Unveiling the Effect of Aqueous-Phase Dynamics on Chitosan Hydrogel Film Mechanical Properties Through AFM Nanoindentation and Tensile Testing

纳米压痕 材料科学 极限抗拉强度 弹性模量 复合材料 肿胀 的 相(物质) 壳聚糖 模数 拉曼光谱 水溶液 化学工程 化学 物理化学 光学 有机化学 工程类 物理
作者
Rafael Leonardo Cruz Gomes da Silva,Rômulo A. Ando,Denise Freitas Siqueira Petri
出处
期刊:Gels [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:11 (7): 496-496 被引量:1
标识
DOI:10.3390/gels11070496
摘要

The mechanical properties of cell scaffolds are strongly influenced by their hydration state. In this study, we investigated the effect of the aqueous phase on the elastic modulus of chitosan hydrogel films using two complementary techniques: uniaxial tensile testing and atomic force microscopy (AFM) nanoindentation. Our results demonstrate that hydration markedly reduced the elastic modulus, decreasing from approximately 2 GPa in dry films to 120 kPa in swollen films, primarily due to the plasticizing effect of water. Moreover, hydrogel films in equilibrium with the aqueous phase exhibited a Young’s modulus three times lower than that of swollen films not in equilibrium. Raman spectroscopy further reveals a solvent “squeeze-out” phenomenon, as evidenced by an increased signal intensity in the 850–1200 cm−1 region for stretched films that were out of swelling equilibrium, whereas equilibrated films showed stable spectral features. These findings highlight the crucial role of hydration dynamics in determining the mechanical behavior of chitosan hydrogel films, offering valuable insights for tailoring their properties in biomedical scaffold applications.
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