Generazione di microsfere di alginato per applicazioni biomediche

Mi chiamo Goldie Ana e sono una studentessa universitaria che lavora nel laboratorio del Dr.Eric Bras presso l'Illinois Institute of Technology. In questo video di presentazione, descriverò le tecniche per l'uso delle microsfere di algina nell'ingegneria biomedica, in particolare nel campo dell'ingegneria cellulare e tissutale. Tutto il lavoro qui descritto è stato svolto in collaborazione con il laboratorio Dr.Emmanuel OPA presso il Wake Forest Institute for regenerative medicine.

Presenterò le tecniche per la fabbricazione di microsfere di gin da utilizzare sia nella somministrazione di farmaci che nell'incapsulamento cellulare. Infine, dimostrerò una nuova procedura che abbiamo sviluppato nel nostro laboratorio per generare microcondensatori algebrici multistrato che possono essere utilizzati per il duplice scopo di cellula e proteina. L'alginato è composto da residui di acido beta D onico e acido alfa luronico in sequenze variabili.

La soluzione di alginati si lega in modo incrociato per formare un gel in presenza di un catione multivalente, come il calcio due plus, che è il più comunemente usato. I ricercatori hanno studiato l'uso di microsfere algen per l'incapsulamento cellulare e proteico. Le proprietà degli idrogel algenali possono essere variate in base alle loro condizioni di sintesi con proprietà intrinsecamente diverse, che, ad esempio, possono essere utilizzate per regolare la cinetica di rilascio.

Le microsfere di alginato sono state utilizzate per molte applicazioni ad ampio raggio, tra cui l'incapsulamento delle proteine, la somministrazione di farmaci, l'incapsulamento cellulare e come ingrediente nella scienza alimentare come la gastronomia molecolare. Iniziamo preparando una soluzione di alginato dello strato interno. Aggiungere 25 millimolari di heis, 118 millimolari di cloruro di sodio, 5,6 millimolari di cloruro di potassio e 2,5 millimolari di cloruro di magnesio all'acqua deionizzata, agitare accuratamente per assicurarsi che tutti i reagenti si siano disciolti.

Regolare il pH a 7,4, che è coerente con le condizioni fisiologiche. Misurare tutta la polvere per ottenere la concentrazione desiderata e trasferirla nella soluzione interallergenica preparata. Posizionare la soluzione su una macchina a vortice fino a quando tutta la polvere non si è sciolta, ottenendo una soluzione limpida e viscosa.

Preparare la soluzione reticolante aggiungendo 10 millimolari di tampone heis e 100 millimolari di cloruro di calcio in acqua deionizzata. Agitare accuratamente la soluzione e regolarne il pH a 7,4. Aggiungere 10 millilitri di soluzione reticolante in un becher.

Trasferire l'alginato in una siringa dotata di ago del calibro desiderato. Posizionare l'ago perpendicolarmente alla soluzione di reticolazione ed espellere lentamente le goccioline nella soluzione di reticolazione, consentendo la formazione di perline sferiche al fine di fabbricare un grande volume di microsfere di dimensioni costanti. È possibile utilizzare una microincapsulazione di errore a due canali.

Caricare la soluzione di algenato nella siringa e aprire la valvola della camicia d'aria, seguita dalla valvola della camicia di alginato, consentendo l'espulsione delle goccioline in un pallone contenente la soluzione reticolare. Lasciare incubare le perle nella soluzione per 15 minuti. Le microsfere devono essere lavate tre volte con una soluzione di 22 millimolari.

Il cloruro di calcio e l'algen salino normale I microcaps sono stati ampiamente studiati per l'incapsulamento delle cellule. Ad esempio, un metodo proposto per il trattamento del diabete di tipo uno prevede il trapianto di palpebre di un donatore in un paziente al fine di prevenire il rigetto delle cellule autologhe. Tuttavia, i pazienti devono assumere farmaci immunosoppressori che compromettono il loro sistema immunitario.

Incapsulamento di alis all'interno di un contenitore. Materiale come l'alginico può ovviare alla necessità di farmaci immunosoppressori. Un rivestimento di poliolo, ornitina o PLO viene aggiunto attorno al microbo alginico e fungerebbe da membrana semipermeabile.

Un sottile monostrato di alginato viene aggiunto attorno al rivestimento PLO che aiuta a limitare la risposta infiammatoria. Il PLOI caricato positivamente interagisce ironicamente con l'alginato, risultando in un rivestimento attorno alla perlina che funge da membrana selettiva per la permanente. Un monostrato di alginato viene quindi creato attorno al rivestimento di PLO per mascherare la sua carica positiva e limitare la risposta infiammatoria.

Dopo il trapianto, creare una soluzione allo 0,1% di poli l-ornitina sciogliendo l'OLP in soluzione fisiologica normale. Aggiungere la soluzione di PLO alle microsfere di alginato, posizionarla su un vortice per 30 minuti per consentire alle microsfere di algen il tempo sufficiente per interagire con la soluzione di PLO. Rimuovere il liquido circostante ed eseguire tre lavaggi di due minuti ciascuno con 22 millimolari di cloruro di calcio in soluzione salina normale.

Aggiungere una soluzione di alginato alle microsfere rivestite di PLO e posizionarle su un vortice per cinque minuti. Eseguire tre lavaggi di due minuti ciascuno, utilizzando una soluzione salina normale 0,9 per rimuovere l'alginica non legata. Dopo aver completato i lavaggi, è possibile conservare le perline mettendole in una soluzione di cloruro di calcio.

Uno dei limiti delle cellule è che molte cellule muoiono a causa della mancanza di un apporto di sangue brevettato che fornisce ossigeno, glucosio e altri nutrienti vitali alle cellule al momento dell'angiogenesi del trapianto, la crescita dei vasi sanguigni dai vasi sanguigni preesistenti può essere stimolata fornendo proteine angiogeniche terapeutiche come il fattore di crescita dei fibroblasti uno o FGF uno, o fattore di crescita dell'endotelio vascolare o VEGF. Il nostro laboratorio ha precedentemente dimostrato che un basso livello costante di rilascio di FGF 1 promuove una vascolarizzazione stabile rispetto a una dose elevata in bolo. Abbiamo sviluppato una nuova procedura per creare microsfere algen multistrato, il considerevole strato alginico esterno invece di un sottile monostrato tradizionalmente utilizzato.

Il nostro sistema di somministrazione di farmaci ha il duplice scopo di incapsulare le cellule e le proteine, dove, ad esempio, le proteine possono essere incapsulate nel nucleo interno e le proteine angiogeniche come l'FGF nella regione alginica esterna. Il rilascio di proteine terapeutiche comporterebbe la formazione di nuovi vasi sanguigni verso i siti di trapianto, aumentando così la vitalità delle cellule insulari. Gli allergeni multistrato nelle microsfere hanno il duplice scopo di incapsulare le cellule e le proteine.

Attorno al rivestimento dell'OLP viene creata una considerevole regione esterna dell'allergene invece di un monostrato convenzionalmente utilizzato e può essere utilizzata come regione per l'incapsulamento delle proteine. Il rilascio di proteine terapeutiche dalla regione alginica esterna servirebbe a provocare la germinazione dei vasi verso il sito del trapianto. Questo, in teoria, fornirebbe un apporto di sangue brevettato che distribuisce i nutrienti vitali alle cellule incapsulate, aumentando così la vitalità della cellula.

La procedura per realizzare microsfere di algenato multistrato è simile a quella discussa in precedenza. Vengono sintetizzate microsfere di algenato contenenti cellule, seguite dalla costruzione del rivestimento A PLO. Tuttavia, nella fase finale, lo strato esterno viene creato reticolando l'alginato in una soluzione di cloruro di calcio anziché con soluzione salina.

Per creare microsfere di gin multistrato, iniziare trasferendo le microsfere rivestite di PLO contenute nella soluzione in un colino cellulare che elimina il liquido in eccesso, trasferire le perle su una superficie piana come perfil o una capsula di Petri, trasferire la soluzione allergenica esterna sopra le microsfere e lasciarla incubare per 45 minuti. Quindi rimuovere la soluzione di allergene esterno in eccesso utilizzando una pipetta, trasferire le microsfere in una soluzione di cloruro di calcio, reticolando così l'alginato per formare lo strato esterno. Eseguire tre lavaggi di due minuti ciascuno.

Utilizzando un pannello di cloruro di calcio e soluzione salina da due millimolari. A mostra la superficie di una microsfera di ginnet, che è in contrasto con il pannello B, dove si può vedere un considerevole strato di allergeni esterno. Il pannello C mostra l'immagine di una microsfera di algenato multistrato con proteina marcata in fluorescenza incapsulata nello strato esterno.

La dimensione dello strato esterno di algenato può essere variata in base alla composizione e alla concentrazione dell'algenato utilizzato, ha utilizzato il profilo di rilascio di FGF uno da alginato multistrato. Le microsfere possono essere variate in base alle condizioni utilizzate per sintetizzare lo strato esterno. Tutte le condizioni prevedono un rilascio a raffica entro le prime quattro ore, ma continuando a rilasciare FGF uno per un massimo di 30 giorni.

Il rilascio a lungo termine di FGF ha il potenziale di stimolare la vascolarizzazione persistente che servirebbe ad aumentare la vitalità delle cellule incapsulate. Questo ci porta alla fine della nostra presentazione. Ci auguriamo che tu lo trovi informativo. Tu.