journal article·2026-04

Emerging Hydrogel‐Based Systems for Stem Cell Delivery and Bone Repair

Lei Yang, Xiuling He, Lijun Cai, Yuanjin Zhao

Advanced Functional Materials· Volume 36· Issue 35
Publisher page

Abstract

ABSTRACT Bone tissue defects pose a significant clinical challenge because of the limitations of autologous transplantation and synthetic substitutes. Recently, hydrogels with extracellular matrix‐mimicking architectures have emerged as ideal carriers for stem cells, offering precise spatiotemporal control over cell delivery and differentiation. In this article, we comprehensively review the use of stem cell hydrogel delivery technology in treating bone defects, focusing on hydrogel design, stem cell selection, and their application in bone repair. First, we describe common hydrogel materials for stem cell delivery and bone repair, detailing their cross‐linking strategies and characteristics. Second, we outline the types of stem cells utilized in bone repair and highlight the key characteristics of stem cell‐loaded hydrogels. Finally, we explore different stem cell delivery systems utilizing hydrogels for bone repair, summarizing the current challenges and future directions. Our findings offer insights into hydrogel‐based stem‐cell delivery strategies for bone repair, advancing related disciplines.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Hydrogels: synthesis, properties, applications · Bone Tissue Engineering Materials · 3D Printing in Biomedical Research

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Zhejiang Provincial Key Laboratory of Silk and Silk Protein New Materials Institute of Sericulture and Tea Zhejiang Academy of Agricultural Sciences Hangzhou China

Department of Rheumatology and Immunology School of Biological Science and Medical Engineering Nanjing Drum Tower Hospital Southeast University Nanjing China

Wenzhou Institute University of Chinese Academy of Sciences Wenzhou China

Funding

National Natural Science Foundation of China

References (100+)

Show source-provided references
1. 10.1038/s41586‐024‐08208‐z10.1038/s41586‐024‐08208‐z ↗
2. 10.1002/advs.20200339010.1002/advs.202003390 ↗
3. 10.1152/physrev.00012.201910.1152/physrev.00012.2019 ↗
4. 10.1186/s40779‐024‐00540‐910.1186/s40779‐024‐00540‐9 ↗
5. 10.1038/s42255‐024‐01057‐010.1038/s42255‐024‐01057‐0 ↗
6. 10.1002/advs.20210058410.1002/advs.202100584 ↗
7. 10.1038/s41467‐023‐38034‐210.1038/s41467‐023‐38034‐2 ↗
8. 10.1038/s41392‐021‐00830‐x10.1038/s41392‐021‐00830‐x ↗
9. 10.1016/j.tibtech.2024.07.01310.1016/j.tibtech.2024.07.013 ↗
10. 10.1002/adma.20230784610.1002/adma.202307846 ↗
11. 10.1038/s41392‐022‐00957‐510.1038/s41392‐022‐00957‐5 ↗
12. 10.1002/advs.20230476110.1002/advs.202304761 ↗
13. 10.1186/s40779‐023‐00473‐910.1186/s40779‐023‐00473‐9 ↗
14. 10.1016/j.cis.2020.10228010.1016/j.cis.2020.102280 ↗
15. 10.1002/advs.20220738110.1002/advs.202207381 ↗
16. 10.1002/adma.20220620710.1002/adma.202206207 ↗
17. 10.1039/C6CS00052E10.1039/C6CS00052E ↗
18. 10.1021/acsnano.1c0214710.1021/acsnano.1c02147 ↗
19. 10.1021/acsnano.3c1154210.1021/acsnano.3c11542 ↗
20. 10.1002/adma.20200794910.1002/adma.202007949 ↗
21. 10.1016/j.actbio.2017.01.03610.1016/j.actbio.2017.01.036 ↗
22. 10.1016/j.actbio.2018.03.02410.1016/j.actbio.2018.03.024 ↗
23. 10.1038/s41467‐024‐50021‐910.1038/s41467‐024‐50021‐9 ↗
24. 10.1002/advs.20230499510.1002/advs.202304995 ↗
25. 10.1016/j.colsurfb.2022.11233910.1016/j.colsurfb.2022.112339 ↗
26. 10.1016/j.ijbiomac.2025.14234610.1016/j.ijbiomac.2025.142346 ↗
27. 10.1021/acsami.3c1682210.1021/acsami.3c16822 ↗
28. 10.1016/j.carbpol.2024.12296010.1016/j.carbpol.2024.122960 ↗
29. 10.1016/S0021‐9258(18)75338‐610.1016/S0021‐9258(18)75338‐6 ↗
30. 10.1021/acsnano.1c0932510.1021/acsnano.1c09325 ↗
31. 10.1021/acs.biomac.4c0098510.1021/acs.biomac.4c00985 ↗
32. 10.1002/adma.20221211410.1002/adma.202212114 ↗
33. 10.1016/j.actbio.2022.06.03610.1016/j.actbio.2022.06.036 ↗
34. 10.1021/acsnano.4c1038610.1021/acsnano.4c10386 ↗
35. 10.1002/advs.20230051710.1002/advs.202300517 ↗
36. 10.1016/j.ijbiomac.2018.11.07310.1016/j.ijbiomac.2018.11.073 ↗
37. 10.1016/j.apsusc.2019.14428210.1016/j.apsusc.2019.144282 ↗
38. 10.1016/j.ijbiomac.2019.04.11510.1016/j.ijbiomac.2019.04.115 ↗
39. 10.1016/j.ijbiomac.2024.13350210.1016/j.ijbiomac.2024.133502 ↗
40. 10.1038/s41536‐023‐00286‐310.1038/s41536‐023‐00286‐3 ↗
41. 10.1039/D2TB01514E10.1039/D2TB01514E ↗
42. 10.1016/j.carbpol.2022.11969010.1016/j.carbpol.2022.119690 ↗
43. 10.1016/j.ijbiomac.2019.04.10710.1016/j.ijbiomac.2019.04.107 ↗
44. 10.1016/j.bioactmat.2023.10.01410.1016/j.bioactmat.2023.10.014 ↗
45. 10.1016/j.carbpol.2023.12097310.1016/j.carbpol.2023.120973 ↗
46. 10.1021/acsami.7b0411410.1021/acsami.7b04114 ↗
47. 10.1016/j.bioactmat.2024.04.01810.1016/j.bioactmat.2024.04.018 ↗
48. 10.1002/adma.20220976910.1002/adma.202209769 ↗
49. 10.1021/acs.chemrev.2c0017910.1021/acs.chemrev.2c00179 ↗
50. 10.1002/advs.20250151810.1002/advs.202501518 ↗
51. 10.7150/thno.7454810.7150/thno.74548 ↗
52. 10.1016/j.bioactmat.2024.02.01610.1016/j.bioactmat.2024.02.016 ↗
53. 10.3390/ma1406151010.3390/ma14061510 ↗
54. 10.1016/j.jconrel.2013.09.01910.1016/j.jconrel.2013.09.019 ↗
55. 10.1186/s12951‐023‐02155‐z10.1186/s12951‐023‐02155‐z ↗
56. 10.1016/j.ijbiomac.2023.12440610.1016/j.ijbiomac.2023.124406 ↗
57. 10.1039/C6TB02348G10.1039/C6TB02348G ↗
58. 10.1016/j.bioactmat.2024.03/00410.1016/j.bioactmat.2024.03/004 ↗
59. 10.2147/IJN.S46788610.2147/IJN.S467886 ↗
60. 10.1039/C8TB02314J10.1039/C8TB02314J ↗
61. 10.1002/advs.20240321910.1002/advs.202403219 ↗
62. 10.1002/jbm.a.3729110.1002/jbm.a.37291 ↗
63. 10.1002/adhm.20240143010.1002/adhm.202401430 ↗
64. 10.1111/jcpe.1399210.1111/jcpe.13992 ↗
65. 10.1016/j.actbio.2019.02.04610.1016/j.actbio.2019.02.046 ↗
66. 10.1089/ten.teb.2014.018810.1089/ten.teb.2014.0188 ↗
67. 10.1186/s12951‐025‐03653‐y10.1186/s12951‐025‐03653‐y ↗
68. 10.1126/science.121480410.1126/science.1214804 ↗
69. 10.1016/j.biomaterials.2006.09.01710.1016/j.biomaterials.2006.09.017 ↗
70. 10.1016/j.biomaterials.2013.10.01610.1016/j.biomaterials.2013.10.016 ↗
71. 10.1002/adhm.20170007210.1002/adhm.201700072 ↗
72. 10.3390/ijms24131077510.3390/ijms241310775 ↗
73. 10.1021/acsami.7b0528410.1021/acsami.7b05284 ↗
74. 10.1016/j.colsurfb.2021.11177110.1016/j.colsurfb.2021.111771 ↗
75. 10.1016/j.ijbiomac.2022.09.02710.1016/j.ijbiomac.2022.09.027 ↗
76. 10.1021/acsbiomaterials.3c0004110.1021/acsbiomaterials.3c00041 ↗
77. 10.1002/advs.20220743810.1002/advs.202207438 ↗
78. 10.1089/ten.tea.2014.028010.1089/ten.tea.2014.0280 ↗
79. 10.1016/j.biomaterials.2017.10.02610.1016/j.biomaterials.2017.10.026 ↗
80. 10.1002/adhm.20200045410.1002/adhm.202000454 ↗
81. 10.1021/acs.analchem.3c0020910.1021/acs.analchem.3c00209 ↗
82. 10.1016/j.bone.2023.11701110.1016/j.bone.2023.117011 ↗
83. 10.1016/j.jot.2022.01.00210.1016/j.jot.2022.01.002 ↗
84. 10.1016/j.carbpol.2025.12411110.1016/j.carbpol.2025.124111 ↗
85. 10.1016/j.bioactmat.2024.04.01710.1016/j.bioactmat.2024.04.017 ↗
86. 10.1002/advs.20230796910.1002/advs.202307969 ↗
87. 10.1002/advs.20230365010.1002/advs.202303650 ↗
88. 10.1002/adma.20240940010.1002/adma.202409400 ↗
89. 10.1016/j.bioactmat.2023.12.01610.1016/j.bioactmat.2023.12.016 ↗
90. 10.1002/smll.20250177310.1002/smll.202501773 ↗
91. 10.1016/j.carbpol.2024.12294410.1016/j.carbpol.2024.122944 ↗
92. 10.1016/j.carbpol.2023.12073810.1016/j.carbpol.2023.120738 ↗
93. 10.1002/adma.20231069710.1002/adma.202310697 ↗
94. 10.1016/j.carbpol.2022.12012710.1016/j.carbpol.2022.120127 ↗
95. 10.1016/j.biomaterials.2024.12281710.1016/j.biomaterials.2024.122817 ↗
96. 10.1038/s41467‐024‐48417‐810.1038/s41467‐024‐48417‐8 ↗
97. 10.1021/acsnano.0c0771410.1021/acsnano.0c07714 ↗
98. 10.1002/adhm.20230195910.1002/adhm.202301959 ↗
99. 10.1016/j.bioactmat.2022.05.02810.1016/j.bioactmat.2022.05.028 ↗
100. 10.1126/sciadv.adq670010.1126/sciadv.adq6700 ↗