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Interpenetrating polymer network hydrogels composed of chitosan and photocrosslinkable gelatin with enhanced mechanical properties for tissue engineering

自愈水凝胶 生物相容性 肿胀 的 明胶 互穿聚合物网络 材料科学 壳聚糖 组织工程 化学工程 聚合物 生物医学工程 高分子化学 复合材料 极限抗拉强度 化学 有机化学 冶金 工程类 医学
作者
Hongli Suo,Deming Zhang,Jun Yin,Jin Qian,Zi Liang Wu,Jianzhong Fu
出处
期刊:Materials Science and Engineering: C [Elsevier BV]
卷期号:92: 612-620 被引量:154
标识
DOI:10.1016/j.msec.2018.07.016
摘要

Gelatin and chitosan (CS) are widely used natural biomaterials for tissue engineering scaffolds, but the poor mechanical properties of pure gelatin or CS hydrogels become a big obstacle that limits their use as scaffolds, especially in load-bearing tissues. This study provided a novel mechanism of forming interpenetrating network (IPN) of gelatin methacryloyl (GelMA) and CS hydrogels by covalent bonds and hydrophobic interactions through photocrosslinking and basification, respectively. By characterization of the compressive and tensile moduli, ultimate tensile stress and strain, it was found that semi-IPN and IPN structure can greatly enhance the mechanical properties of GelMA-CS hydrogels compared to the single network CS or GelMA. Moreover, the increase of either GelMA or CS concentration can strengthen the hydrogel network. Then, the swelling, enzymatic degradation, and morphology of GelMA-CS hydrogels were also systematically investigated. The excellent biocompatibility of GelMA-CS hydrogels was demonstrated by large spreading area of bone mesenchymal stem cells on hydrogel surfaces when CS concentration was <2% (w/v). According to this study, the multiple requirements of properties can be fulfilled by carefully selecting the GelMA and CS compositions for IPN hydrogels.
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