journal article·2020Open access

Boronic acid and diol-containing polymers: how to choose the correct couple to form “strong” hydrogels at physiological pH

Tamiris Figueiredo, Vanina Cosenza, Yu Ogawa, Isabelle Jeacomine, Alicia Vallet, Sonia Ortega, Raphael Michel, Johan D. M. Olsson, Thibaud Gerfaud, Jean-Guy Boiteau, Jing Jing, Craig Harris, Rachel Auzély-Velty

Soft Matter· Volume 16· Issue 15

Abstract

Dynamic covalent hydrogels crosslinked by boronate ester bonds are promising materials for biomedical applications. However, little is known about the impact of the crosslink structure on the mechanical behaviour of the resulting network. Herein, we provide a mechanistic study on boronate ester crosslinking upon mixing hyaluronic acid (HA) backbones modified, on the one hand, with two different arylboronic acids, and on the other hand, with three different saccharide units. Combining rheology, NMR and computational analysis, we demonstrate that carefully selecting the arylboronic-polyol couple allows for tuning the thermodynamics and molecular exchange kinetics of the boronate ester bond, thereby controlling the rheological properties of the gel. In particular, we report the formation of "strong" gels (i.e. featuring slow relaxation dynamics) through the formation of original complex structures (tridentate or bidentate complexes). These findings offer new prospects for the rational design of hydrogel scaffolds with tailored mechanical response.
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Research context

OpenAlex topics: Hydrogels: synthesis, properties, applications · Supramolecular Self-Assembly in Materials · Hemoglobin structure and function

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Affiliations

Univ. Grenoble Alpes

Centre de Recherches sur les Macromolécules Végétales (CERMAV)-CNRS

38041 Grenoble Cedex 9

France

CEA

CNRS

Institut de Biologie Structurale

38044 Grenoble Cedex 9

Galderma/Nestlé Skin Health R&D

SE-752 28 Uppsala

Sweden

06410 Biot

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