Modified natural polymers with bioactive additives for restoration of critical bone defect

A critical bone defect (CBD), which occurs as a result of trauma, surgery and oncology [1], is a defect that is not capable of self-regeneration [2], and it remains an unsolved issue today. Standard protocols for CBD regeneration based on bioceramics, metals, syngeneic and xenogeneic transplantation, and 3D printed scaffolds need optimization, as they have several disadvantages, including time-consuming scaffold production, possible autoimmune reaction, and low biodegradation. The use of biodegradable scaffolds based on biocompatible natural polymers, such as hyaluronic acid (HA), could be a promising approach [3]. Conjugation with reagents containing double bonds, such as glycidyl methacrylate (GMA), allows the photocrosslinking of hydrogels under the well-controlled and mild conditions [4], that allow loading of bioactive additives and even living cells in the hydrogels [5] for enhanced CBD regeneration. The aim of the current study was to demonstrate UV-photocrosslinkable materials based on HA to form hydrogels in vitro that could be further proposed to replace CBD in vivo.

Критический костный дефект (ККД) - это повреждение костной ткани, не способное к самовосстановлению и поэтому требующее использования подходов тканевой инженерии. Фотосшиваемые гидрогели на основе природных полимеров являются перспективными биоматериалами для восстановления ККД благодаря биосовместимости, универсальности и возможности формирования 3D структур заданной формы. В данной работе были предложены УФ-фотосшиваемые материалы на основе гиалуроновой кислоты, модифицированной глицидилметакрилатом, для формирования гидрогелей, которые могут быть использованы для замещения ККД in situ. Было показано, что полученные гидрогели обладают механическими свойствами, подходящими для замещения костной ткани; при этом процесс фотосшивания происходит в мягких условиях, что подтверждает высокая выживаемость мезенхимальных стволовых клеток мыши в таких гидрогелях. Полученная технология может быть предложена для дальнейшего исследования возможности замещения ККД в in vivo условиях.