ポリ（エチレングリコール）ジアクリレート/ヒアルロン酸半浸透ネットワーク組成3-D細胞の拡散と移動のためのネットワーク組成

治療細胞移植の人工マトリックスとして機能するには、合成ヒドロゲルが細胞の拡散と移動を可能にする局所的な細胞媒介分解を可能にするメカニズムを組み込む必要があります。以前は、加水分解性ポリ（エチレングリコール）ジクリレート（PEGDA）、アクリレート-PEG-GRGDS、天然ヒアルロン酸（HA）で構成されるハイブリッド半浸透ポリマーネットワーク（半IPN）が、完全に完全に完全に相対的に比較的増加した細胞拡散の増加をサポートすることを示しました。細胞ヒアルロニダーゼ活性に依存する合成ネットワーク。この研究では、カプセル化された線維芽細胞の3D拡散、この活性の原因となるゲル構造の根本的な変化、および長期の細胞生存をサポートする最適化されたゲル製剤の能力に対するPEGDA/HAセミプンネットワーク組成の効果を体系的に調査しました。移行。線維芽細胞の拡散は、HA濃度に対する二相性反応を示し、最小HA分子量を必要とし、PEGDA濃度の増加とともに減少し、初期の時点での加水分解とは無関係でした。ゲル濁度の増加は半IPNで観察されましたが、メタクリル化HAを含む共重合ヒドロゲルでは観察されませんでした。これは、ネットワーク構造内にHA濃縮欠陥をもたらす重合誘導相分離の根本的なメカニズムがあることを示唆しています。PEGDA/HAセミプンは、代替ハイブリッドヒドロゲルと比較して、比較的高いレベルの機械的特性（〜10kpaの弾性率）での細胞拡散をサポートすることもできました。長期の細胞リモデリングをサポートするために、PEGDA成分の分解速度は、加水分解に対する感受性が異なる3つの異なるPEGDAマクロマーのブレンドを準備することにより最適化されました。最適化された半IPN製剤は、ゲル入りのゲルカプセル化モデルでのカプセル化された線維芽細胞の長期生存と持続的な移動をサポートしました。これらの結果は、PEGDA/HA半IPNが、さまざまな細胞療法アプリケーションの3D細胞の生存、拡散、および移動をサポートできる動的な微小環境を提供することを示しています。

To serve as artificial matrices for therapeutic cell transplantation, synthetic hydrogels must incorporate mechanisms enabling localized, cell-mediated degradation that allows cell spreading and migration. Previously, we have shown that hybrid semi-interpenetrating polymer networks (semi-IPNs) composed of hydrolytically degradable poly(ethylene glycol) diacrylates (PEGdA), acrylate-PEG-GRGDS and native hyaluronic acid (HA) support increased cell spreading relative to fully synthetic networks that is dependent on cellular hyaluronidase activity. This study systematically investigated the effects of PEGdA/HA semi-IPN network composition on 3-D spreading of encapsulated fibroblasts, the underlying changes in gel structure responsible for this activity, and the ability of optimized gel formulations to support long-term cell survival and migration. Fibroblast spreading exhibited a biphasic response to HA concentration, required a minimum HA molecular weight, decreased with increasing PEGdA concentration and was independent of hydrolytic degradation at early time points. Increased gel turbidity was observed in semi-IPNs, but not in copolymerized hydrogels containing methacrylated HA, which did not support cell spreading. This suggests that there is an underlying mechanism of polymerization-induced phase separation that results in HA-enriched defects within the network structure. PEGdA/HA semi-IPNs were also able to support cell spreading at relatively high levels of mechanical properties (∼10kPa elastic modulus) compared to alternative hybrid hydrogels. In order to support long-term cellular remodeling, the degradation rate of the PEGdA component was optimized by preparing blends of three different PEGdA macromers with varying susceptibility to hydrolytic degradation. Optimized semi-IPN formulations supported long-term survival of encapsulated fibroblasts and sustained migration in a gel-within-gel encapsulation model. These results demonstrate that PEGdA/HA semi-IPNs provide dynamic microenvironments that can support 3-D cell survival, spreading and migration for a variety of cell therapy applications.