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JoVE Journal Bioengineering
Fabrication of Size-Controlled and Emulsion-Free Chitosan-Genipin Microgels for Tissue Engineering Applications

Fabricação de microgéis chitosan-genipin controlados por tamanho e sem emulsão para aplicações de engenharia de tecidos

Full Text
4,076 Views
05:26 min
April 13, 2022

DOI: 10.3791/63857-v

Michael A. Stager1, Christopher B. Erickson2, Karin A. Payne2, Melissa D. Krebs1

1Department of Chemical and Biological Engineering,Colorado School of Mines, 2Department of Orthopedics,University of Colorado Anschutz Medical Campus

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This protocol describes a non-emulsion-based method for the fabrication of chitosan microgels that are biocompatible and suitable for tissue engineering applications. The microgels can be precisely controlled in size, exhibit pH-dependent swelling, and allow for sustained release of therapeutic molecules.

Key Study Components

Area of Science

  • Tissue Engineering
  • Biomaterials
  • Drug Delivery Systems

Background

  • Chitosan is a biodegradable polymer used in various biomedical applications.
  • Traditional methods for microgel fabrication often involve toxic solvents.
  • There is a need for biocompatible methods that are translatable to clinical settings.
  • This protocol aims to address these needs by providing a safer fabrication technique.

Purpose of Study

  • To develop a non-toxic method for creating chitosan microgels.
  • To enable the use of these microgels in tissue engineering and drug delivery.
  • To provide a protocol that is easy to implement without special equipment.

Methods Used

  • Preparation of a 6% weight-by-volume chitosan solution using acetic acid.
  • Fabrication of microgels without the use of toxic solvents or emulsion techniques.
  • Characterization of microgel properties such as size and swelling behavior.
  • Evaluation of drug loading and release profiles.

Main Results

  • The microgels can be fabricated with precise size control.
  • They exhibit pH-dependent swelling behavior.
  • Microgels degrade in vivo, making them suitable for biological applications.
  • Therapeutic molecules can be loaded and released in a sustained manner.

Conclusions

  • This method provides a biocompatible alternative for microgel fabrication.
  • Chitosan microgels have potential applications in regenerative medicine.
  • The technique can be adapted for various therapeutic uses.

Frequently Asked Questions

What are chitosan microgels?
Chitosan microgels are small, biodegradable particles made from chitosan that can be used for drug delivery and tissue engineering.
How does the fabrication method work?
The method involves mixing acetic acid with chitosan to create a solution that can be formed into microgels without toxic solvents.
What are the advantages of this method?
This method is non-toxic, does not require special equipment, and allows for precise control over microgel size.
Can these microgels be used in clinical settings?
Yes, the biocompatibility of the microgels makes them suitable for potential clinical applications.
What types of therapeutic molecules can be loaded?
Various therapeutic molecules can be loaded, including drugs for sustained release in tissue engineering applications.
Are there any limitations to this technique?
Further studies are needed to fully explore the range of applications and optimize the loading and release profiles of different therapeutic agents.

O presente protocolo descreve um método não baseado emulsão para a fabricação de microgéis de genipin quitosano. O tamanho desses microgésis pode ser precisamente controlado, e eles podem exibir inchaço dependente de pH, degradar in vivo, e ser carregados com moléculas terapêuticas que liberam ao longo do tempo de forma sustentada, tornando-os altamente relevantes para aplicações de engenharia de tecidos.

Este protocolo permite a fabricação conveniente de microgéis chitosanos sem solventes tóxicos que podem ser usados para uma variedade de aplicações de engenharia de tecidos e entrega de medicamentos. Esta técnica não requer equipamento especial ou treinamento e não requer técnicas tóxicas de emulsão ou enxágues solventes, tornando-a altamente biocompatível e traduzível para um ambiente clínico. Aplicamos essa técnica como uma estratégia biomaterial para o tratamento de lesões de placas de crescimento.

No entanto, acreditamos que essa técnica também será útil em outras aplicações de medicina regenerativa, também. Esta técnica pode ser aplicada a outras aplicações de medicina regenerativa que se beneficiariam de um sistema de andaimes injetáveis, biodegradáveis e biomateriais com potencial para liberação sustentada de medicamentos. Comece adicionando ácido acético e chitosan purificado a uma seringa de bloqueio Luer de 10 mililitros para formar uma solução chitosana de peso por volume de 6%.

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