostuksen kohteena olevat biokemialliset reaktiot voidaan niiden avulla saada toimitettua tilavuudellisesti ja ajallisesti määritetyllä tavalla kapsuloimalla jokin aktiivi biomolekyyli esim. entsyymi ja kontrolloimalla reagenssien ja tuotteiden siirtymä kapselikalvon kautta.
Abstract
Polymeerikapseleilla on merkitsevää terapeuttista sovelluspotentiaalia mikroreaktoreiden tapaan : kiinnostuksen kohteena olevat biokemialliset reaktiot voidaan niiden avulla saada toimitettua tilavuudellisesti ja ajallisesti määritetyllä tavalla kapsuloimalla jokin aktiivi biomolekyyli esim. entsyymi ja kontrolloimalla reagenssien ja tuotteiden siirtymä kapselikalvon kautta.
Abstract
- Polymeric capsules exhibit significant potential for therapeutic applications as microreactors, where the bio-chemical reactions of interest are efficiently performed in a spatial and time defined manner due to the encapsulation of an active biomolecule (e.g., enzyme) and control over the transfer of reagents and products through the capsular membrane.
- In this work, catalase loaded polymer capsules functionalized with an external layer of tannic acid (TA) are fabricated via a layer-by-layer approach using calcium carbonate as a sacrificial template.
- The capsules functionalised with TA exhibit a higher scavenging capacity for hydrogen peroxide and hydroxyl radicals, suggesting that the external layer of TA shows intrinsic antioxidant properties, and represents a valid strategy to increase the overall antioxidant potential of the developed capsules.
- Additionally, the hydrogen peroxide scavenging capacity of the capsules is enhanced in the presence of the encapsulated catalase. The capsules prevent oxidative stress in an in vitro inflammation model of degenerative disc disease. Moreover, the expression of matrix metalloproteinase-3 (MMP-3), and disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motif-5 (ADAMTS-5), which represents the major proteolytic enzymes in intervertebral disc, are attenuated in the presence of the polymer capsules. This platform technology exhibits potential to reduce oxidative stress, a key modulator in the pathology of a broad range of inflammatory diseases.
Mikä merkitys tällä tutkimustyöllä on?
Oksidatiivinen stressi vaurioittaa tärkeitä solustruktuureita ja johtaa solujen ohjelmoituun kuolemaan ja vanhentumisilmiöihin, lukuisiin tautipatologioihin kuten syöpään, hermosolujen degeneroitumiseen tai osteoartriittiin. Sen takia on kasvavaa mielenkiintoa biomateriaaliin perustuviin oksidatiivista stressiä kontrolloiviin järjestelmiin. Tässä tutkimustyössä on käytetty tärkeitä reaktiivisia happilajeja (H2O2, OH.) tehokkaasti pyydystävänä keinona katalaasilla kuormattuja, tanniinihapolla katettuja polymeerikapseleita ja täten voitu moduloida extrasellulaarisen matrixin aktiivisuutta nucleus pulposus-tulehduksen in vitro mallissa.- STATEMENT OF SIGNIFICANCE:
- Oxidative stress damages important cell structures leading to cellular apoptosis and senescence, for numerous disease pathologies including cancer, neurodegeneration or osteoarthritis. Thus, the development of biomaterials-based systems to control oxidative stress has gained an increasing interest. Herein, polymer capsules loaded with catalase and functionalized with an external layer of tannic acid are fabricated, which can efficiently scavenge important reactive oxygen species (i.e., hydroxyl radicals and hydrogen peroxide) and modulate extracellular matrix activity in an in vitro inflammation model of nucleus pulposus. The present work represents accordingly, an important advance in the development and application of polymer capsules with antioxidant properties for the treatment of oxidative stress, which is applicable for multiple inflammatory disease targets.
Copyright © 2017 Acta Materialia Inc. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.
KEYWORDS:
Enzyme encapsulation; Intervertebral disc; Layer-by-layer; Oxidative stress; Polymer capsules- PMID:
- 29258803
- DOI:
- 10.1016/j.actbio.2017.12.014
Inga kommentarer:
Skicka en kommentar