In situ-forming hydrogels present a promising approach for minimally invasive cell transplantation and tissue regeneration. Among prospective materials, hyaluronic acid (HyA) has displayed great potential, owing to its inherent biocompatibility, biodegradation, and ease of chemical modification. However, current studies in the literature use a broad range of HyA macromer molecular weights (MWs) from <100 kDa to 1 MDa with no consensus regarding an optimal MW for a specific application. We investigated the effects of different HyA macromer MWs on key biophysical properties of semisynthetic hydrogels, such as viscosity, gelation time, shear storage modulus, molecular diffusion, and degradation. Using higher-MW HyA macromers leads to quicker gelation times and stiffer, more stable hydrogels with smaller mesh sizes. Assessment of the potential for HyA hydrogels to support network formation by encapsulated vascular cells derived from human-induced pluripotent stem cells reveals key differences between HyA hydrogels dependent on macromer MW. These effects must be considered holistically to address the multifaceted, nonmonotonic nature of HyA MW on hydrogel behavior. Our study identified an intermediate HyA macromer MW of 500 kDa as providing optimal conditions for a readily injectable, in situ-forming hydrogel with appropriate biophysical properties to promote vascular cell spreading and sustain vascular network formation in vitro.

中文翻译：

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透明质酸大分子分子量决定了半合成水凝胶的生物物理特性和体外细胞反应。

原位形成的水凝胶为微创细胞移植和组织再生提供了一种有前途的方法。在预期的材料中，透明质酸（HyA）由于其固有的生物相容性，生物降解性和易于化学修饰的特性而显示出巨大的潜力。但是，文献中的当前研究使用了范围从<100 kDa到1 MDa的HyA大分子单体分子量（MWs），对于针对特定应用的最佳MW尚无共识。我们研究了不同的HyA大分子高分子化合物对半合成水凝胶的关键生物物理特性（如粘度，胶凝时间，剪切储能模量，分子扩散和降解）的影响。使用分子量更高的HyA大分子单体可缩短凝胶化时间，并以较小的筛孔尺寸形成更硬，更稳定的水凝胶。HyA水凝胶支持由人诱导的多能干细胞衍生的封装血管细胞形成网络的潜力的评估显示，HyA水凝胶之间依赖于大分子单体MW的关键差异。必须全面考虑这些影响，以解决HyA MW对水凝胶行为的多方面，非单调性。我们的研究确定了500 kDa的HyA大分子中间体MW，它为易于注射，原位形成的具有适当生物物理特性的水凝胶提供了最佳条件，以促进血管细胞的扩散并在体外维持血管网络的形成。必须全面考虑这些影响，以解决HyA MW对水凝胶行为的多方面，非单调性。我们的研究确定了500 kDa的HyA大分子中间体MW，它为易于注射，原位形成的具有适当生物物理特性的水凝胶提供了最佳条件，以促进血管细胞的扩散并在体外维持血管网络的形成。必须全面考虑这些影响，以解决HyA MW对水凝胶行为的多方面，非单调性。我们的研究确定了500 kDa的HyA大分子中间体MW，它为易于注射，原位形成的具有适当生物物理特性的水凝胶提供了最佳条件，以促进血管细胞的扩散并在体外维持血管网络的形成。