Incorporating nanocrystalline cellulose into a multifunctional hydrogel for heart valve tissue engineering applications

近30年来，功能性组织工程心脏瓣膜(TEHV)一直是一个难以实现的目标。持续的挑战包括对具有非线性弹性组织生物力学特性、支持静止成纤维细胞表型和抵抗成骨分化的工程瓣叶的要求。纳米纤维素是一种有吸引力的可调生物材料，尚未用于该应用。通过将TEMPO修饰的纳米晶体纤维素(mNCC)缀合到甲基丙烯酸明胶(MeGel)的骨架上，制备了一系列可光交联的复合水凝胶mNCC-MeGel (mNG)。它们的结构由 FTIR 表征，¹HNMR和单轴压缩测试。人脂肪来源的间充质干细胞(HADMSC)被封装在材料中，并在正常和成骨培养基中培养 14 天后评估瓣膜间质细胞表型。与MeGel对照组相比，封装在mNG中的HADMSC显示出α平滑肌肌动蛋白(αSMA)表达降低，波形蛋白和聚集蛋白聚糖表达增加，表明该材料支持静止的成纤维细胞表型。在成骨培养基条件下，mNG水凝胶中的HADMSC显示出较低的成骨基因表达，包括Runx2和骨钙素，表明对钙化具有抵抗力。作为原理证明，mNG水凝胶与增粘剂相结合，被用于3D生物打印一个自立的管状结构，以维持细胞活力。