Bioinspired dual dynamic network hydrogels promote cartilage regeneration through regulating BMSC chondrogenic differentiation

自愈水凝胶 软骨发生 间充质干细胞 组织工程 软骨 透明质酸 化学 再生(生物学) 生物医学工程 材料科学 细胞生物学 解剖 高分子化学 生物 医学
作者
Xuebin Ma,Rong Yang,P. Wang,Sihua Liu,Hong Xu,Zhang Yao Ye,Bo Chi
出处
期刊:Materials Today Chemistry [Elsevier BV]
卷期号:23: 100648-100648 被引量:19
标识
DOI:10.1016/j.mtchem.2021.100648
摘要

How to improve the therapeutic efficacy of cell delivery during mechanical injection has been a great challenge for tissue engineering. Here, we present a facile strategy based on dynamic chemistry to prepare injectable hydrogels for efficient stem cell delivery using hyaluronic acid (HA) and poly(γ-glutamic acid) (γ-PGA). The combination of the guest–host (GH) complexation and dynamic hydrazone bonds enable the HA/γ-PGA hydrogels with physical and chemical dual dynamic network and endow hydrogels a stable structure, rapid self-healing ability, and injectability. The mechanical properties, self-healing ability, and adaptability can be programmed by changing the ratio of GH network to hydrazine bond cross-linked network. Benefitting from the dynamic cross-linking networks, mild preparation process, and cytocompatibility of HA/γ-PGA hydrogels, bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs) show high cell viability in this system following mechanical injection. Moreover, HA/γ-PGA hydrogels can promote BMSC proliferation and upregulate the expression of cartilage-critical genes. Notably, in a rabbit auricular cartilage defect model, BMSC-laden HA/γ-PGA hydrogels can effectively promote cartilage regeneration. Together, we propose a general strategy to develop injectable self-healing HA/γ-PGA hydrogels for effective stem cell delivery in cartilage tissue engineering.

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