Development of biogenic thermoresponsive multilayers based on polysaccharides for tissue engineering applications

Abstract

Thermoresponsive Poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) is widely applied in controlled release of drugs, cell sheet engineering, and tissue engineering. However, current methods for fabricating PNIPAM-modified surfaces are often ineffective and those lack bioactivity, restricting their use as stimuli responsive cell culture substrata to regulate cell activities. This work aims at developing thermoresponsive coatings to tailor surface properties and improve the bioactivity to regulate cell activities and to thermally control cell detachment. Layer-by-layer technique allows the facile fabrication of polyelectrolyte multilayers by combining PNIPAM with native (heparin, chondroitin sulfate) or semi-synthetic glycosaminoglycans (cellulose sulfate). Such biogenic coatings enable the immobilization of bioactive vitronectin and FGF-2 as a cell culture substrate for growth factor delivery, production of (stem) cells and as a bioactive wound dressing for tissue regeneration.

Thermoresponsives PNIPAM wird häufig bei der kontrollierten Freisetzung von Medikamenten, der Herstellung von Zellschichten und der Gewebezüchtung eingesetzt. Aktuelle Methoden zur Herstellung von PNIPAM-modifizierten Oberflächen sind jedoch oft ineffektiv und diese weisen keine Bioaktivität auf, was ihre Verwendung als Zellkultursubstrate . Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung thermoresponsiver Beschichtungen, um Oberflächeneigenschaften gezielt anzupassen und die Bioaktivität zu verbessern, um Zellaktivitäten zu regulieren und die Zellablösung thermisch zu kontrollieren. Die Schicht-für-Schicht-Methode ermöglicht die einfache Herstellung von Polyelektrolyt-Mehrfachschichten durch Kombination von PNIPAM mit nativen oder halbsynthetischen Glykosaminoglykanen. Solche biogenen Beschichtungen ermöglichen die Immobilisierung von bioaktivem Vitronektin und FGF-2 als Zellkultursubstrat für die Produktion von Stammzellen und als bioaktiver Wundverband für die Geweberegeneration.