Recent insights into polysaccharide-based hydrogels and their potential applications in food sector: a review

A. Manzoor et al.

---

International Journal of Biological Macromolecules 213 (2022) 987–1006
992
1.1.6. Hyaluronic acid-based hydrogel 
Natural hyaluronic acid (HA) is a versatile and fascinating macro-
molecule. HA is an important part of the extracellular matrix (ECM) and 
plays a vital role in a variety of biological activities. Because it is 
biodegradable, biocompatible, and non-immunogenic, HA is an inter-
esting starting material to develop hydrogels with adequate form, 
bioactivity, and stiffness 
[89]
. HA hydrogels are developed through 
cross linkings coupled with the addition of various derivates that defines 
their modifications in chemical aspect 
[90]
. The reasons for HA 
hydrogels being the potential candidates for therapeutic and biomedical 
applications are credited to their anti-bacterial, adhesion, and stimuli- 
responsive approach 
[91,92]
. 
Antioxidant agents can be added to HA-based hydrogels that 
improve their overall antioxidant activity without compromising the 
structure and thermal properties. In this regard, Chuysinuan et al. 
[93] 
fabricated a composite chitosan/hydrolyzed collagen/hyaluronic acid 
hydrogel loaded with caffeic acid as an antioxidant agent and witnessed 
an upsurge in burst release of caffeic acid up to 80%coupled with su-
perior swelling behavior and antioxidant activity. 
The intriguing concept has been offered for the development of a 
NIR/temperature-responsive platform. Gold nanorods were combined 
with a HA supramolecular hydrogel made by combining cyclodextrin 
and adamantane in an inclusion complexation in a microfluidic mixing 
device to construct the platform. The presence of nanorods produced 
heating in response to NIR irradiation, leading supramolecular con-
nections to collapse and networks to be disrupted. It was also discovered 
that self-assembled hydrogels were made from HA functionalized with 
azobenzene and -cyclodextrin. UV exposures caused reversible changes 
in crosslink density and, as a result, mesh size in the hydrogels. These 
alterations were used to modulate drug release profiles, and the ability 
to release drugs under various UV irradiations was also assessed 
[94]
. 
In another study, Kwon et al. 
[95] 
looked at the use of pH-sensitive 
hydrogels made of hyaluronic acid and hydroxyethyl cellulose as 
transdermal delivery methods for the treatment of skin lesions. The 
hydrogels were created by Michael's addition of HA and hydroxyethyl 
cellulose, using divinyl sulfone as a crosslinking agent, and their phys-
icochemical attributes were also analyzed. After that, isoliquiritigenin, 
an antibacterial agent, was loaded into hydrogels, and the efficiency of 
its release was tested in vitro at various pH levels. Because of electro-
static repulsions between the carboxylate groups of HA, the amount of 
isoliquiritigenin released increased when pH rose beyond 7, increasing 
mesh size. 
1.1.7. Salecan base on hydrogel 
Salecan, a water-soluble 1,3-glucan secreted by the Agrobacterium 
sp. ZX09 has become an important polysaccharide to prepare hydrogel 
due to its biofunctionality and susceptibility to chemical treatment. Wei 
et al. 
[96] 
mentioned a free radical polymerization approach to develop 
salecan/poly (N-isopropyl acrylamide) (salecan/PNIPAM) hydrogels 
with chemically cross-linked polymer network (PNIPAM) and physically 
entrapped salecan polysaccharide. The characteristics of developed 
salecan/PNIPAM hydrogels, such as swelling ratios and mechanical 
behaviors, can be efficiently adjusted by customizing the content of 
salecan in a pre-gel solution. One more study supported the fact that 
salecan in association with N, N, N-trimethyl chitosan can be used for 
developing novel polyelectrolyte complexes that could efficiently 
encapsulate natural polyphenols (e.g., green tea polyphenols) with their 
property (swelling/rheological/morphological) decided by the amount 
of the constituting polysaccharides. In another study, Qi et al. 
[97] 
used 
the cyclic freeze-thaw method to make salecan/PVA hydrogels, which 
showed significant improvements in cell adhesion ability of PVA-based 
hydrogels when compared to PVA-only controls. High elasticity, 
biocompatibility, stability, and biodegradability were found in the 
results. 
Qi et al. 
[98] 
used a one-step free-radical polymerization for the 
development of pH-sensitive hydrogels comprised of acrylic acid, 
acrylamide, and salecan for drug delivery. For the production of sale-
can/poly (acrylamide-acrylic acid) (salecan/PMA) hydrogels, BIS was 
utilized as the cross-linker, APS as initiator, and N, N, N
′
, N
′
-tetrame-
thylethylenediamine (TEMED) as the accelerator. The guest network 
was Salecan, whereas the host network was poly (acrylamide-acrylic 
acid). The thermogravimetric (TGA), Fourier transform infrared spec-
troscopy (FT-IR), and X-ray diffraction (XRD), tests confirmed that the 
salecan polysaccharides were efficiently incorporated into the PMA 
hydrogel matrices. By altering the salecan content during the hydrogel 
precursor's creation process, the swelling characteristics, shape, and 
mechanical strength can be precisely adjusted. Insulin was encapsulated 
into the polymer networks using swelling– diffusion process and used as 
a drug prototype after that. The salecan/PMA hydrogels were shown to 
be non-toxic in cell toxicity and viability tests. Moreover, polyelectrolyte 
complex hydrogels help in the targeted delivery of nutrients in our body 
thereby enhancing human health for example., for the safe and efficient 
transport and utilization and sustainable release of vitamin C in the 
intestine, salecan and chitosan hydrogels were developed 
[99]
.