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Multivalent Polyaspartamide Cross-Linker for Engineering Cell-Responsive Hydrogels with Degradation Behavior and Tunable Physical Properties
Biomacromolecules ( IF 5.5 ) Pub Date : 2018-01-30 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.biomac.8b00068 Jinhyeong Jang 1 , Chaenyung Cha 1
Biomacromolecules ( IF 5.5 ) Pub Date : 2018-01-30 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.biomac.8b00068 Jinhyeong Jang 1 , Chaenyung Cha 1
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Hydrogels possess favorable physical properties ideally suited for various biotechnology applications. To tailor to specific needs, a number of modification strategies have been employed to tune their properties. Herein, a multifunctional polymeric cross-linker based on polyaspartamide is developed, which allows for the facile adjustment of the type and number of reactive functional groups to fit different reaction schemes and control the physical properties of the hydrogels. The amine-based nucleophiles containing desired functional groups are reacted with polysuccinimide to synthesize polyaspartamide cross-linkers. The cross-linking density and the concurrent change in mechanical properties of the resulting hydrogels are controlled in a wide range only with the degree of substitution. This multivalency of the polyaspartamide linkers also induced the degradation of hydrogels by the unreacted functional groups on polyaspartamide involved in the hydrolysis. Furthermore, the polyaspartamide cross-linker conjugated with cell-recognition molecules via the same conjugation mechanism (i.e., nucleophilic substitution) render the hydrogels cell-responsive without the need of additional processing steps. This versatility of polyaspartamide-based cross-linker is expected to provide an efficient and versatile route to engineer hydrogels with controllable properties for biomedical applications.
中文翻译:
多价聚天冬酰胺交联剂,用于工程反应性水凝胶,具有降解行为和可调节的物理性质
水凝胶具有理想的物理性质,非常适合各种生物技术应用。为了适应特定需求,已采用了许多修改策略来调整其属性。本文中,开发了基于聚天冬酰胺的多功能聚合物交联剂,其允许容易地调节反应性官能团的类型和数量以适合不同的反应方案并控制水凝胶的物理性质。使含有所需官能团的基于胺的亲核试剂与聚琥珀酰亚胺反应以合成聚天冬酰胺交联剂。所得水凝胶的交联密度和机械性能的同时变化仅在取代度的较大范围内得到控制。聚天冬酰胺接头的这种多价还通过参与水解的聚天冬酰胺上未反应的官能团也诱导了水凝胶的降解。此外,通过相同的缀合机制(即亲核取代)与细胞识别分子缀合的聚天冬酰胺交联剂使水凝胶具有细胞响应性,而无需额外的处理步骤。预期基于聚天冬酰胺的交联剂的这种多功能性将为工程设计具有可控特性的水凝胶提供有效且通用的途径,以用于生物医学应用。亲核取代反应)使水凝胶具有细胞响应性,而无需其他处理步骤。预期基于聚天冬酰胺的交联剂的这种多功能性将为工程设计具有可控特性的水凝胶提供有效且通用的途径,以用于生物医学应用。亲核取代反应)使水凝胶具有细胞响应性,而无需其他处理步骤。预期基于聚天冬酰胺的交联剂的这种多功能性将为工程设计具有可控特性的水凝胶提供有效且通用的途径,以用于生物医学应用。
更新日期:2018-01-30
中文翻译:
多价聚天冬酰胺交联剂,用于工程反应性水凝胶,具有降解行为和可调节的物理性质
水凝胶具有理想的物理性质,非常适合各种生物技术应用。为了适应特定需求,已采用了许多修改策略来调整其属性。本文中,开发了基于聚天冬酰胺的多功能聚合物交联剂,其允许容易地调节反应性官能团的类型和数量以适合不同的反应方案并控制水凝胶的物理性质。使含有所需官能团的基于胺的亲核试剂与聚琥珀酰亚胺反应以合成聚天冬酰胺交联剂。所得水凝胶的交联密度和机械性能的同时变化仅在取代度的较大范围内得到控制。聚天冬酰胺接头的这种多价还通过参与水解的聚天冬酰胺上未反应的官能团也诱导了水凝胶的降解。此外,通过相同的缀合机制(即亲核取代)与细胞识别分子缀合的聚天冬酰胺交联剂使水凝胶具有细胞响应性,而无需额外的处理步骤。预期基于聚天冬酰胺的交联剂的这种多功能性将为工程设计具有可控特性的水凝胶提供有效且通用的途径,以用于生物医学应用。亲核取代反应)使水凝胶具有细胞响应性,而无需其他处理步骤。预期基于聚天冬酰胺的交联剂的这种多功能性将为工程设计具有可控特性的水凝胶提供有效且通用的途径,以用于生物医学应用。亲核取代反应)使水凝胶具有细胞响应性,而无需其他处理步骤。预期基于聚天冬酰胺的交联剂的这种多功能性将为工程设计具有可控特性的水凝胶提供有效且通用的途径,以用于生物医学应用。