Alginate functionalization and incorporation of dynamic covalent bonds to form a responsive and self-healing bioink

Sammanfattning

Hydrogeler är eftertraktade material som biobläck, men många biobläck saknar den strukturella integritet och de dynamiska egenskaperna som krävs för tillförlitlig prestanda. Alginat är en polysackarid som studerats i stor utsträckning i detta sammanhang, och genom att introducera aldehydgrupper kan alginat omvandlas till en reaktiv plattform för dynamisk nätverksbildning. I detta arbete oxiderades alginat till alginatdialdehyd (ADA), och modifieringen bekräftades med NMR och FTIR. Schiff bas tvärbindning med hydrazidbaserade tvärbindare resulterade i hydrogeler med justerbara viskoelastiska egenskaper, skjuvförtunnande beteende och självläkande förmåga. Svällning och stabilitet varierade mellan de undersökta aldehyd-till-hydrazid förhållandena, där förhållandet 1:1.05 gav balanserad mekanisk integritet medan förhållandena 1:0.5 och 1:1.5 läkte snabbare men var mjukare. Injicerbarhets- och extruderbarhetstester visade att alla formuleringar kunde bearbetas, där förhållandet 1:1.5 bildade kontinuerliga och stabila filament. Dessa resultat indikerar att graden av tvärbindning starkt påverkar balansen mellan mekanisk integritet, självläkning och extruderbarhet, där mellanliggande förhållanden ger strukturell stabilitet medan högre förhållanden förbättrar extruderingsprestanda. Sammantaget visar resultaten att ADA-baserade hydrogeler kan kombinera kemisk justerbarhet med funktionell bearbetbarhet, vilket understryker deras potential som dynamiska biobläck för bioprinting.