Gelatin hydrogels by microbial-transglutaminase crosslinking are being increasingly exploited for tissue engineering, and proved high potential in bone regeneration. This study aimed to evaluate, for the first time, the combination of enzymatically crosslinked gelatin with hyaluronan and the newly developed biotechnological chondroitin in enhancing osteogenic potential. Gelatin enzymatic crosslinking was carried out in the presence of hyaluronan or of a hyaluronan–chondroitin mixture, obtaining semi-interpenetrating gels. The latter proved lower swelling extent and improved stiffness compared to the gelatin matrix alone, whilst maintaining high stability. The heteropolysaccharides were retained for 30 days in the hydrogels, thus influencing cell response over this period. To evaluate the effect of hydrogel composition on bone regeneration, materials were seeded with human dental pulp stem cells and osteogenic differentiation was assessed. The expression of osteocalcin (OC) and osteopontin (OPN), both at gene and protein level, was evaluated at 7, 15 and 30 days of culture. Scanning electron microscopy (SEM) and two-photon microscope observations were performed to assess bone-like extracellular matrix (ECM) deposition and to observe the cell penetration depth. In the presence of the heteropolysaccharides, OC and OPN expression was upregulated and a higher degree of calcified matrix formation was observed. Combination with hyaluronan and chondroitin improved both the biophysical properties and the biological response of enzymatically crosslinked gelatin, fastening bone deposition.

中文翻译：

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通过微生物-转谷氨酰胺酶交联的明胶-生物发酵未硫酸化糖胺聚糖半互穿水凝胶增强牙髓干细胞的成骨潜力

通过微生物-转谷氨酰胺酶交联的明胶水凝胶正越来越多地用于组织工程，并被证明在骨再生方面具有很高的潜力。本研究旨在首次评估酶交联明胶与透明质酸和新开发的生物技术软骨素的组合在增强成骨潜力方面的作用。在透明质酸或透明质酸-软骨素混合物存在下进行明胶酶促交联，获得半互穿凝胶。与单独的明胶基质相比，后者证明了较低的膨胀程度和提高的刚度，同时保持了高稳定性。杂多糖在水凝胶中保留了 30 天，从而影响了这段时间内的细胞反应。为了评估水凝胶组合物对骨再生的影响，用人牙髓干细胞接种材料并评估成骨分化。在培养 7、15 和 30 天评估基因和蛋白质水平的骨钙素 (OC) 和骨桥蛋白 (OPN) 的表达。进行扫描电子显微镜 (SEM) 和双光子显微镜观察以评估骨样细胞外基质 (ECM) 沉积并观察细胞穿透深度。在杂多糖的存在下，OC 和 OPN 表达上调，并观察到更高程度的钙化基质形成。与透明质酸和软骨素的组合改善了酶交联明胶的生物物理特性和生物反应，从而固定骨沉积。在培养 7、15 和 30 天评估基因和蛋白质水平的骨钙素 (OC) 和骨桥蛋白 (OPN) 的表达。进行扫描电子显微镜 (SEM) 和双光子显微镜观察以评估骨样细胞外基质 (ECM) 沉积并观察细胞穿透深度。在杂多糖的存在下，OC 和 OPN 表达上调，并观察到更高程度的钙化基质形成。与透明质酸和软骨素的组合改善了酶交联明胶的生物物理特性和生物反应，从而固定骨沉积。在培养 7、15 和 30 天评估基因和蛋白质水平的骨钙素 (OC) 和骨桥蛋白 (OPN) 的表达。进行扫描电子显微镜 (SEM) 和双光子显微镜观察以评估骨样细胞外基质 (ECM) 沉积并观察细胞穿透深度。在杂多糖的存在下，OC 和 OPN 表达上调，并观察到更高程度的钙化基质形成。与透明质酸和软骨素的组合改善了酶交联明胶的生物物理特性和生物反应，从而固定骨沉积。进行扫描电子显微镜 (SEM) 和双光子显微镜观察以评估骨样细胞外基质 (ECM) 沉积并观察细胞穿透深度。在杂多糖的存在下，OC 和 OPN 表达上调，并观察到更高程度的钙化基质形成。与透明质酸和软骨素的组合改善了酶交联明胶的生物物理特性和生物反应，从而固定骨沉积。进行扫描电子显微镜 (SEM) 和双光子显微镜观察以评估骨样细胞外基质 (ECM) 沉积并观察细胞穿透深度。在杂多糖的存在下，OC 和 OPN 表达上调，并观察到更高程度的钙化基质形成。与透明质酸和软骨素的组合改善了酶交联明胶的生物物理特性和生物反应，从而固定骨沉积。