Solid-state NMR spectroscopy insights for resolving different water pools in alginate hydrogels

自愈水凝胶 化学工程 化学 固态核磁共振 药物输送 魔角纺纱 生物相容性 海藻酸钙 聚合物 核磁共振波谱 组织工程 纳米技术 材料科学 有机化学 钙 生物医学工程 物理 核磁共振 工程类 医学
作者
Mustapha El Hariri El Nokab,Alessia Lasorsa,Khaled Omar Sebakhy,Francesco Picchioni,Patrick C.A. van der Wel
出处
期刊:Food Hydrocolloids [Elsevier BV]
卷期号:127: 107500-107500 被引量:73
标识
DOI:10.1016/j.foodhyd.2022.107500
摘要

Alginate hydrogels are versatile self-assembling biocompatible materials with diverse biomedical and food industrial applications, which includes uses in encapsulation, (drug) delivery and tissue engineering. Hydrogel formation requires cross-linking, which for alginates is often done with calcium ions that engage in specific interactions with the polysaccharide carboxylic acid groups. Water molecules also hydrate these alginate groups and fill macropores within the hydrogels, with implications for both mechanical properties and cargo encapsulation. Understanding these aspects of hydrogels requires the observation and characterization of the hydrogel waters, how they engage the alginate, and fill the macropores. Here we employed solid-state NMR (ssNMR) spectroscopy to detect and study water molecules in re-hydrated alginate hydrogels. 1H, 2H, and 13C magic angle spinning (MAS) NMR and relaxation measurements were combined to observe both water and alginate. Two different water phases were detected that vary upon gradual (re)hydration of the alginate hydrogels. These water pools differ in their chemical shifts and NMR relaxation properties, reflecting hydration waters directly associated with the carbohydrate polymers alongside dynamic waters in the macropores. Thus, the ssNMR detects the water-filled macropore water pools and how they vary upon calcium cross-linking. We also observe how calcium cross-linking selectively immobilizes the α-guluronate monosaccharides, but leaves the β-mannuronate units more flexible and prone to selective re-hydration. Thus, these ssNMR experiments can be used to probe cross-linking and hydration of alginate hydrogels, with implications for our understanding of design parameters that tune their performance in (drug) delivery and other food industrial applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
务实的绮琴完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
C2完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
刚刚
羊腿发布了新的文献求助10
刚刚
辣椒油发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
林彦波完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
糖果完成签到,获得积分10
1秒前
852的应助被陈晶采纳,获得10
1秒前
动听健柏完成签到 ,获得积分10
2秒前
hizy完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
3秒前
3秒前
小向完成签到,获得积分10
3秒前
Ava的应助被JinHao采纳,获得10
3秒前
JM完成签到 ,获得积分10
3秒前
橘颂发布了新的文献求助10
3秒前
song完成签到,获得积分10
4秒前
多宝完成签到,获得积分10
4秒前
沉默的便当完成签到,获得积分10
4秒前
leicaixia完成签到 ,获得积分10
4秒前
37完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
拼搏以亦发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
学术文献互助的应助被speedness采纳,获得200
5秒前
浅雾完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
炫迈口香糖完成签到,获得积分10
5秒前
乐语林晨完成签到,获得积分10
6秒前
丘比特的应助被笑点低的新烟采纳,获得10
6秒前
独特鸵鸟的应助被积极的向雪采纳,获得10
6秒前
知心血舞完成签到 ,获得积分10
6秒前
老麦完成签到,获得积分10
6秒前
大气代灵完成签到,获得积分10
6秒前
昭昭完成签到,获得积分10
7秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
IRTSD: Open-Source Data and Toolset for Electromagnetic Transient Analysis of Disturbances and IBR Control Malfunctions in Transmission Systems 1000
Challenging Attachment Theory 600
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8136864
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9537824
关于积分的说明 21626335
捐赠科研通 7720524
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3420101
关于科研通互助平台的介绍 2545494
邀请新用户注册赠送积分活动 2461916