Biocompatible hydrogels based on chitosan, cellulose/starch, PVA and PEDOT:PSS with high flexibility and high mechanical strength

Abstract

Příprava mechanicky pevných hydrogelů, které vydrží podmínky ve vnitřních tkáních, je náročný úkol. Navrhli jsme hydrogely založené na vícesložkových systémech, na kombinaci chitosanu, škrobu/celulózy, PVA a PEDOT:PSS prostřednictvím „one-pot“ syntézy. Hydrogely na bázi škrobu byly homogenní, zatímco hydrogely na bázi celulózy vykazovaly přítomnost celulózových mikro- a nanovláken. Hydrogely na bázi celulózy vykazovaly bobtnací poměr mezi 121 a 156 %, zatímco hydrogely na bázi škrobu vykazovaly vyšší hodnoty, od 234 do 280 %. Tahové testy ukázaly, že přítomnost škrobu v hydrogelech poskytuje vysokou flexibilitu (deformace při přetržení > 300 %), zatímco kombinace s celulózou vedla k tvorbě tužších hydrogelů (moduly pružnosti 3,9–6,6 MPa). Mezní pevnost v tahu pro oba typy hydrogelů byla podobná (2,8–3,9 MPa). Adheze a růst lidských buněk SAOS-2 podobných osteoblastům byl vyšší na hydrogelech s celulózou než na hydrogelech se škrobem a byl vyšší na hydrogelech s PEDOT:PSS než na hydrogelech bez tohoto polymeru. Metabolická aktivita buněk kultivovaných po dobu 3 dnů v hydrogelových infuzích ukázala, že se neuvolňovaly žádné akutně toxické sloučeniny. To je slibné pro další možné aplikace těchto hydrogelů v tkáňovém inženýrství nebo v obvazech ran.