Encapsulando condrocitos en hidrogeles de PEG degradables con alto módulo: Ingeniería de cambios estructurales en el gel para facilitar la producción de tejido cartilaginoso

Resumen Un desafío importante al diseñar andamios celulares para la entrega de condrocitos in vivo es crear andamios con propiedades mecánicas suficientes para restaurar la función inicial mientras se controlan simultáneamente los cambios temporales en la estructura del gel para facilitar la formación de tejido. Para abordar este desafío de diseño, se investigaron hidrogeles fotocruzados degradables basados en polietileno glicol. Para alterar las propiedades mecánicas iniciales del gel, se fabricaron hidrogeles variando la concentración inicial de macrómero del 10% al 15% hasta el 20%. Un aumento doble en la concentración de macrómero resultó en un aumento de ocho veces en el módulo de compresión inicial de 60 a 500 kPa. La degradación del gel se ajustó incorporando enlaces cruzados de degradación rápida que permiten la difusión máxima de matriz extracelular (MEC) con el tiempo y un número mínimo de enlaces cruzados no degradantes (o de degradación lenta) para mantener la integridad del andamio y prevenir la erosión completa del gel durante la formación de tejido. Los condrocitos encapsulados en estos geles produjeron tejido cartilaginoso rico en glicosaminoglicanos y colágeno, como se observó bioquímicamente e histológicamente. Curiosamente, la pérdida de masa pareció coincidir más estrechamente con la secreción de tejido en geles fabricados a partir de una concentración de macrómero del 15%. Sin embargo, la distribución espacial de la MEC fue grossamente similar en los tres geles. Al ajustar la degradación del gel y controlar la evolución de la red durante la degradación, se pueden fabricar geles con propiedades óptimas para soportar cargas compressivas fisiológicas iniciales mientras se apoya simultáneamente la formación de un neo-tejido. © 2004 Wiley Periodicals, Inc.