Integrating Mechanics and Bioactivity: A Detailed Assessment of Elasticity and Viscoelasticity at Different Scales in 2D Biofunctionalized PEGDA Hydrogels for Targeted Bone Regeneration
Notice bibliographique
Résumé
Methods for promoting and controlling the differentiation of human mesenchymal stem cells (hMSCs) in vitro before in vivo transplantation are crucial for the advancement of tissue engineering and regenerative medicine. In this study, we developed poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) hydrogels with tunable mechanical properties, including elasticity and viscoelasticity, coupled with bioactivity achieved through the immobilization of a mixture of RGD and a mimetic peptide of the BMP-2 protein. Despite the key relevance of hydrogel mechanical properties for cell culture, a standard for its characterization has not been proposed, and comparisons between studies are challenging due to the different techniques employed. Here, a comprehensive approach was employed to characterize the elasticity and viscoelasticity of these hydrogels, integrating compression testing, rheology, and atomic force microscopy (AFM) microindentation. Distinct mechanical behaviors were observed across different PEGDA compositions, and some consistent trends across multiple techniques were identified. Using a photoactivated cross-linker, we controlled the functionalization density independently of the mechanical properties. X-ray photoelectrin spectroscopy and fluorescence microscopy were employed to evaluate the functionalization density of the materials before the culturing of hMSCs on them. The cells cultured on all functionalized hydrogels expressed an early osteoblast marker (Runx2) after 2 weeks, even in the absence of a differentiation-inducing medium compared to our controls. Additionally, after only 1 week of culture with osteogenic differentiation medium, cells showed accelerated differentiation, with clear morphological differences observed among cells in the different conditions. Notably, cells on stiff but stress-relaxing hydrogels exhibited an overexpression of the osteocyte marker E11. This suggests that the combination of the functionalization procedure with the mechanical properties of the hydrogel provides a potent approach to promoting the osteogenic differentiation of hMSCs.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».