3D printing sequentially strengthening high-strength natural polymer hydrogel bilayer scaffold for cornea regeneration
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Abstract 3D printing of high-strength natural polymer biodegradable hydrogel scaffolds simultaneously resembling the biomechanics of corneal tissue and facilitating tissue regeneration remains a huge challenge due to the inherent brittleness of natural polymer hydrogels and the demanding requirements of printing. Herein, concentrated aqueous solutions of gelatin and carbohydrazide-modified alginate (Gel/Alg-CDH) are blended to form a natural polymer hydrogel ink, where the hydrazides in Alg-CDH are found to form strong hydrogen bonds with the gelatin. The hydrogen-bonding-strengthened Gel/Alg-CDH hydrogel demonstrates an appropriate thickened viscosity and shear thinning for extrusion printing. The strong hydrogen bonds contribute to remarkably increased mechanical properties of Gel/Alg-CDH hydrogel with a maximum elongation of over 400%. In addition, sequentially Ca2+-physical crosslinking and then moderately chemical crosslinking significantly enhance the mechanical properties of Gel/Alg-CDH hydrogels that ultimately exhibit an intriguing J-shaped stress–strain curve (tensile strength of 1.068 MPa and the toughness of 677.6 kJ/m2). The dually crosslinked Gel-Alg-CDH-Ca2+-EDC hydrogels demonstrate a high transparency, physiological swelling stability and rapid enzymatic degradability, as well as suturability. The growth factor and drug-loaded biomimetic bilayer hydrogel scaffold are customized via a multi-nozzle printing system. This bioactive bilayer hydrogel scaffold considerably promotes regeneration of corneal epithelium and stroma and inhibits cornea scarring in rabbit cornea keratoplasty.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- 3D printing sequentially strengthening high-strength natural polymer hydrogel bilayer scaffold for cornea regeneration
- Date Crossref
- 01/01/2024
- Éditeur
- Oxford University Press (OUP)
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Tianjin University of Technology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Tianjin University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Tianjin Medical University Eye Hospital pays non établi dans la noticeÉtablissement de santé
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Tianjin Medical University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Tianjin Eye Hospital pays non établi dans la noticeÉtablissement de santé
Tianjin University of Technology, Tianjin University et Tianjin Medical University Eye Hospital, avec 3 autres affiliations.
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