Genereren van alginaat Microspheres voor biomedische toepassingen
Summary
In de volgende paragrafen beschrijven we procedures voor de bereiding van alginaat die voor toepassing in biomedische toepassingen. We specifiek illustreren een techniek voor het maken van meerdere lagen alginaat microsferen voor het tweeledige doel van de cel en eiwitten inkapseling als een potentiële behandeling voor diabetes type 1.
Abstract
Alginaat gebaseerde materialen aanzienlijke aandacht gekregen voor biomedische toepassingen vanwege hun hydrofiele aard biocompatibiliteit en fysieke architectuur. Toepassingen zijn onder andere cel inkapseling, drug delivery, stamcel-cultuur, en tissue engineering steigers. In feite zijn klinische momenteel uitgevoerd waarbij eilandjes zijn ingekapseld in PLO gecoate alginaat microbolletjes als behandeling van type I diabetes. Echter, een groot aantal eilandjes die nodig zijn voor de werkzaamheid als gevolg van een slechte overleving na de transplantatie. De mogelijkheid om microvasculaire netwerkvorming lokaal te stimuleren rond de ingekapselde cellen kunnen verhogen hun levensvatbaarheid door verbeterde transport van zuurstof, glucose en andere essentiële voedingsstoffen. Fibroblast groeifactor-1 (FGF-1) is een natuurlijk groeifactor die kan bloedvaten stimuleren en zuurstof in ischemische weefsels verbeteren. De werkzaamheid van FGF-1 verhoogd wanneer deze wordt geleverd een sustained mode in plaats van een grote bolus-administratie. De lokale lange termijn afgifte van groeifactoren uit eilandje inkapseling systemen kan het stimuleren van de groei van bloedvaten direct naar de getransplanteerde cellen, mogelijk het verbeteren van functionele graft resultaten. In dit artikel beschrijven we procedures voor de bereiding van alginaat die voor toepassing in biomedische toepassingen. Verder beschrijven we een werkwijze ontwikkeld voor het genereren lagen alginaat microbolletjes. Cellen kunnen ingekapseld worden in de binnenste alginaat kern en angiogene eiwitten in de buitenste laag alginaat. De release van eiwitten uit de buitenste laag zou het stimuleren van de vorming van lokale netwerken microvasculaire direct naar de getransplanteerde eilandjes.
Protocol
Discussion
Alginaat een natuurlijke, zure polysaccharide uit algen en is opgebouwd uit eenheden van 1,4 '-β-D-mannuronzuur (M) en α-L-guluronzuur (G) 2,3. Eenvoudige gelering optreedt wanneer tweewaardige kationen, zoals Ca2 +, 2 + Sr, Ba of 2 + interactie met G-monomeren die ionische bruggen tussen grenzende alginaat ketens. Microkorrels alginaat zijn gebruikt om een verscheidenheid van eiwitten, met inbegrip fibroblast groeifactor 1 (FGF-1), zenuwgroeifactor, leukemie belem…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Deze studie werd ondersteund door het Amerikaanse Department of Veterans Affairs (Washington DC), subsidies 0852048, 0731201 en 0854430 van de National Science Foundation (Arlington, VA), en de subsidie RO1 DK080897 van de National Institutes of Health (Bethesda, MD) . De heer Khanna steun gekregen van een gulle donatie van de heer Edward Ross en dr. Monica Moya van de Bill & Melinda Gates Foundation (Seattle, WA).
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| Pronova Ultrapure LVG alginate | Nova-Matrix | 4200006 | A variety of alginate formulations are available. The choice of alginate influences the end properties of the microbeads, including size, mechanical properties, and transport. The composition used should be optimized for a given application. |
| Pronova Ultrapure LVM alginate | Nova-Matrix | 4200206 | A variety of alginate formulations are available. The choice of alginate influences the end properties of the microbeads, including size, mechanical properties, and transport. The composition used should be optimized for a given application. |
| Poly-L-ornithine hydrochloride | Sigma-Aldrich | P2533 |
References
- Darrabie, M. D., Kendall, W. F., Opara, E. C. Characteristics of Poly-L- Ornithine-coated alginate microcapsules. Biomaterials. 26, 6846-6852 (2005).
- Yamagiwa, K., Kozawa, T., Ohkawa, A. Effects of alginate composition and gelling conditions on diffusional and mechanical properties of calcium-alginate gel beads. J. Chem. Eng. Jpn. 28, 462-467 (1995).
- Amsden, B., Turner, N. Diffusion characteristics of calcium alginate gels. Biotechnol. Bioeng. 65, 605-610 (1999).
- Uriel, S., Brey, E. M., Greisler, H. P. Sustained low levels of fibroblast growth factor-1 promote persistent microvascular network formation. Am. J. Surg. 192, 604-609 (2006).
- 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. Sustained delivery of FGF-1 increases vascular density in comparison to bolus administration. Microvasc. Res. 78, 142-147 (2009).
- Moya, M. L., Cheng, M. H., Huang, J. J., Francis-Sedlak, M. E., Kao, S. W., Opara, E. C., Brey, E. M. The effect of FGF-1 loaded alginate microbeads on neovascularization and adipogenesis in a vascular pedicle model of adipose tissue engineering. Biomaterials. 31, 2816-2826 (2010).
- Khanna, O., Moya, M. L., Greisler, H. P., Opara, E. C., Brey, E. M. Multilayered Microcapsules for the Sustained-Release of Angiogenic Proteins From Encapsulated Cells. Am. J. Surg. 200, 655-658 (2010).
- Khanna, O., Moya, M. L., Opara, E. C., Brey, E. M. Synthesis of multilayered alginate microcapsules for the sustained-release of fibroblast growth factor-1. J. Biomed. Mater. Res. A. 95, 632-640 (2010).
