Гидрогели представляют собой трехмерную сеть, состоящую из гидрофильного полимера и обладающие отличной способностью к набуханию, которая может поглощать воду в десять или тысячи раз больше своего сухого веса. Водоотталкивающая способность гидрогелей мягкая и резиноподобная, и они являются постоянным источником питательных веществ для клеток. Эти преимущества позволяют разрабатывать гидрогели в качестве экстракорпорального биоискусственного органа, материала для заполнения пространства и средства доставки.
Однако гидрогели имеют некоторые ограничения в обращении, стерилизации и механических свойствах. Среди них плохие механические свойства считались единственным явным недостатком в исследованиях гидрогелей.
Основываясь на результатах исследования, ДНК морского анемона была вставлена в E. coli для массового производства, потому что E. coli быстро растет и производит белок лучше, чем морской анемон. Этот рекомбинантный белок называется анероин и состоит из аминокислот, среди которых тирозин является одной из аминокислот, богатых анероином.
Использование большого количества остатков тирозина способствовало взаимодействию тирозина и тирозина (дитирозина) для получения механически улучшенного гидрогеля, поскольку дитирозиновая связь способствует образованию прочных структур в природе, включая прыгающую подушечку стрекоз и оплодотворяющую мембрану морского ежа.
С помощью метода фотоинициируемого сшивания дитирозином раствор анероина был преобразован в трехмерный каркас на основе гидрогеля за несколько секунд. С механической точки зрения гидрогель анероина проявляет значительно более сильные и жесткие свойства, чем свойства коллагена, желатина и эластина, которые уже широко используются в качестве гидрогелевых материалов. Он также показал примерно в 4 раза более сильные механические свойства по сравнению с шелком тутового шелкопряда.
Биологически анероиновый гидрогель обеспечивает адекватную среду для роста клеток. Клетки млекопитающих внутри гидрогеля хорошо размножаются с клетками подходящего размера и здоровой морфологией. Мертвые клетки в гидрогеле практически не обнаруживались.
Механически прочный и биологически благоприятный анероиновый гидрогель демонстрирует очевидные преимущества и может использоваться в различных биомедицинских приложениях, особенно для клеточных биоматериалов, пластырей-носителей клеток, биоискусственных трансплантатов и перевязочных материалов для ожогов.