Association behavior of hydrophobically modified copolymers in aqueous medium
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Date
2019
Authors
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Abstract
In the past years stem cells have been recognized as a promising source to treat a wide spectrum
of human diseases. Stem cell fate of adult stem cells is mainly controlled by the stem cell
microenvironment which is also called a stem cell niche. The stem cell niche is composed of
the extracellular matrix (ECM), other small molecules and other cells. The extracellular matrix
provides the scaffold for cell adhesion and therefore biochemical and biophysical aspects of the
ECM have a huge influence on stem cell fate.
Five types of hydrophobically modified (HM) copolymers have been investigated in this
work that are able to form physical hydrogel networks with tunable stiffness to mimic the
natural extracellular matrix of adult stem cells. The first group was composed of N,N’-
dimethylacrylamide (DMAM) and lauryl methacrylate (LMA) (1.25 to 10 mol %) or stearyl
methacrylate (SMA) (1.25 to 2.5 mol %). These copolymers served as water-soluble, neutral
reference copolymers. The second copolymer group contained an additional cationic monomer,
the third group an additional zwitterionic monomer, the fourth group a RGD-peptidefunctionalized
monomer and the last group mono and polyunsaturated fatty acids. These
copolymers were synthesized by free radical polymerization and the solution and gel -like
properties investigated and compared by rheology measurements.
In den vergangenen Jahren wurden Stammzellen als vielversprechende Quelle für die Behandlung eines breiten Spektrums menschlicher Erkrankungen angesehen. Das Schicksal von adulten Stammzellen wird hauptsächlich durch die Mikroumgebung der Stammzelle gesteuert, die auch Stammzellennische genannt wird. Die Stammzellnische besteht aus der extrazellulären Matrix (EZM), anderen kleinen Molekülen und weiteren Zellen. Die extrazelluläre Matrix ist das Gerüst für die Zelladhäsion. Daher haben biochemische und biophysikalische Aspekte des EZM einen großen Einfluss auf das Schicksal der Stammzellen. In dieser Arbeit wurden fünf Arten von hydrophob modifizierten (HM)-Copolymeren untersucht, die in der Lage sind, physikalische Hydrogelnetzwerke mit einstellbarer Festigkeit zu bilden, um die natürliche, extrazelluläre Matrix von adulten Stammzellen nachzuahmen. Die erste Gruppe bestand aus N,N'-Dimethylacrylamid (DMAM) und Laurylmethacrylat (LMA) (1,25 bis 10 Mol-%) oder Stearylmethacrylat (SMA) (1,25 bis 2,5 Mol-%). Diese Copolymere dienten als wasserlösliche, neutrale Referenzcopolymere. Die zweite Copolymergruppe enthielt ein zusätzliches kationisches Monomer, die dritte Gruppe ein zusätzliches zwitterionisches Monomer, die vierte Gruppe ein RGD-Peptid-funktionalisiertes Monomer und die letzte Gruppe einfach und mehrfach ungesättigte Fettsäuren. Diese Copolymere wurden durch radikalische Polymerisation synthetisiert und die Eigenschaften in Lösung bzw. im Gel durch Rheologiemessungen untersucht und miteinander verglichen.
In den vergangenen Jahren wurden Stammzellen als vielversprechende Quelle für die Behandlung eines breiten Spektrums menschlicher Erkrankungen angesehen. Das Schicksal von adulten Stammzellen wird hauptsächlich durch die Mikroumgebung der Stammzelle gesteuert, die auch Stammzellennische genannt wird. Die Stammzellnische besteht aus der extrazellulären Matrix (EZM), anderen kleinen Molekülen und weiteren Zellen. Die extrazelluläre Matrix ist das Gerüst für die Zelladhäsion. Daher haben biochemische und biophysikalische Aspekte des EZM einen großen Einfluss auf das Schicksal der Stammzellen. In dieser Arbeit wurden fünf Arten von hydrophob modifizierten (HM)-Copolymeren untersucht, die in der Lage sind, physikalische Hydrogelnetzwerke mit einstellbarer Festigkeit zu bilden, um die natürliche, extrazelluläre Matrix von adulten Stammzellen nachzuahmen. Die erste Gruppe bestand aus N,N'-Dimethylacrylamid (DMAM) und Laurylmethacrylat (LMA) (1,25 bis 10 Mol-%) oder Stearylmethacrylat (SMA) (1,25 bis 2,5 Mol-%). Diese Copolymere dienten als wasserlösliche, neutrale Referenzcopolymere. Die zweite Copolymergruppe enthielt ein zusätzliches kationisches Monomer, die dritte Gruppe ein zusätzliches zwitterionisches Monomer, die vierte Gruppe ein RGD-Peptid-funktionalisiertes Monomer und die letzte Gruppe einfach und mehrfach ungesättigte Fettsäuren. Diese Copolymere wurden durch radikalische Polymerisation synthetisiert und die Eigenschaften in Lösung bzw. im Gel durch Rheologiemessungen untersucht und miteinander verglichen.
Description
Table of contents
Keywords
Hydrophobically modified polymers, Extracellular matrix-rheology