Hydrolytic stability and biocompatibility on smooth muscle cells of polyethylene glycol–polycaprolactone-based polyurethanes

Abstract

Interactions between smooth muscle cells (SMCs) and biomaterials must not result in phenotype changes as this may generate uncontrolled multiplication processes and occlusions in vascular grafts. The aim of this study was to relate the hydrolytic stability and biocompatibility of polyurethanes (PUs) on SMCs. A higher polycaprolactone (PCL) concentration was found to improve the hydrolytic stability of the material and the adhesion of SMCs. A material with 5% polyethylene glycol, 90% PCL, and 5% pentaerythritol presented high cell viability and adhesion, suggesting a contractile phenotype in SMCs depending on the morphology. Nevertheless, all PUs retained their elastic modulus over 120 days, similar to the collagen of native arteries (~10 MPa). Furthermore, aortic SMCs did not present toxicity (viability over 80%) and demonstrated adherence without any abnormal cell multiplication processes, which is ideal for the function to be fulfiled in situ in the vascular grafts.

Las interacciones entre las células de músculo liso (SMC) y los biomateriales no deben dar lugar a cambios de fenotipo, ya que esto puede generar procesos de multiplicación descontrolados y oclusiones en los injertos vasculares. El objetivo de este estudio fue relacionar la estabilidad hidrolítica y biocompatibilidad de poliuretanos (PUs) en SMCs. Se encontró que una mayor concentración de policaprolactona (PCL) mejoraba la estabilidad hidrolítica del material y la adhesión de las SMC. Un material con 5% polietilenglicol, 90% PCL y 5% pentaeritritol presentó alta viabilidad celular y adhesión, sugiriendo un fenotipo contráctil en las SMC dependiendo de la morfología. Sin embargo, todas las UP conservaron su módulo elástico durante 120 días, similar al colágeno de las arterias nativas (~10 MPa). Además, las SMC aórticas no presentaron toxicidad (viabilidad superior al 80%) y demostraron adherencia sin procesos anormales de multiplicación celular, lo cual es ideal para que la función se cumpla in situ en los injertos vasculares.