用可适应和可酶降解的交叉链接设计和表征的thioester网络

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
• 细胞力学 细胞力学

背景情况:

• 细胞外矩阵 (ECM) 是一个复杂的网络,其粘弹性特性影响细胞行为.
• 细胞通过酶分泌和细胞骨力量积极重塑ECM.
• 设计复制ECM粘性弹性和重塑的生物材料对于先进的细胞输送平台至关重要.

研究的目的:

• 设计和描述具有可调节的粘弹性特性和降解动力学的新型水凝网络.
• 研究交叉链路组成与网络力学和微观结构之间的关系.
• 评估这些混合网络模拟本地ECM属性的潜力.

主要方法:

• 合成基于8臂聚乙烯糖醇 (PEG) 的网络,其中包括共价适应性和矩阵金属蛋白酶 (MMP) 可降解的交叉链接.
• 网络机械性质的表征,使用散装风学和多重粒子跟踪微风学 (MPT).
• 评估网络降解动力学和微观结构在降解过程中的演变,使用rheology和MPT,包括时间治愈叠加 (TCS).

主要成果:

• 弹性模块增加了可适应MMP可降解交叉链的较高比率.
• 所有网络都表现出类似的应力放松,但降解率有显著差异.
• 具有3:1适应MMP可降解比率的网络显示了最快的降解和更开放的结构.
• 根据交叉连接比率,MPT揭示了在降解过程中明显的重排行为.
• 在所有测试的网络组合中,保持了高的人类介质干细胞 (hMSC) 活力 (≥70%).

结论:

• 混合水凝网络具有可适应和可降解交叉连接的不同比例,提供可调整的机械性能和降解配置文件.
• 交叉链路的组成决定了网络的微观结构,重新排列的动态和降解率.
• 这些发现为设计能够更好地复制原生ECM特征的生物材料提供了基础,用于再生医学和基于细胞的疗法.