具有动态共价化学交叉链接的可注射生物聚合物水凝的设计参数

科学领域:

• 生物材料科学 生物材料科学
• 聚合物化学 聚合物化学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.

背景情况:

• 动态共价化学 (DCC) 能够创建具有可调整机械性能的水凝,提供可注射性和自我愈合的潜力.
• 然而,在DCC交叉连接的水凝中实现最佳的挤出性需要仔细考虑超越短暂交叉连接的配方参数.
• 影响水凝注射性和网络形成的关键因素包括功能化程度 (DoF) 和聚合物分子重量 (MW).

研究的目的:

• 调查聚合物分子量 (MW) 和功能化程度 (DoF) 对动态共价化学 (DCC) 交联水凝的性能的影响.
• 为了确定这些参数如何影响水凝的刚性,可注射性和自我愈合能力.
• 为指导用于生物医学应用的可注射水凝的合理设计.

主要方法:

• 使用重组生物聚合物的水凝配方:用甲修饰的氨酸 (HA) 和用氨酸修饰的弹性蛋白 (ELP) (ELP-HYD).
• 合成多个水凝家族,具有不同的HA MW和DoF,同时保持恒定的ELP-HYD成分.
• 描述水凝的机械性能 (储存模块,G') 和评估可挤出性和自我愈合率.

主要成果:

• 水凝表现出一系列的刚度 (G' ≈ 10-1000 Pa) 和不同的挤出性,受到DCC交叉链接和聚合物纠的影响.
• 低MW配方通常需要较低的注射力,无论硬度如何.
• 更高的DoF配方表现出加速的自我愈合特性.
• 通过微型管 (直径0.25毫米) 成功挤出,证明了最小侵入性分娩的潜力.

结论:

• 功能化程度 (DoF) 和聚合物分子量 (MW) 是DCC交联注射水凝的关键设计参数.
• 优化这些参数可以提高注射性和自我愈合性.
• 这项研究为开发用于各种生物医学应用的先进注射液凝系统提供了宝贵的见解.