การเตรียมไฮโดรเจลจากไฟโบรอินไหมไทย เจลาติน และกรดไฮยาลูรอนิค เพื่อใช้เป็นโครงเลี้ยงเนื้อเยื่อ

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเตรียมไฮโดรเจลจากไฟโบรอินไหมไทย (SF) เจลาติน (G) และกรดไฮยาลูรอนิค (HA) เพื่อใช้เป็นโครงเลี้ยงเนื้อเยื่อ ซึ่งเตรียมไฮโดรเจลในสัดส่วนผสมโดยน้ำหนัก SF50G50, SF50G25HA25, และ SF50HA50 ด้วยกระบวนการทำแห้งแบบเยือกแข็งและเชื่อมขวางด้วยการแช่ในสารละลาย 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) ที่มีเอทานอลเป็นตัวทำละลาย จากผลการศึกษาพบว่า EDC ความเข้มข้น 20 มิลลิโมลาร์ สามารถเชื่อมขวางไฮโดรเจลทั้งสามชนิดได้สำเร็จ ในระยะเวลา 6 ชั่วโมง โดยมีร้อยละน้ำหนักแห้งของไฮโดรเจลที่หายไปประมาณ 4-5 ส่วนปริมาณหมู่ N-acetyl-D-glucosamine ในไฮโดรเจลผสมภายหลังการเชื่อมขวางมีค่าใกล้เคียงกับก่อนการเชื่อมขวาง แสดงให้เห็นว่า EDC สามารถเชื่อมขวางกรดไฮยาลูรอนิคไว้ได้เกือบทั้งหมด เมื่อวิเคราะห์ลักษณะโครงสร้างสัณฐานของไฮโดรเจลพบว่า ไฮโดรเจลที่มีกรดไฮยาลูรอนิคเป็นองค์ประกอบมีรูพรุนเฉลี่ยขนาดใหญ่กว่าไฮโดรเจลที่มีโปรตีนเพียงอย่างเดียว สำหรับโครงสร้างทางเคมีของไฮโดรเจลที่ผ่านการเชื่อมขวางมีการเปลี่ยนแปลงไป ซึ่งคาดว่าเกิดจากสองสาเหตุหลัก คือ จากการใช้เอทานอลเป็นตัวทำละลายในกระบวนการเชื่อมขวางและผลของปฏิกิริยาการเชื่อมขวางด้วย EDC เมื่อแช่ไฮโดรเจลในสารละลายฟอสเฟตบัฟเฟอร์ อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส พบว่า ไฮโดรเจลที่มีสัดส่วนของกรดไฮยาลูรอนิค 25 และ 50 เปอร์เซ็นต์ มีร้อยละการดูดซับน้ำสูงที่สุดประมาณ 5200 (52 เท่า) ผลทดสอบความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพในระดับห้องปฏิบัติการพบว่า ไฮโดรเจลที่มีสัดส่วนของโปรตีน 100 เปอร์เซ็นต์ จะถูกย่อยด้วยเอนไซม์โปรติเอส XIV เร็วกว่าไฮโดรเจลที่มีพอลิแซ็กคาไรด์เป็นองค์ประกอบ แต่ไฮโดรเจลผสมที่มีสัดส่วนของกรดไฮยาลูรอนิค 50 เปอร์เซ็นต์ เมื่อแช่อยู่ในอาหารเลี้ยงเซลล์จะเกิดการไฮโดรไลซ์พันธะเอสเทอร์ด้วยน้ำเร็วกว่าไฮโดรเจลชนิดอื่น ผลการทดสอบความเข้ากันได้ทางชีวภาพกับเซลล์เนื้อเยื่อผิวหนังของตัวอ่อนหนูชนิด NIH/3T3 พบว่า เซลล์สามารถยึดเกาะและเจริญเติบโตบนไฮโดรเจลที่มีส่วนประกอบของกรดไฮยาลูรอนิคได้ค่อนข้างดีกว่ากรณีไฮโดรเจลที่เป็นสารโปรตีนแต่เพียงอย่างเดียว เนื่องจากสมบัติอุ้มน้ำสูงของกรดไฮยาลูรอนิค อย่างไรก็ตามโมเลกุลที่เป็นประจุลบของกรดไฮยาลูรอนิคส่งผลให้เซลล์ที่เกาะและเติบโตบนไฮโดรเจลที่มีกรดไฮยาลูรอนิคเป็นองค์ประกอบมีลักษณะค่อนข้างกลม จากผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่า ไฮโดรเจลผสม SFGHA ที่พัฒนาขึ้นนี้มีสมบัติเบื้องต้นเหมาะสมสำหรับการพัฒนาต่อยอดเป็นโครงเลี้ยงเนื้อเยื่อ