Name: Metoda zamrażania i rozmrażania do przygotowania hydrożeli chitozanowo-poli(alkohol winylowy) bez środków sieciujących i badań uwalniania diflunisalnego (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-01-14T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 59 s
Description: Poznaj metodę zamrażania i rozmrażania do przygotowania biokompatybilnych hydrożeli chitozanowo-poli(alkohol winylowy) bez środków sieciujących. Technika ta umożliwia kontrolę właściwości materiału i zastosowania w medycynie oraz farmacji.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Autorzy są wdzięczni C. Luzuriaga za wsparcie w pomiarach porozymetrycznych. Autorzy dziękują również hiszpańskiemu Ministerio de Economía y Competitividad za wsparcie finansowe (Projekt MAT2014-59116-C2-2-R) oraz PIUNA (ref. 2018-15). Autorzy pragną również podziękować dr Amirowi Maldonado z Departamento de Física-UNISON za wsparcie i pomocne komentarze oraz dr SE Burruel-Ibarra z DIPM-UNISON za zdjęcia SEM i Rubio Pharma y Asociados S. A. de C. V. za wsparcie finansowe. ME Martínez-Barbosa pragnie podziękować projektom CONACyT (México) nr 104931 i nr 256753, a także wsparciu finansowemu ze strony Red Temática de Nanociencias y Nanotecnología del programa de Redes Temáticas del CONACyT. A także projekt USO316001081. Dr Figueroa-Pizano pragnie podziękować CONACyT za wsparcie finansowe (stypendium 373321).

1. Przygotowanie hydrożeli chitozanowo-PVA
<ol>
	<li>Przygotować 2% (w/w) roztwór chitosanu i 10% (w/w) roztwór PVA. Rozpuścić 0,2 g chitosanu w 10 mL 0,1 M roztworu CH3COOH (wcześniej przefiltrowanego) w temperaturze pokojowej, prowadząc ciągłe mieszanie mechaniczne przez noc. Rozpuścić 1 g PVA w 10 mL wody destylowanej i mieszać w temperaturze 80 °C przez 1 h.</li>
	<li>Wymieszać oba roztwory w stosunku 1:1 za pomocą mieszadła magnetycznego do uzyskania homogenicznej mieszaniny w temperaturze pokojowej, a następnie przelać mieszaniny do szalek Petriego. Pozostawić próbki przez 2 h pod ciśnieniem atmosferycznym w celu odgazowania.</li>
	<li>Zamrozić hydrożele w temperaturach -4 °C, -20 °C lub -80 °C przez 20 h w ciągu 4 cykli (odpowiednio próbki CP4-4, CP4-20 i CP4-80). Inny hydrożel zamrozić w temperaturze -80 °C przez 20 h, stosując 5 lub 6 cykli zamrażania (próbki CP5-80 i CP6-80). Po trzecim cyklu zamrażania przemyć hydrożele wodą dejonizowaną. Na koniec poddać hydrożele liofilizacji w temperaturze -46 °C przez 48 h i przechowywać do dalszej charakterystyki (metodologia zaadaptowana z2).</li>
</ol>
2. Charakterystyka FT-IR
<ol>
	<li>Umieść mały fragment (1 mm x 2 mm) hydrożelu w spektrometrze FT-IR w trybie ATR. Wykonaj widma FT-IR w zakresie od 4000 do 600 cm-1 (rozdzielczość 2 cm-1 i średnia z 32 skanów).</li>
</ol>
3. Testy pęcznienia
<ol>
	<li>Wytnij z hydrożelu dyski (o średnicy 13 mm i wysokości 10 mm) i zważ je. Inkubuj dyski w 50 mL wody dejonizowanej z wytrząsaniem w temperaturze 25 °C. Powtórz procedurę trzykrotnie.</li>
	<li>Co 30 min wyjmij próbkę z medium, osusz ją, aby usunąć nadmiar wody, i zważ. Oblicz stopień pęcznienia, korzystając z równania 1, a następnie oblicz stan równowagi pęcznienia, <img alt="Diagram chromatograficzny z procesem separacji DNA; stacja robocza PCR; analiza dopasowania widmowego." src="/files/ftp_upload/59636/59636eq1.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="Równanie 1">, po 24 h, korzystając z równania 2. 
	<img alt="Równanie równowagi statycznej: SD(%) = [(Ws-Wd)/Wd]*100, wzór." src="/files/ftp_upload/59636/59636eq2.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="Równanie 2">) 
	Gdzie <img alt="Równowaga statyczna; ΣFx=0; Diagramy sił, analiza ciała swobodnego; Edukacyjny koncept fizyczny." src="/files/ftp_upload/59636/59636eq3.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="Równanie 3"> to masa suchego hydrożelu, a <img alt="Diagram równowagi statycznej, ΣFx=0; analiza wagi szalkowej i konfiguracja obliczeń wektora siły." src="/files/ftp_upload/59636/59636eq4.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="Równanie 4"> to masa mokrego hydrożelu. 
	<img alt="Równanie ilustrujące stosunek zawartości wody w glebie, q=Ws/Wd, w analizie naukowej." src="/files/ftp_upload/59636/59636eq5.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="Równanie 5"></li>
</ol>
4. Mikroskopia elektronowa
<ol>
	<li>Pokryj niewielki fragment hydrożelu cienką warstwą złota (30 s i 10 mA) za pomocą napylacza.</li>
	<li>Umieść próbkę w skaningowym mikroskopie elektronowym (SEM). Przeanalizuj próbki w próżni przy napięciu 20 kV i wykonaj zdjęcia przy powiększeniu 500x oraz 1500x.</li>
</ol>
5. Porozymetria
<ol>
	<li>Umieść krążki o średnicy 15 mm i masie około 0,26 g w penetrometrze (penetrometr stały o objętości całkowitej 0,3660 mL i objętości trzpienia 5,7831 mL). Przeanalizuj porowatość i wielkość porów za pomocą rtęciowej porozymetrii analitycznej (MIP).</li>
	<li>Przeprowadź eksperyment w trybie histerezy (intruzja-ekstruzja). Zmierz całkowitą objętość intruzji (mL/g), całkowitą powierzchnię porów (m2/g), średnicę porów (µm), porowatość (%), przepuszczalność (mDarcy) oraz krętość. Powtórz pomiar dwukrotnie.</li>
</ol>
6. Ładowanie i uwalnianie leku
<ol>
	<li>Przed obciążaniem przygotować 4 L roztworu diflunisalu o stężeniu 15 mg/L i mieszać przez noc. Potwierdzić stężenie roztworu za pomocą spektroskopii UV-Vis (stężenie początkowe). Następnie napęcznieć 400 mg liofilizowanych próbek hydrożelu w 6 mL wody destylowanej przez 24 h.</li>
	<li>W celu obciążania napełnić kolbę 50 mL roztworem diflunisalu i utrzymywać temperaturę 25 °C przy ciągłym mieszaniu. Zanurzyć każdy napęczniały hydrożel w kolbie.
	<ol>
		<li>Pobierać alikwoty pozostałego roztworu diflunisalu (2 mL) w różnych odstępach czasu w celu wyznaczenia obszaru plateau krzywej, np.: 3, 6, 24, 27, 30 i 48 h. Po 24 h wymienić roztwór na świeży.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zmierzyć absorbancję każdej alikwoty przy 252 nm i wyznaczyć stężenie diflunisalu obecnego w roztworze, korzystając z krzywej kalibracyjnej diflunisalu. Obliczyć ilość diflunisalu zatrzymanego w hydrożelu po 24 i 48 h jako różnicę stężeń początkowego i końcowego, uwzględniając objętość całkowitą (56 mL).
	<ol>
		<li>Wyznaczyć wydajność enkapsulacji (EE) za pomocą równania 3. 
		<img alt="Równanie wydajności enkapsulacji; EE% = stosunek stężenia w hydrożelu i roztworie; Równ. 3." src="/files/ftp_upload/59636/59636eq6.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="Equation 6"></li>
		<li>Zamrozić obciążone hydrożele w temperaturze -80 °C i liofilizować w -50 °C.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>W celu badania uwalniania leku zanurzyć 300 mg liofilizowanych hydrożeli obciążonych diflunisalem w 50 mL buforu fosforanowego (pH 7.4) w temperaturze 25 °C. Utrzymywać ciągłe mieszanie. Pobierać alikwoty 2 mL w różnych odstępach czasu i zastępować je świeżym medium, aby zachować stałą objętość.
	<ol>
		<li>Wyznaczyć ilość uwolnionego diflunisalu spektrofotometrycznie przy 252 nm, zgodnie z krzywą kalibracyjną.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wywnioskować przeważający mechanizm uwalniania leku z hydrożeli, dopasowując dane uwalniania leku odpowiadające pierwszym 60% do modelu Korsmeyera-Peppasa (Równanie 4), aby uzyskać stałą kinetyczną (k) i stałą dyfuzji (n). Wartości n wskazują na mechanizm uwalniania leku24,25. Wartości n bliskie 0,5 wiążą się z dyfuzją Fickowską, natomiast wartości 0,5-1,0 z transportem anomalnym, w którym zaangażowane są dyfuzja i relaksacja łańcuchów, a wartości 1,0 wiążą się z transportem przypadku II. 
	<img alt="Równanie modelu Korsmeyera-Peppasa dla kinetyki uwalniania leku, Mt/M∞ = kKPtn w badaniu naukowym." src="/files/ftp_upload/59636/59636eq7.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="Equation 7">
	<ol>
		<li>Aby potwierdzić wyniki, zastosować modele matematyczne Higuchiego, pierwszego rzędu i zerowego rzędu (Równania 5 do 7) i wybrać najlepiej dopasowany model.</li>
		<li><img alt="Równanie modelu Higuchiego \(M_t/M_\infty = k_H t^{0.5}\), wzór na kinetykę uwalniania leku." src="/files/ftp_upload/59636/59636eq8.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="Equation 8"> 
		<img alt="Równanie modelu kinetycznego pierwszego rzędu; Mt/M∞=1-e^-k1*t." src="/files/ftp_upload/59636/59636eq9.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="Equation 9"> 
		<img alt="Równanie modelu zerowego rzędu, \( M_t/M_\infty = k_0 t \), wzór do analizy kinetycznej." src="/files/ftp_upload/59636/59636eq10.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="Equation 10"> 
		gdzie t oznacza czas uwalniania, Mt ilość leku dostarczonego w danym czasie, a M∞ całkowitą ilość leku dostarczonego na koniec procesu.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Metoda zamrażania i rozmrażania jest odpowiednim procesem do otrzymywania biokompatybilnych hydrożeli skoncentrowanych w zastosowaniach biomedycznych, farmaceutycznych lub kosmetycznych 34,35,36. Najważniejszą zaletą tej metody, w porównaniu z innymi dobrze znanymi metodami wytwarzania hydrożeli, jest to, że unika się stosowania środków sieciujących, które mogłyby wywołać reakcję zapalną lub niepożądane skutki w organizmie człow...

Ostatnio hydrożele cieszą się dużym zainteresowaniem w branży biomedycznej, ponieważ są to trójwymiarowe sieci o wysokiej zawartości wody, miękkie i elastyczne, dzięki czemu mogą łatwo naśladować naturalne tkanki1. Ponadto nie rozpuszczają się w środowisku wodnym w temperaturze fizjologicznej i pH, ale wykazują duże obrzęki2. Hydrożele mogą działać jako rusztowania inżynierii tkankowej, produkty higieniczne, soczewki kontaktowe i opatrunki na rany; Ponieważ mogą wychwytywać i uwalniać związki czynne i leki, są używane jako systemy dostarczania leków3. W zależności od zastosowania, hydrożele mogą być wykonane z naturalnych lub syntetycznych polimerów, lub z kombinacji obu, w celu uzyskania najlepszych właściwości4.
Właściwości hydrożeli są konsekwencją wielu czynników fizycznych i chemicznych. Na poziomie fizycznym ich struktura i morfologia zależą od ich porowatości, wielkości porów i rozkładu porów5. Na poziomie chemicznym i molekularnym typ polimeru, zawartość grupy hydrofilowej w łańcuchu polimerowym, typ punktu usieciowania i gęstość usieciowania są czynnikami decydującymi o zdolności pęcznienia i właściwościach mechanicznych6,7.
W zależności od rodzaju czynnika sieciującego użytego do utworzenia sieci, hydrożele są klasyfikowane jako hydrożele chemiczne lub hydrożele fizyczne. Hydrożele chemiczne są łączone przez oddziaływania kowalencyjne między ich łańcuchami, które powstają w wyniku napromieniowania UV i gamma lub przy użyciu środka sieciującego7,8. Hydrożele chemiczne są zwykle mocne i odporne, ale generalnie środek sieciujący jest toksyczny dla komórek, a jego usunięcie jest trudne, więc jego zastosowanie jest ograniczone. Z drugiej strony, fizyczne hydrożele powstają w wyniku połączenia łańcuchów polimerowych poprzez oddziaływania niekowalencyjne, unikając stosowania środków sieciujących4,9. Głównymi oddziaływaniami niekowalencyjnymi w sieci są oddziaływania hydrofobowe, siły elektrostatyczne, komplementarność i więzy wodorowe7.
Poli(alkohol winylowy) (PVA, <klasa silna="xfig">Rysunek 1a) to syntetyczny i rozpuszczalny w wodzie polimer o doskonałych parametrach mechanicznych i biokompatybilności, który może od usieciowania hydrożeli wolnych od środków krzyżowych metodą zamrażania i rozmrażania10,11. Polimer ten ma zdolność do tworzenia skoncentrowanych stref wiązań wodorowych między grupami -OH ich łańcuchów (stref krystalicznych), gdy są one zamrożone12. Te krystaliczne strefy działają jako punkty sieciowania w sieci i są promowane przez dwa zdarzenia: zbliżanie się łańcuchów polimerowych, gdy krystaliczna woda rozszerza się i zmiany konformacyjne PVA z izotaktycznego na syndiotaktyczne PVA podczas zamrażania13. Ze względu na liofilizację kryształy wody są sublimowane, pozostawiając puste przestrzenie, które są porami w hydrożelu14. Aby uzyskać hydrożele o lepszych właściwościach, PVA można łatwo łączyć z innymi polimerami.
W tym sensie, chitozan stanowi opcję, ponieważ jest to jedyny biopolimer z naturalnych źródeł z dodatnimi ładunkami. Otrzymuje się go w wyniku deacetylacji chityny i składa się z losowych kombinacji połączonej z β-1,4 D-glukozaminy (jednostka deacetylowana) i N-acetylo-D-glukozaminy (jednostka acetylowana)15,16 (<silna klasa="xfig">Rysunek 1b). Chitozan ulega biodegradacji przez ludzkie enzymy i jest biokompatybilny. Ponadto, ze względu na swoją kationową naturę, może wchodzić w interakcje z ujemnym ładunkiem powierzchni komórki, a ta właściwość została związana z jego aktywnością przeciwdrobnoustrojową17. Ten polimer jest łatwy w obróbce; Jednak ich właściwości mechaniczne nie są wystarczające i niektóre materiały zostały dodane, aby utworzyć kompleksy o lepszych właściwościach.
Biorąc pod uwagę specyficzne cechy chitozanu i PVA, udana produkcja hydrożeli została osiągnięta dzięki metodzie zamrażania i rozmrażania2,18, aby uniknąć stosowania toksycznych środków sieciujących. W hydrożelach chitozanowo-PVA powstają również strefy krystaliczne PVA, a łańcuchy chitozanu przenikają się i tworzą proste wiązania wodorowe z grupami -NH2 i grupami -OH w PVA. Końcowy hydrożel chitozanowo-PVA jest stabilny mechanicznie, o wysokim wskaźniku pęcznienia i niskiej toksyczności oraz o działaniu przeciwbakteryjnym18. Jednak w zależności od warunków zamrażania zastosowanych w preparacie (temperatura, czas i liczba cykli) końcowe cechy mogą ulec zmianie. Niektóre badania donoszą, że zwiększenie liczby cykli zamrażania zmniejsza stopień pęcznienia i zwiększa wytrzymałość na rozciąganie19,20. W celu wzmocnienia sieci po zamrożonym przygotowaniu zastosowano dodatkowo inne czynniki, takie jak promieniowanie gamma i UV oraz chemiczne środki sieciujące21,22,23. Hydrożele o wyższej zawartości chitozanu mają bardziej porowatą sieć i wysoką zdolność pęcznienia, ale mniejszą wytrzymałość i stabilność termiczną. W tym kontekście ważne jest, aby wziąć pod uwagę warunki przygotowania, aby uzyskać odpowiednie hydrożele do ich docelowego zastosowania.
Celem tej pracy jest szczegółowe przedstawienie, jak warunki zamrażania (temperatura zamrażania i liczba cykli) wpływają na końcowe cechy hydrożeli CS-PVA. Oceniono widma FT-IR, charakterystykę morfologiczną i porowatość oraz zdolność pęcznienia, a także zdolność ładowania i uwalniania leku. W badaniach uwalniania jako lek modelowy zastosowano diflunisal (<silna klasa="xfig">Ryc. 1c), ze względu na jego wielkość odpowiednią do struktury hydrożelu.

<table><tbody><tr><td>< silny>Materiały: < / mocny></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Chitozan o średniej masie cząsteczkowej</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>448877</td><td>Mw określony przez wiskozymetrię kapilarną (637 000 Da) i stopień deacetylacji 70%</td></tr> <tr><td>Diflunisal (2'-4'-difluoro-4-hydroksy-3-bifenylo-karboksylowy)</td> <td>Merck</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Lodowaty kwas octowy</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>1005706</td><td></td></tr><tr><td>Poli(alkohol winylowy)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>341584</td><td>Mw 89,000-98,000, 99 +% hydrolizowany</td></tr><tr><td>< silny> Sprzęt: < / mocny></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cressington Sputter Coater 108 auto</td><td>TED PELLA INC</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cryodos Liofilizator</td><td>Telstar</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Falcon rurki</td><td>Thermo Fisher Company</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Spektroskopia FT-IR</td><td>Nicolet iS50</td><td>w trybie</td><td></td>ATR</tr><tr><td>Liofilizator</td><td>LABCONCO</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Micromeritics Autopore IV 9500</td><td>Micromeritics</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Skaningowy mikroskop elektronowy</td><td>Pemtron SS-300LV</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Spektrofotometr UV</td><td>Agilent 8453</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

metoda zamrażania i rozmrażania do przygotowania hydrożeli chitozanowo-poli(alkohol winylowy) bez środków sieciujących i badań uwalniania diflunisalnego

A Freeze-Thawing Method to Prepare Chitosan-Poly(vinyl alcohol) Hydrogels Without Crosslinking Agents and Diflunisal Release Studies

Hydrożele chitozanowo-poli(alkohol winylowy) mogą być wytwarzane metodą zamrażania i rozmrażania bez użycia toksycznych środków sieciujących. Zastosowania tych systemów są ograniczone ze względu na ich charakterystykę (np. porowatość, elastyczność, zdolność pęcznienia, ładowanie i uwalnianie leku), które zależą od warunków zamrażania oraz rodzaju i proporcji polimerów. Protokół ten opisuje, jak przygotować hydrożele z chitozanu i poli(alkoholu winylowego) w stężeniu 50/50% w/w składu polimerowego i zmieniając temperaturę zamarzania (-4 °C, -20 °C, -80 °C) oraz cykle zamrażania i rozmrażania (4, 5, 6 cykli zamrażania). Uzyskano widma FT-IR, dane mikrograficzne SEM i porozymetryczne hydrożeli. Oceniano również zdolność pęcznienia oraz ładowanie i uwalnianie diflunisalu przez lek. Wyniki mikrofotografii SEM i porozymetrii pokazują, że wielkość porów zmniejsza się, podczas gdy porowatość wzrasta w niższych temperaturach. Procent pęcznienia był wyższy przy niewielkiej temperaturze zamarzania. Badano uwalnianie diflunisalu z hydrożeli. Wszystkie sieci utrzymują uwalnianie leku przez 30 godzin i zaobserwowano, że prosty mechanizm dyfuzji reguluje uwalnianie diflunisalne zgodnie z modelami Korsmeyera-Peppasa i Higuchiego.

Przygotowanie hydrożeli 
Hydrożele chitosan-PVA otrzymano w temperaturach -4 °C, -20 °C i -80 °C przy 4 cyklach zamrażania oraz w -80 °C przy 5 i 6 cyklach zamrażania, stosując wcześniej opisaną metodę zamrażania i rozmrażania2. Wszystkie hydrożele były jednorodne, półprzezroczyste, elastyczne i odporne na manipulacje.
Charakterystyka FT-IR 
Widma FT-IR przedstawion...

Metoda zamrażania i rozmrażania jest stosowana do produkcji hydrożeli chitozanowo-poli(alkohol winylowy) bez środków sieciujących. W przypadku tej metody ważne jest, aby wziąć pod uwagę warunki zamrażania (temperatura, liczba cykli) i stosunek polimeru, które mogą wpływać na właściwości i zastosowania otrzymanych hydrożeli.

Metoda zamrażania i rozmrażania do przygotowania hydrożeli chitozanowo-poli(alkohol winylowy) bez środków sieciujących i badań uwalniania diflunisalnego

Chitosan-poly(vinyl alcohol) hydrogels can be produced by the freeze-thawing method without using toxic crosslinking agents. The applications of these ...

Protokół ten jest istotny, ponieważ nasza metoda zamrażania i rozmrażania jest odpowiednim procesem do przygotowania biokompatybilnych hydrożeli do stosowania w zastosowaniach biomedycznych, farmaceutycznych lub kosmetycznych. Główną zaletą tej metody jest to, że nie wykorzystuje chemicznych środków sieciujących, które mogą powodować wady wrodzone. Ponadto warunki zamrażania stosowane w tej metodzie kontrolują końcowe właściwości hydrożeli, takie jak stopnie.Metodę tę można zastosować do hydrożeli o innych zastosowaniach. Służy to do oczyszczania zanieczyszczenia wody. Rzeczywiście, można go wykorzystać do produkcji kulek polimerowych używanych jako pojemnik na wodę dla nowej kultury.Ważne jest, aby całkowicie ujednolicić mierzony roztwór polimerowy. W przeciwnym razie hydrożele będą miały punkty pękania. Należy również uważać na czasy zamrażania w każdym cyklu.Aby rozpocząć tę procedurę, rozpuść 0,2 grama chitozanu i 10 mililitrów 0,1 molowego kwasu octowego w temperaturze pokojowej i utrzymuj ciągłe mechaniczne mieszanie przez noc, aby przygotować 2% roztwór chitozanu. Następnego dnia rozpuść jeden gram PVA i 10 mililitrów wody destylowanej i mieszaj w temperaturze 80 stopni Cels

a-freeze-thawing-method-to-prepare-chitosan-poly-vinyl-alcohol

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Główną przeszkodą w obecnych terapiach komórkami macierzystymi jest określenie najskuteczniejszej metody dostarczania tych komórek do tkanek gospodarza. W niniejszej pracy opisujemy metodę dostarczania opartą na chitosanie, która jest wydajna i prosta w zastosowaniu, a jednocześnie pozwala komórkom macierzystym pochodzącym z tkanki tłuszczowej zachować ich wielopotencjalność.

Konstrukcja hydrożelu kolagenowego do dostarczania mikrosfer chitozanowych obciążonych komórkami macierzystymi

Niniejszy protokół koncentruje się na wykorzystaniu naturalnej zdolności komórek macierzystych do reagowania na sygnały z otaczającej je macierzy zewnątrzkomórkowej i indukowania ich różnicowania w wiele fenotypów. Niniejszy artykuł metodologiczny rozszerza nasz opis i charakterystykę modelu wykorzystującego dwuwarstwowy hydrożel, składający się z PEG-fibryny i kolagenu, do jednoczesnego współróżnicowania mezenchymalnych komórek macierzystych pochodzących z tkanki tłuszczowej1.

Projektowanie dwuwarstwowego hydrożelu w celu kontrolowania różnicowania ASC

Liofilizacja jest często łatwym i wygodnym sposobem pozyskiwania suchych produktów zawierających żywe komórki bakteryjne. Kluczowym problemem w tym procesie jest przeżywalność komórek. Opisujemy tutaj procedurę pozwalającą zbadać, w jaki sposób przeżywalność komórek podczas liofilizacji jest kształtowana przez właściwości zastosowanej formulacji.

Składy do liofilizacji bakterii i ich wpływ na przeżywalność komórek

Celem tego protokołu jest włączenie SDF-1α, czynnika naprowadzającego komórki macierzyste, do nanocząsteczek siarczanu dekstranu i chitozanu.  Powstałe cząstki są mierzone pod kątem ich wielkości i potencjału zeta, a także zawartości, aktywności i szybkości uwalniania in vitro SDF-1α z nanocząstek.

Przygotowanie i charakterystyka nanocząstek siarczanu SDF-1α-chitozan-dekstranu

Rusztowania dla inżynierii tkankowej muszą podsumować złożone biochemiczne i biofizyczne mikrośrodowisko niszy komórkowej. W tym miejscu pokazujemy zastosowanie międzyfazowych włókien kompleksowania polielektrolitów jako platformy do tworzenia kompozytowych, wieloskładnikowych rusztowań polimerowych o przedłużonym uwalnianiu biochemicznym.

Rusztowania kompozytowe z międzyfazowych włókien polielektrolitowych do czasowo kontrolowanego uwalniania biomolekuł

Przygotowano rusztowanie do wstrzykiwań inżynierii tkankowej składające się z mikrocząsteczek poli(N-izopropylacrylamidu)-siarczanu chondroityny (PNIPAAm-g-CS)-zawierającego poli(N-izopropylacrylamid). W tym badaniu analizowana jest siła adhezji, właściwości pęcznienia i biokompatybilność in vitro. Opracowane tutaj techniki charakterystyki mogą mieć zastosowanie do innych systemów termożelowania.

Synteza termożelujących kompozytów siarczanowych poli(N-izopropylacyloamidu)-grafto-chondroityny z mikrocząstkami alginianowymi dla inżynierii tkankowej

Elektroforeza kapilarna bez roztworu jest szybką, tanią i solidną metodą analityczną, która umożliwia ilościowe monitorowanie reakcji chemicznych w czasie rzeczywistym. Jego przydatność do szybkiej, wygodnej i precyzyjnej analizy została tutaj zademonstrowana poprzez analizę szczepienia peptydów kowalencyjnych na foliach chitozanu w celu poprawy adhezji komórek.

Elektroforeza kapilarna do monitorowania szczepienia peptydów na warstwach chitozanu w czasie rzeczywistym

Aby dostarczyć leki przeciwnowotworowe do miejsc nowotworowych o wysokiej swoistości i zmniejszonych skutkach ubocznych, potrzebne są nowe metody oparte na nanocząsteczkach. Tutaj opisujemy usieciowane micele dwusiarczkowe, które można łatwo przygotować przez utlenianie za pośrednictwem nadtlenku wodoru i są w stanie skutecznie dysocjować w środowisku redukującym guza, aby uwolnić ładunki.

Łatwe i wydajne podejście do produkcji odwracalnych miceli usieciowanych dwusiarczkowym

Tutaj opisujemy łatwe przygotowanie hydrożeli iniekcyjnych na bazie chitozanu przy użyciu dynamicznej chemii iminowej. Przedstawiono metody regulacji wytrzymałości mechanicznej hydrożelu i jego zastosowania w hodowli komórkowej 3D.

Przygotowanie hydrożeli iniekcyjnych na bazie chitozanu i jego zastosowanie w hodowli komórkowej 3D

To badanie opisuje metodę przekształcania chityny w piankę za pomocą technik chemicznych, które nie wymagają specjalistycznego sprzętu.

Otrzymywanie ekspandowanych pianek chitynowych i ich zastosowanie w usuwaniu wodnych roztworów miedzi

Obecny protokół opisuje nieopartą na emulsji metodę wytwarzania mikrożeli chitozanowo-genipinowych. Wielkość tych mikrożeli może być precyzyjnie kontrolowana i mogą one wykazywać pęcznienie zależne od pH, ulegać degradacji in vivo i być naładowane cząsteczkami terapeutycznymi, które uwalniają się z czasem w sposób ciągły, co czyni je bardzo istotnymi dla zastosowań inżynierii tkankowej.

Wytwarzanie mikrożeli chitozanowo-genipinowych o kontrolowanej wielkości i wolnych od emulsji do zastosowań w inżynierii tkankowej

Poznaj metodę zamrażania i rozmrażania do przygotowania biokompatybilnych hydrożeli chitozanowo-poli(alkohol winylowy) bez środków sieciujących. Technika ta umożliwia kontrolę właściwości materiału i zastosowania w medycynie oraz farmacji.

Metoda zamrażania i rozmrażania do przygotowania hydrożeli chitozanowo-poli(alkohol winylowy) bez środków sieciujących i badań uwalniania diflunisalnego (Wideo) | JoVE Journal

Metoda zamrażania i rozmrażania do przygotowania hydrożeli chitozanowo-poli(alkohol winylowy) bez środków sieciujących i badań uwalniania diflunisalnego

Przeglądaj więcej filmów