Verbesserung der mechanischen Steifigkeit von Hyaluronsäure durch Integration einer supramolekularen Peptidmatrix

Hyaluronsäure (HA), ein Hauptbestandteil der extrazellulären Matrix, ist ein attraktives Material für verschiedene medizinische Anwendungen. Dennoch hindern ihre geringe mechanische Steifigkeit und schnelle in vivo-Zersetzung ihre Nutzung. Hier zeigen wir die Verstärkung von HA durch die Integration mit einem niedermolekularen Peptid-Hydrogelator zur Herstellung eines kompositen Hydrogels. Die Formulierung von HA mit dem Fluorenylmethoxycarbonyl-Diphenylalanin (FmocFF)-Peptid, einem der am meisten untersuchten selbstorganisierenden Hydrogel-bildenden Bausteine, die bemerkenswerte mechanische Eigenschaften aufweisen, führte zur Bildung stabiler, homogener Hydrogele. Die Elektronenmikroskopie-Analyse zeigte eine gleichmäßige Verteilung der beiden Matrizen in den kompositen Formen. Die kompositen Hydrogele wiesen verbesserte mechanische Eigenschaften und Stabilität gegenüber enzymatischer Zersetzung auf, während sie ihre Biokompatibilität beibehielten. Zudem erreichte der Speicher-Modul der FmocFF/HA-kompositen Hydrogele bis zu 25 kPa. Die kompositen Hydrogele ermöglichten die anhaltende Freisetzung von Curcumin, einem hydrophoben Polyphenol, das antioxidative, entzündungshemmende und antitumorale Aktivitäten zeigt. Wichtig ist, dass die Freisetzungsrate von Curcumin als Funktion der Konzentration des FmocFF-Peptids innerhalb der Hydrogelmatrix moduliert wurde. Diese Arbeit bietet einen neuen Ansatz zur Verleihung von mechanischer Steifigkeit und Stabilität an HA, ohne dass eine Vernetzung erforderlich ist, und könnte so seine Nutzung in verschiedenen klinischen Anwendungen, wie zum Beispiel der anhaltenden Medikamentenfreisetzung, erleichtern.