Synthese und Charakterisierung von Wirt-Gast-vernetzten Hydrogelen für 3D-Zellanwendungen
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Date
2025
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In den letzten Jahren erfolgte eine rasche Entwicklung selbstheilender Hydrogele für Anwendungen in der Biomedizin, da diese eine einfache Methode zur dreidimensionalen (3D) Verkapselung von Zellen darstellen. Die 3D-Verkapselung von lebenden Zellen hat aufgrund ihrer vielfältigen Anwendungen, wie beispielsweise für die Wiederherstellung funktioneller Gewebe, die in vitro-Zellkultur, als vaskuläre Strukturen oder makroskopische Zellkonstrukte, an Bedeutung gewonnen. Allerdings stellt die gezielte Anpassung der mechanischen und chemischen Eigenschaften der Hydrogele an die Anforderungen der verschiedenen Anwendungen eine Herausforderung dar.
Daher wurde in dieser Arbeit ein vollsynthetisches, selbstheilendes Hydrogel, dessen Zusammensetzung gut kontrollierbar ist, entwickelt. Das Hydrogel basiert auf reversiblen Wirt-Gast-Vernetzungen zwischen β-Cyclodextrin (β-CD) und Adamantan (Ad). Durch die Variation der Parameter Vernetzungsdichte und Gesamtpolymerkonzentration konnten die Steifigkeit, die Elastizität und die Selbstheilung der Hydrogele gezielt eingestellt werden. Außerdem konnte durch eine Kombination der Wirt-Gast-Vernetzung mit einer kovalenten Vernetzung über Poly(ethylenglykol)diacrylat eine Erhöhung der Steifigkeit auf das Neun- bis Zehnfache der Wirt-Gast-Hydrogele bei gleichzeitigem Erhalt der Fähigkeit zur Selbstheilung erzielt werden. Darüber hinaus wurde das Hydrogelsystem erfolgreich über eine Copolymerisation bzw. über eine polymeranaloge Immobilisierung von Peptidliganden biofunktionalisiert. In 3D-Zellexperimenten wurde die Biokompatibilität der Hydrogele sowie eine Förderung der Adhäsion von B16F1-Zellen durch RGD-Funktionalisierung der Hydrogele nachgewiesen.
Description
Table of contents
Keywords
Wirt-Gast-vernetzung, Selbstheilende Hydrogele, 3D-Zelleinbettung, Rheologie
Subjects based on RSWK
Hydrogel