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Thiolactone-Functional Pullulan for In Situ Forming Biogels
Biomacromolecules ( IF 5.5 ) Pub Date : 2021-09-21 , DOI: 10.1021/acs.biomac.1c00807 Stefan Mommer 1 , David Gehlen 1 , Takami Akagi 2 , Mitsuru Akashi 2 , Helmut Keul 1 , Martin Möller 1
Biomacromolecules ( IF 5.5 ) Pub Date : 2021-09-21 , DOI: 10.1021/acs.biomac.1c00807 Stefan Mommer 1 , David Gehlen 1 , Takami Akagi 2 , Mitsuru Akashi 2 , Helmut Keul 1 , Martin Möller 1
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Gelation in the presence of cells with minimum cytotoxicity is highly desirable for materials with applications in tissue engineering. Herein, the naturally occurring polysaccharide pullulan is functionalized with thiolactones that undergo ring-opening addition of amines. As a result, the modified pullulan can be cross-linked with diamines and/or amine-containing biological substrates enhancing the system's versatility (e.g., gelatin and cell-binding ligands GHK/GRGDS). Thiolactone degrees of substitution of 2.5 or 5.0 mol % are achieved, and respective hydrogels exhibit mesh sizes of 27.8 to 49.1 nm. Cell proliferation studies on chosen gels (G′ ≅ 500 Pa, over 14 days) demonstrate that for normal human dermal fibroblasts (NHDFs), both gelatin and GRGDS equally support cell proliferation, while in the case of hepatocytes (HepG2), the presence of GRGDS and GHK improve cell proliferation 10-fold compared to gelatin. Cells remain viable and in one instance were successfully encapsulated by in situ gelation, altogether confirming the mild and biocompatible nature of this strategy to produce biogels using biologically active substrates as cross-linkers.
中文翻译：
用于原位形成生物凝胶的硫内酯功能性普鲁兰多糖
在具有最小细胞毒性的细胞存在下凝胶化对于在组织工程中应用的材料是非常理想的。在此，天然存在的多糖支链淀粉被硫代内酯官能化，硫代内酯经过胺的开环加成。因此，修饰的支链淀粉可以与二胺和/或含胺的生物底物交联，从而增强系统的多功能性（例如，明胶和细胞结合配体 GHK/GRGDS）。硫内酯取代度达到 2.5 或 5.0 mol%，相应的水凝胶的网孔尺寸为 27.8 至 49.1 nm。对所选凝胶（G' ≅ 500 Pa，超过 14 天）的细胞增殖研究表明，对于正常人真皮成纤维细胞 (NHDF)，明胶和 GRGDS 均同样支持细胞增殖，而在肝细胞 (HepG2) 的情况下，与明胶相比，GRGDS 和 GHK 的存在将细胞增殖提高了 10 倍。细胞保持活力，在一种情况下被成功封装原位凝胶化，完全证实了这种使用生物活性底物作为交联剂生产生物凝胶的策略的温和和生物相容性。
更新日期：2021-10-12
中文翻译：
用于原位形成生物凝胶的硫内酯功能性普鲁兰多糖
在具有最小细胞毒性的细胞存在下凝胶化对于在组织工程中应用的材料是非常理想的。在此，天然存在的多糖支链淀粉被硫代内酯官能化，硫代内酯经过胺的开环加成。因此，修饰的支链淀粉可以与二胺和/或含胺的生物底物交联，从而增强系统的多功能性（例如，明胶和细胞结合配体 GHK/GRGDS）。硫内酯取代度达到 2.5 或 5.0 mol%，相应的水凝胶的网孔尺寸为 27.8 至 49.1 nm。对所选凝胶（G' ≅ 500 Pa，超过 14 天）的细胞增殖研究表明，对于正常人真皮成纤维细胞 (NHDF)，明胶和 GRGDS 均同样支持细胞增殖，而在肝细胞 (HepG2) 的情况下，与明胶相比，GRGDS 和 GHK 的存在将细胞增殖提高了 10 倍。细胞保持活力，在一种情况下被成功封装原位凝胶化，完全证实了这种使用生物活性底物作为交联剂生产生物凝胶的策略的温和和生物相容性。
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