Sự hấp thu nước, một trong những tính chất quan trọng nhất của hydrogel sinh học, phản ánh khả năng giữ nước và khuếch tán nước của hydrogel, có liên quan đến khả năng hấp thụ chất lỏng của cơ thể và chuyển hóa các chất dinh dưỡng. Trong lĩnh vực tái tạo mô vết thương, khả năng hấp thu dịch tiết từ vết thương, khả năng duy trì được môi trường ẩm của vết thương, trái ngược với kỹ thuật dùng gạc "kinh điển”. Dùng gạc có thể tạo ra một lớp dính chắc và khô, chống lại "môi trường ẩm cần thiết cho vết
thương", hạn chế ngay cả các enzym có tác dụng dọn sạch hoại tử cần thiết cho quá trình lành vết thương.
Với tính chất hấp thụ nước mạnh của Alg, nên các mẫu Alg-F127 được khảo sát hết để tìm mẫu giữ nước tốt nhất trong khi đó mẫu CS-F127 (1:15) được cố định từ các kết luận kết quả trước của chúng tôi ( F7 là mẫu tốt nhất trong các mẫu CS-F127 khảo sát tạo gel)
Dữ liệu đánh giá khả năng hấp thụ nước của các Alg-F127 và CS-F127 hydrogel được trình bày trong hình 3.14, hình 3.15 và hình 3.16. Xét về mặt tổng quan, mẫu hydrogel Alg-F127 thể hiện khả năng hấp thụ nước cao hơn hẳn các mẫu hydrogel được điều chế từ chitosan khi ngâm trong cả ba môi trường. Cụ thể, ở ngày đầu tiên ngâm, khối lượng CS-F127 20% hydrogel tăng lên 252,67±6,67%, tương ứng với 152,67±8,23% lượng nước được hấp thụ (trong dung dịch PBS), 253,26±1,5% với hàm lượng nước là 153,26±6,67% (trong PBS+collagenate enzyme) và 253,77±2,52% với hàm lượng nước là 153,67±2,57% (trong DMEM có bổ sung FBS 10%). Trong khi mẫu Alg-F127 nồng độ 15% (mẫu hấp thu nước cao nhất trong các mẫu hydrogel Alg-F127) khối lượng tăng lên cao hơn tương ứng trong các môi trường ngâm mẫu CS- F127 20% khoảng 1,11 lần đối với PBS 1X (280,67±1,53%, nước chiếm 180,67±3,06%), 1,13 lần đối với PBS+collagenase (284,67±6,81%, nước chiếm 184,7±13,61% ) và 1,11 lần đối với DMEM (280,67±8,02% nước chiếm 180,7±16,04%). Sự khác biệt giữa hai loại hydrogel có thể giải thích do sự khác biệt về nhóm chức năng
trên bề mặt hydrogel. Giá trị pKa của chitosan là 6,5 [92], trong khi giá trị
pKa của mannuronic (M) và guluronic (G) acid, thành phần trên chuỗi
alginate lần lượt là 3,38 và 3,65 [93]. Trong môi trường pH 7,4, sự ion hóa
nhóm chức trên bề mặt chitosan bị giảm đi trong khi hầu hết các nhóm carboxylate trên alginate chuyển về trạng thái ion dẫn đến thúc đẩy quá trình solvat hóa mạnh và làm tăng khả năng hấp thụ nước của Alg-F127 hydrogel.
Hình 3.14. Hàm lượng nước (%) được hydrogel hấp thụ khi ngâm trong dung dịch PBS 1X (pH 7,4) trong thời gian 12 ngày (n=3).
Bên cạnh đó, hydrogel từ cơ sở chitosan cho thấy không có khả năng giữ nước trong mạng lưới cấu trúc. Trọng lượng ướt của CS-F127 hydrogel tăng tối đa trong ba môi trường ngâm ở ngày thứ 2 tuy nhiên không có sự khác biệt ở ý nghĩa 5% so với ngày đầu tiên, sau đó khối lượng giảm dần ở các ngày tiếp theo. Các mẫu Alg-F127(15) và Alg-F127(20) hấp thụ nước lên từ từ và đạt đỉnh vào ngày thứ 4 hoặc thứ 5, và duy trì mức độ hàm lượng nước đó trong khoảng ngày 6 hoặc ngày 7 trước khi chuyển sang giai đoạn đoạn khối thượng nước bắt đầu giảm. Hiện tượng này cho thấy cấu trúc mạng lưới của Alg-F127 có nhiều sự hình thành của liên kết hydro hơn so với CS-
F127 hydrogel. Ngoài nhóm chức carboxylate –COO-, Alg-F127 còn có sự
hiện diện của nhóm chức amin do sự tham gia của cystamine trong cấu trúc dẫn đến sự hình thành liên kết ion trong mạng lưới 3D khiến cho liên kết trong cấu trúc trở nên chặt chẽ hơn, nên quá trình hấp thụ nước đạt trạng thái cân bằng kéo dài hơn.
Hình 3.15. Hàm lượng nước (%) được hydrogel hấp thụ khi ngâm trong dung dịch 2mg/ml collagenase pha bằng PBS 1X (pH 7,4) trong thời gian 12 ngày (n=3).
Trong điều kiện ngâm PBS, mẫu Alg-F127(15) cho thấy hàm lượng nước tối đa hấp thụ được là 262±2% khi sử dụng nồng độ 15% và tăng lên 1,3 lần khi sử dụng nồng độ 20% (326,7±14,05% lượng nước tối đa được hấp thụ). Tương tự trong điều kiện ngâm với DMEM, khả năng giữ nước bị giảm đi 1,2 lần khi nồng độ Alg-F127(15) bị giảm từ 20% xuống 15%. Kết quả này cũng phù hợp với trường hợp của Alg-F127(20). Hàm lượng nước của mẫu Alg- F127(20) giảm từ 332±17,32% xuống 243,3±15,53% ở điều kiện PBS1X (pH 7,4) hoặc giảm từ 332,7±11,01% xuống 240,7±34,95% trong trường hợp bổ sung thêm 2mg/mL collagenase vào PBS1X (pH 7,4) khi nồng độ giảm từ 15% xuống 13%.
Hình 3.16. Hàm lượng nước (%) được hydrogel hấp thụ khi ngâm trong môi trường DMEM có bổ sung 10% FBS trong thời gian 12 ngày (n=3).
Không có sự khác biêt đáng kể về quá trình hấp thụ nước của CS-F127 hydrogel và Alg-F127 hydrogel ở ba môi trường ngâm chọn khảo sát. Mẫu Alg- F127 (7), ở mức độ tin cậy 95%, giá trị p khi so sánh ở 3 môi trường ngâm là 0,327, mẫu CS-F127 là 0,427 (15%) và 0,574 (20%), các mẫu khác cũng cho giá trị lớn hơn 0,05. Chứng tỏ các môi trường ngâm không tác động đến quá trình hấp thụ nước của vật liệu CS-F127 và Alg-F127.