Engineered modular biomaterial logic gates for environmentally triggered therapeutic delivery.
Engineered modular biomaterial logic gates for environmentally triggered therapeutic delivery.
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DOI：
10.1038/nchem.2917
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发表时间：
2018-03
期刊：
影响因子：
21.8
通讯作者：
DeForest CA
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Badeau BA;Comerford MP;Arakawa CK;Shadish JA;DeForest CA
基于药物和细胞的治疗剂向患病部位的成功转运代表了临床疗法开发中的主要障碍。靶向递送可以通过利用疾病生物标志物来触发有效载荷释放的可降解生物材料载体来介导。在这里，我们报告了一个模块化的化学框架，赋予水凝胶精确的降解反应，通过使用多种环境线索，触发操作用户可编程的布尔逻辑的反应。通过指定材料交联剂内正交刺激不稳定部分的分子结构和连接性，我们显示了对凝胶溶解和治疗递送的选择性控制。为了说明这种方法的多功能性，我们合成了17种不同的刺激响应材料，这些材料从涉及酶、还原剂和光的输入组合中共同产生了所有可能的YES/OR/AND逻辑输出。使用这些水凝胶，我们证明了第一个顺序和环境刺激释放的多个细胞系在明确定义的组合从材料。我们预计这些平台将在包括药物输送、诊断和再生医学在内的多个不同领域中找到实用价值。
The successful transport of drug- and cell-based therapeutics to diseased sites represents a major barrier in the development of clinical therapies. Targeted delivery can be mediated through degradable biomaterial vehicles that utilize disease biomarkers to trigger payload release. Here, we report a modular chemical framework for imparting hydrogels with precise degradative responsiveness by using multiple environmental cues to trigger reactions that operate user-programmable Boolean logic. By specifying the molecular architecture and connectivity of orthogonal stimuli-labile moieties within material crosslinkers, we show selective control over gel dissolution and therapeutic delivery. To illustrate the versatility of this methodology, we synthesized seventeen distinct stimuli-responsive materials that collectively yielded all possible YES/OR/AND logical outputs from input combinations involving enzyme, reductant, and light. Using these hydrogels we demonstrate the first sequential and environmentally stimulated release of multiple cell lines in well-defined combinations from a material. We expect these platforms will find utility in several diverse fields including drug delivery, diagnostics, and regenerative medicine.
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通讯作者：
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通讯作者：
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通讯作者：
Feng, Chuan-Liang
DOI：
10.1016/j.jconrel.2016.01.045
发表时间：
2016-10-28
期刊：
Journal of controlled release : official journal of the Controlled Release Society
影响因子：
--
作者：
Evans AC;Thadani NN;Suh J
通讯作者：
Suh J