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通过聚合物设计参数和聚合物比例调节的糖胺聚糖水凝胶的物理和生物活性特性。

Physical and Bioactive Properties of Glycosaminoglycan Hydrogels Modulated by Polymer Design Parameters and Polymer Ratio.

机构信息

Department of Biomedical Engineering, University of California, Davis, California 95616, United States.

Davidson School of Chemical Engineering, Purdue University, West Lafayette, Indiana 47907, United States.

出版信息

Biomacromolecules. 2021 Oct 11;22(10):4316-4326. doi: 10.1021/acs.biomac.1c00866. Epub 2021 Sep 14.

Abstract

Glycosaminoglycans (GAGs), such as hyaluronic acid (HA) and chondroitin sulfate (CS), have seen widespread adoption as components of tissue engineering scaffolds because of their potent bioactive properties and ease of chemical modification. However, modification of the biopolymers will impair biological recognition of the GAG and reduce the bioactive properties of the material. In this work, we studied how the degree of thiolation of HA and CS, along with other key hydrogel design parameters, affected the physical and bioactive properties of the bulk hydrogel. Although properties, such as the HA molecular weight, did not have a major effect, increasing the degree of thiolation of both HA and CS decreased their biorecognition in experimental analogues for cell/matrix remodeling and binding. Furthermore, combining HA and CS into dual polymer network hydrogels also modulated the physical and bioactive properties, as seen with differences in gel stiffness, degradation rate, and encapsulated cell viability.

摘要

糖胺聚糖(GAGs),如透明质酸(HA)和硫酸软骨素(CS),由于其强大的生物活性和易于化学修饰,已被广泛应用于组织工程支架中。然而,生物聚合物的修饰会损害 GAG 的生物识别能力,并降低材料的生物活性。在这项工作中,我们研究了 HA 和 CS 的巯基化程度,以及其他关键水凝胶设计参数,如何影响整体水凝胶的物理和生物活性性质。尽管一些特性,如 HA 的分子量,没有产生重大影响,但增加 HA 和 CS 的巯基化程度会降低它们在细胞/基质重塑和结合的实验模拟物中的生物识别能力。此外,将 HA 和 CS 结合到双聚合物网络水凝胶中也会调节物理和生物活性性质,如凝胶硬度、降解率和包封细胞活力的差异。

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