A tunable self-healing ionic hydrogel with microscopic homogeneous conductivity as a cardiac patch for myocardial infarction repair

材料科学 自愈 同种类的 心肌梗塞 生物医学工程 离子键合 自愈水凝胶 心脏病学 医学 离子 高分子化学 化学 病理 物理 替代医学 有机化学 热力学
作者
Xiaoping Song,Xiaorui Wang,Jie Zhang,Si Shen,Wenming Yin,Genlan Ye,Leyu Wang,Honghao Hou,Xiaozhong Qiu
出处
期刊:Biomaterials [Elsevier BV]
卷期号:273: 120811-120811 被引量:109
标识
DOI:10.1016/j.biomaterials.2021.120811
摘要

Conductive hydrogel is a potential therapeutic tool to treat damaged heart muscles in myocardial infarction (MI). However, it is still a quite challenge to optimize the fabrication of a therapeutic hydrogel patch that sustains favorable biocompatibility, electronic and mechanical stability under a complicated MI microenvironment. Herein, a tunable self-healing ionic hydrogel (POG1) was developed through the introduction of a biocompatible polyacrylic acid (PAA, FDA-approved) into the hydrogel matrix. The fabricated POG1 hydrogel possessed suitable stretchable (>500% strain) and compressive (>85% strain) properties, comparable modulus with mammalian heart (30–500 kPa, Young's modulus), self-healable, and highly stable conductivity during large deformations (~50% compress strain, ~150% tensile strain). Specifically, the established PAA nano-channels inside of POG1 endowed the hydrogel with microscopic ultra-homogeneous conductivity. Compared to those seeded in the electronic conductors-embedded (PPy, CNT, rGO) hydrogels, the cardiomyocytes (CMs) seeded in the POG1 hydrogel exhibited more significantly oriented sarcomeres. This POG1 engineered cardiac patch (ECP) also exerted robust benefits in attenuating left ventricular remodeling and restoring heart function after implantation in vivo. This paper highlighted a previously unexplored strategy for a biocompatible ionic conductive hydrogel ECP with an excellent MI repair function.
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