Biomineralisierte interpenetrierende Netzwerk-Hydrogels für die Knochengewebezüchtung

Hydrogels sind aufgrund ihrer unglaublichen Vielseitigkeit für Anwendungen in der Gewebezüchtung attraktiv, aber ihre Verwendung ist durch unzureichende mechanische Festigkeit und schlechte Biokompatibilität eingeschränkt. In dieser Studie wurden zwei biokompatible Materialien, 2-Hydroxyethyl-Agarose und Poly(ethylenglykol)diacrylat, mit nanokristallinem Hydroxylapatit (nHAp)-beschichteten Poly(lactid-co-glycolic acid) (PLGA)-Mikrosphären kombiniert, um die mineralische Komponente und die mechanische Festigkeit von natürlichem Knochen besser zu imitieren. Ein neuartiges Verbundmaterial-interpenetrierendes Netzwerk (IPN)-Hydrogelgerüst wurde geschaffen, um seine mechanischen und osteokonduktiven Eigenschaften für Anwendungen im Bereich der Knochengewebezüchtung zu untersuchen. Die Einbeziehung von nHAp-beschichteten PLGA-Mikrosphären in ein IPN-Hydrogel führte zu einer Erhöhung des Druckmoduls. In Abwesenheit von nHAp-beschichteten Mikrosphären fiel die Zellviabilität nach 3 Wochen nach der Kapselung auf 59,1 %. Durch die Einbeziehung von nHAp-beschichteten Mikrosphären verbesserte sich die Zellviabilität jedoch auf 80,6 %. Die Fähigkeit von Verbund-IPN-Hydrogelen, die Knochenbildung in der Zellkultur zu fördern, wurde bewertet. In Gegenwart von mineralisierten Mikrosphären zeigte ein Verbund-IPN-Gel eine signifikante Zunahme der alkalischen Phosphataseaktivität und der Kalzium(Ca)-Ablagerung nach 3 Wochen Inkubation im Vergleich zu normalen IPNs. Diese Technologie kann auch auf andere zellbasierte Anwendungen angewendet werden, bei denen die verbesserte mechanische Integrität und Osteokonduktivität von zellhaltigen IPN-Hydrogelen genutzt werden können, um den Ersatz von Knochengewebe zu imitieren.