Name: Geração de alginato Microesferas para aplicações biomédicas (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-08-12T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 33 s
Description: Aprenda a fabricar microesferas de alginato multicamadas para encapsulação de células e proteínas em aplicações biomédicas. Este método inovador oferece potencial para tratamentos avançados, incluindo a terapia do diabetes tipo 1.

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

Este estudo foi financiado pelo Departamento de Assuntos de Veteranos dos EUA (Washington DC), as bolsas 0852048 e 0731201, 0854430 e da National Science Foundation (Arlington, VA), e conceder RO1 DK080897 do National Institutes of Health (Bethesda, MD) . Mr. Khanna recebeu apoio de uma generosa doação pelo Sr. Edward Ross e Monica Dr. Moya da Fundação Bill &amp; Melinda Gates Foundation (Seattle, WA).

O protocolo aqui descreve um procedimento em três passos para a geração de micropérolas de alginato de multicamadas (Figura 1). Em primeiro lugar, micropérolas de alginato são formados (Figura 2A). Este procedimento é descrito na secção 1 abaixo. Células ou proteínas podem ser adicionadas às microesferas neste passo, a fim de actuar como um sistema de entrega. O passo seguinte envolve a formação de uma camada de permeabilidade selectiva sobre os micro-esferas e é descrita na secção 2. O passo final envolve a formação de uma camada de alginato adicional e é descrito no ponto 3. Isso forma de camada sobre o exterior da superfície das pérolas (Figura 2B) pode ser usado para encapsular e entregar moléculas terapêuticas (Figura 2C) para dirigir a resposta celular ao transplante seguinte sistema. 1. Preparação microbead alginato <ol><li> Prepara-se uma 1,5% (w / v) de solução de alginato de MVE por dissolução de 15 gramas de alginato de MVE em 1 mL desolução de alginato interior camada (25 mM de tampão HEPES, 118 mM de NaCl, 5,6 mM de KCl, e 2,5 mM de MgCl2 em água DI, ajustada a pH 7,4). Agitar em Vortexer até que o poder de alginato foi totalmente dissolvido para formar uma solução límpida, viscosa. Nota: Este protocolo descreve condições óptimas para a encapsulação de ilhotas dentro microcápsulas de alginato 1 A concentração e composição do alginato microesferas podem ser alterados para ajustar as propriedades para outras aplicações (por exemplo, a entrega da droga, a engenharia de tecidos, etc). Nota: Para encapsulação de ilhotas as ilhotas pode ser adicionado à solução de alginato neste passo antes de carregar no microencapsulator. </li><li> Preparar a solução de reticulação (22 mM de CaCl2 em água DI) por dissolução de 100 mM de CaCl2 e 10 mM de tampão HEPES em água DI e ajustando para pH 7,4. Nota: outros catiões divalentes tais como Br 2 +, Sr 2 etc + pode ser usado em vez de Ca 2 +, dependendo da natureza de alginato de gelificação desired. </li><li> Configurar a dois canais de ar microencapsulator alginato revestimento por adição de uma agulha de calibre 25 a uma seringa, e ajustar as válvulas de cada lado para se certificar de que a agulha está no centro da camisa de ar. Agulhas de calibre diferentes podem ser usados ​​para este passo, dependendo do tamanho de micropérolas de alginato alvo. Este passo pode também ser realizada com uma seringa, não deve um microencapsulator estar disponível. Adicionar a solução de alginato para a seringa, e seleccionar uma agulha de calibre com base no tamanho de microsferas desejados. </li><li> Colocar um balão contendo 10 ml de solução de reticulação directamente debaixo da agulha. Colocar uma barra de agitação na solução. </li><li> Injectar gotículas directamente na solução de CaCl2 a fim de reticular o alginato para formar microesferas. Incubar as esferas na solução de reticulação para curar durante pelo menos quinze minutos, com agitação contínua. </li><li> Transferir as contas para um tubo de centrífuga de 15 mL. Remover a solução residual,e executar três lavagens com uma 2 CaCl 0,2% em solução salina normal durante dois minutos cada. </li></ol> 2. Revestimento das micropérolas com poli-L-ornitina <ol><li> Preparar 3 mL de uma solução a 0,1% (w / v) de poli-L-ornitina (PLO) em solução salina normal. Coloque a solução sobre um vórtice até que esteja completamente dissolvido, formando uma solução transparente. Poli-L-lisina (PLL) pode ser usado em vez de PLO para esta etapa, o que resulta em níveis semelhantes de permselectivity. </li><li> Transferir as micropérolas de alginato na solução PLO. Colocar numa Vortex durante 30 minutos para permitir que o tempo PLO suficiente para interagir com o alginato, formando um complexo policatião polianião. No final dos 30 minutos, deve haver um revestimento nitidamente visível branco em torno das microesferas de alginato. </li><li> Remover a solução PLO, e executar três lavagens com 0,2% de CaCl2 em solução salina normal durante dois minutos cada. </li></ol> 3. Criando o alginato Outer Layer <ol><li> Preparar uma solução de alginato de concentração desejada que é para ser usado para criar a camada exterior. A solução é preparada como descrito em (1.1) acima. O tamanho da camada exterior é influenciada pela composição e concentração de alginato utilizado (Figura 3). </li><li> Transferir as micropérolas de alginato a uma célula do filtro. Usar uma Kimwipe para absorver o excesso de solução, a fim de secar as micropérolas tanto quanto possível. </li><li> Transferir as micropérolas a uma superfície de Parafilm. Outros superfícies lisas, tais como vidro ou mesmo uma placa de Petri de plástico pode ser substituído por Parafilm, se desejado. </li><li> Transferir a solução de alginato preparadas em (3.1) sobre os micro-esferas de alginato. O volume de solução de alginato de ser deve cobrir completamente as microesferas de alginato. Deixar que as micro-esferas permanecem na solução de alginato por 45 minutos. </li><li> Usar uma pipeta para remover o excesso de solução de alginato não ligado às microesferas. </li><li> Transferir as micropérolas ema uma solução de CaCl 22mm 2. Este reticula a solução de alginato em torno das microesferas, resultando na formação da camada de alginato distinta exterior. </li><li> Executar três lavagens com 22 mM de CaCl2 em solução salina normal durante dois minutos cada. Vendo as micropérolas sob um microscópio deve permitir uma camada de alginato distinta exterior para ser visto formado em torno da micropérola núcleo. </li></ol> 4. Os resultados representativos <img src="/files/ftp_upload/3388/3388fig1.jpg" alt="Figura 1" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 1"> Figura 1. Um esquemática do procedimento para a criação de micropérolas de alginato de multicamadas. Reproduzido com a permissão de Khanna et al. J Biomed Mater Res A. novembro; 95 (2), 632-40 (2010). <img src="/files/ftp_upload/3388/3388fig2.jpg" alt="Figura 2" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 2"> Figura 2. (A) e (B) são imagens de contraste de fase de micro-esferas de alginato. (A) mostra uma micropérolaapós o passo de síntese (1,7), enquanto que (B) mostra uma camada de alginato distinta exterior presente após a conclusão do passo (3,7). (C) é uma imagem de fluorescência FITC-BSA marcado proteína encapsulada na camada exterior. Reproduzido com a permissão de Khanna et al. J Biomed Mater Res A. novembro; 95 (2), 632-40 (2010). <img src="/files/ftp_upload/3388/3388fig3.jpg" alt="Figura 3" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 3"> Figura 3. O tamanho da camada exterior de alginato pode ser variado em função da composição e concentração de alginato utilizado. Os nossos resultados mostram que, para ambos LVM e alginato LVG, os aumentos da camada exterior de tamanho com uma concentração de alginato de expansão e que, de alginato LVG produz mais espessas do que as camadas exteriores LVM alginato em concentrações iguais. Reproduzido com a permissão de Khanna et al. J Biomed Mater Res A. novembro; 95 (2), 632-40 (2010). <img src="/files/ftp_upload/3388/3388fig4.jpg" alt="Figura 4" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="Figura 4"> Figura 4. De lançamento do FGF-1, uma proteína factor angiogénico crescimento, a partir da camada exterior de alginato variado em função da concentração de MVE e alginato LVG utilizado. (A) e (B) A libertação por cento mostra, e (C) e (D) denotam a libertação de massa correspondente de FGF-1 em função do tempo para diferentes formulações camada exterior. Existe uma libertação brusca exibiram para todas as condições dentro da inicial 5 h (A e C), e de baixa dose de libertação contínua para até 30 dias (B e D). Reproduzido com a permissão de Khanna et al. J Biomed Mater Res A. novembro;. 95 (2), 632-40 (2010) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/3388/3388fig4large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver maior figura</a> .

<ol><li>Darrabie, M. D., Kendall, W. F., Opara, E. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characteristics+of+Poly-L-+Ornithine-coated+alginate+microcapsules%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Characteristics of Poly-L- Ornithine-coated alginate microcapsules.</a> Biomaterials. 26, 6846-6852 (2005).</li>
<li>Yamagiwa, K., Kozawa, T., Ohkawa, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+alginate+composition+and+gelling+conditions+on+diffusional+and+mechanical+properties+of+calcium-alginate+gel+beads%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Chem.+Eng.+Jpn%22%5BJournal%5D)">Effects of alginate composition and gelling conditions on diffusional and mechanical properties of calcium-alginate gel beads.</a> J. Chem. Eng. Jpn. 28, 462-467 (1995).</li>
<li>Amsden, B., Turner, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diffusion+characteristics+of+calcium+alginate+gels%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol.+Bioeng%22%5BJournal%5D)">Diffusion characteristics of calcium alginate gels.</a> Biotechnol. Bioeng. 65, 605-610 (1999).</li>
<li>Uriel, S., Brey, E. M., Greisler, H. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sustained+low+levels+of+fibroblast+growth+factor-1+promote+persistent+microvascular+network+formation%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Surg%22%5BJournal%5D)">Sustained low levels of fibroblast growth factor-1 promote persistent microvascular network formation.</a> Am. J. Surg. 192, 604-609 (2006).</li>
<li>Moya, M. L., Lucas, S., Francis-Sedlak, M., Liu, X., Garfinkel, M. R., Huang, J. J., Cheng, M. H., Opara, E. C., Brey, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sustained+delivery+of+FGF-1+increases+vascular+density+in+comparison+to+bolus+administration%5BTitle%5D)+AND+%22Microvasc.+Res%22%5BJournal%5D)">Sustained delivery of FGF-1 increases vascular density in comparison to bolus administration.</a> Microvasc. Res. 78, 142-147 (2009).</li>
<li>Moya, M. L., Cheng, M. H., Huang, J. J., Francis-Sedlak, M. E., Kao, S. W., Opara, E. C., Brey, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+FGF-1+loaded+alginate+microbeads+on+neovascularization+and+adipogenesis+in+a+vascular+pedicle+model+of+adipose+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">The effect of FGF-1 loaded alginate microbeads on neovascularization and adipogenesis in a vascular pedicle model of adipose tissue engineering.</a> Biomaterials. 31, 2816-2826 (2010).</li>
<li>Khanna, O., Moya, M. L., Greisler, H. P., Opara, E. C., Brey, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multilayered+Microcapsules+for+the+Sustained-Release+of+Angiogenic+Proteins+From+Encapsulated+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Surg%22%5BJournal%5D)">Multilayered Microcapsules for the Sustained-Release of Angiogenic Proteins From Encapsulated Cells.</a> Am. J. Surg. 200, 655-658 (2010).</li>
<li>Khanna, O., Moya, M. L., Opara, E. C., Brey, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+multilayered+alginate+microcapsules+for+the+sustained-release+of+fibroblast+growth+factor-1%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomed.+Mater.+Res.+A%22%5BJournal%5D)">Synthesis of multilayered alginate microcapsules for the sustained-release of fibroblast growth factor-1.</a> J. Biomed. Mater. Res. A. 95, 632-640 (2010).</li>
</ol>

Não há conflitos de interesse declarados.

O alginato é um polissacárido natural, ácido extraído a partir de algas e é composto por unidades de 1,4 &#39;-β-manurónico-D ácido (M) e α-L-gulurónico ácido (G) 2,3. Gelificação simples ocorre quando os catiões bivalentes, tais como Ca 2 +, Sr 2 +, Ba ou 2 + interagir com G-monómeros que formam pontes iónicas entre as cadeias de alginato adjacentes. Micropérolas de alginato têm sido utilizados para entregar uma variedade de proteínas, incluindo factor de crescimento de fibro...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome do reagente </td><td> Companhia </td><td> Número de catálogo </td><td> Comentários (opcional) </td></tr><tr><td> Pronova ultrapura alginato LVG </td><td> Nova-Matrix </td><td> 4200006 </td><td> Uma variedade de formulações de alginato estão disponíveis. A escolha de alginato de influencia as propriedades finais dos micropérolas, incluindo o tamanho, propriedades mecânicas, e de transporte. A composição utilizada deve ser otimizado para uma determinada aplicação. </td></tr><tr><td> Pronova ultrapura alginato LVM </td><td> Nova-Matrix </td><td> 4200206 </td><td> Uma variedade de formulações de alginato estão disponíveis. A escolha de alginato de influencia as propriedades finais dos micropérolas, incluindo o tamanho, propriedades mecânicas, e de transporte. A composição utilizada deve ser otimizado para uma determinada aplicação. </td></tr><tr><td> Poli-L-ornitina cloridrato </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> P2533 </td><td></td></tr></tbody></table>

geração de alginato microesferas para aplicações biomédicas

Generation of Alginate Microspheres for Biomedical Applications

Materiais à base de alginato têm recebido atenção considerável para aplicações biomédicas devido à sua natureza hidrofílica, biocompatibilidade e arquitetura física. As aplicações incluem encapsulamento de células, a entrega da droga, a cultura de células estaminais, e andaimes de engenharia de tecidos. De facto, os ensaios clínicos estão actualmente a ser executada em que ilhotas são encapsuladas em micro-esferas de alginato PLO revestidos como um tratamento de diabetes do tipo I. No entanto, um grande número de ilhéus são necessários para a eficácia devido ao transplante pobre sobrevivência seguinte. A capacidade de estimular a formação da rede localmente microvascular em torno das células encapsuladas podem aumentar a sua viabilidade através do transporte melhorado de oxigénio, glicose e outros nutrientes essenciais. Factor de crescimento de fibroblastos-1 (FGF-1) é um factor de crescimento de ocorrência natural que é capaz de estimular a formação de vasos sanguíneos e melhorar os níveis de oxigénio nos tecidos isquémicos. A eficácia de FGF-1 é aumentada quando ele é entregue em um Sustmoda ained em vez de uma administração de grande bolus único. A liberação de longo prazo local de fatores de crescimento dos sistemas de encapsulamento de ilhotas pode estimular o crescimento de vasos sanguíneos diretamente para as células transplantadas, podendo melhorar os resultados funcionais dos enxertos. Neste artigo, descrevem procedimentos para a preparação de microesferas de alginato para uso em aplicações biomédicas. Além disso, nós descrevemos um método foi desenvolvido para a geração de micropérolas de alginato de multicamadas. As células podem ser encapsuladas em alginato o núcleo interior, e as proteínas angiogénicas na camada de alginato exterior. A libertação de proteínas a partir desta camada exterior poderia estimular a formação de redes locais de microvasculares directamente para as ilhotas transplantadas.

Nas seções seguintes, que definirá procedimentos para a preparação de microesferas de alginato para uso em aplicações biomédicas. Nós especificamente ilustram uma técnica para a criação de várias camadas de alginato microesferas para a dupla finalidade de célula e de encapsulamento proteína como um tratamento potencial para a diabetes tipo 1.

Geração de alginato Microesferas para aplicações biomédicas

Materiais à base de alginato têm recebido considerável atenção para aplicações biomédicas devido à sua natureza hidrofílica, biocompatibilidade e...

Meu nome é Goldie Ana, e sou uma estudante de graduação que trabalha no laboratório do Dr. Eric Bras no Instituto de Tecnologia de Illinois. Nesta apresentação em vídeo, descreverei técnicas para o uso de microesferas de alginato em engenharia biomédica, especificamente na área de engenharia de células e tecidos. Todo o trabalho descrito aqui foi realizado em colaboração com o laboratório do Dr. Emmanuel OPA no Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa.Apresentarei técnicas para fabricar microesferas de gelatina para uso tanto na liberação de fármacos quanto na encapsulação de células. Por fim, demonstrarei um novo procedimento que desenvolvemos em nosso laboratório para gerar microcápsulas multilamelares de alginato que podem ser usadas com a dupla finalidade de encapsular células e proteínas. O alginato é composto por resíduos de ácido beta D-mannurônico e ácido alfa-L-gulurônico em sequências variáveis.A solução de alginatos sofre reticulação formando um gel na presença de um cátion multivalente, como o cálcio dois mais, que é o mais comumente utilizado. Pesquisadores têm investigado o uso de microesferas de algeno para encapsulamento de células e proteínas. As propriedades

generation-of-alginate-microspheres-for-biomedical-applications

Research

JoVE Journal

Medicine

Medicina

Estabelecemos um método de encapsulamento de células-tronco pluripotentes (células PS) em cápsulas de hidrogel de alginato usando um bico coaxial.  Isso evita que as células se agreguem excessivamente e limita a tensão de cisalhamento experimentada pelas células em cultura em suspensão.  A técnica é aplicável à produção em massa de células PS, bem como à pesquisa de nicho de células-tronco.

Encapsulation alginato de pluripotentes células estaminais utilizando um bocal Co-axial

Um andaime engenharia de tecidos injectáveis ​​compostas de poli (N-isopropilacrilamida), sulfato de condroitina--graft (PNIPAAm-g-CS) molecular contendo micropartículas de alginato foi preparada. A força de aderência, propriedades e inchaço na biocompatibilidade in vitro são analisadas neste estudo. As técnicas de caracterização desenvolvidos aqui podem ser aplicados a outros sistemas termogelificantes.

Síntese de termogelificantes poli (N-isopropilacrilamida) -graft-condroitina Composites Sulfato com alginato micropartículas para Engenharia de Tecidos

Complexos polieletrolíticos automontados (PEC) fabricados a partir de heparina e protamina foram depositados em grânulos de alginato para aprisionar e regular a liberação de fatores de crescimento osteogênicos. Essa estratégia de entrega permite uma redução de 20 vezes da dose de BMP-2 em aplicações de fusão espinhal. Este artigo ilustra os benefícios e a fabricação de PECs.

Complexo polielectrólito de ligação à heparina de entrega osteogénica Factor de Crescimento Domínio

Engenharia e análise de tecidos de suporte de carga com populações de células heterogêneas ainda são um desafio. Aqui, descrevemos um método para criar discos de hidrogel de alginato em duas camadas como uma plataforma para co-cultura de diversas populações de células dentro de uma construção.

Em camadas de alginato Constrói: Uma Plataforma para Co-cultura de populações de células heterogéneas

Este vídeo e manuscrito descrevem um método baseado em emulsão para encapsular células de mamífero em pérolas de alginato de 0,5% a 10% que podem ser produzidas em grandes lotes usando um vaso de agitação simples. As células encapsuladas podem ser cultivadas in vitro ou transplantadas para aplicações de terapia celular.

Encapsulamento de células de mamífero em grânulos de alginato usando um recipiente agitado simples

Este protocolo ilustra um método de encapsulamento da pilha pela gelação física rápida do alginato para imobilizar pilhas. Os microgrânulos obtidos permitem a secreção controlada e sustentada de amiloide-β ao longo do tempo e podem ser usados para estudar os efeitos do amilóide-β secretado em modelos in vitro e in vivo.

Fabricação de microgrânulos de alginato de secreção de amiloide-β para uso na modelagem da doença de Alzheimer

Apresentado aqui é um método para a bioimpressão 3D de gelatina methacriloyl.

Protocolos de bioimpressão 3D de bioinks baseados em hidrogel de gelatina

Apresentada aqui é uma técnica de impressão 3D leve impulsionada por forças viscosas-inerciais alternadas para permitir a construção de microcarriers de hidrogel. Bicos caseiros oferecem flexibilidade, permitindo fácil substituição para diferentes materiais e diâmetros. Microcarriers de ligação celular com diâmetro de 50-500 μm podem ser obtidos e coletados para posterior cultivo.

Impressão 3D de Microcarriers de hidrogel in vitro alternando jatos de força viscosa-inercial

O protocolo descreve a preparação de microesferas de alginato de sódio reticuladas com diferentes íons metálicos usando um dispositivo microfluídico para o projeto de transportadores de medicamentos. As propriedades antimicrobianas e a liberação lenta do fármaco dessas microesferas também foram investigadas.

Preparação de microesferas de alginato de sódio reticulado com diferentes íons metálicos usando a tecnologia de eletrospray microfluídico

Um banco de dados de oncologia torácica foi desenvolvido para servir como um repositório completo de dados clínicos e laboratoriais para fins de investigação de translação. O banco de dados servirá pesquisadores de câncer translacional dentro do Programa de Cirurgia Torácica Oncology Research. Este banco de dados é adaptável aos modelos outro câncer, bem como outras doenças humanas.

Geração de banco de dados de Oncologia Torácica Comprehensive - Ferramenta para Pesquisa Translacional

Aprenda a fabricar microesferas de alginato multicamadas para encapsulação de células e proteínas em aplicações biomédicas. Este método inovador oferece potencial para tratamentos avançados, incluindo a terapia do diabetes tipo 1.

Geração de alginato Microesferas para aplicações biomédicas

Explorar mais vídeos