Клеточная инкапсуляция в полупроницаемые альгинатные микрокапсулы с использованием высокого напряжения
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Проблемы криобиологии |
|---|---|
| Datum: | 2012 |
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
2012
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68636 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Клеточная инкапсуляция в полупроницаемые альгинатные микрокапсулы с использованием высокого напряжения / О. Гришков, Н. Цернеч, Т. Хакрадео, Б. Гласмахер // Проблемы криобиологии. — 2012. — Т. 22, № 3. — С. 346. — рос., англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859625725525491712 |
|---|---|
| author | Гришков, О. Цернеч, Н. Хакрадео, Т. Гласмахер, Б. |
| author_facet | Гришков, О. Цернеч, Н. Хакрадео, Т. Гласмахер, Б. |
| citation_txt | Клеточная инкапсуляция в полупроницаемые альгинатные микрокапсулы с использованием высокого напряжения / О. Гришков, Н. Цернеч, Т. Хакрадео, Б. Гласмахер // Проблемы криобиологии. — 2012. — Т. 22, № 3. — С. 346. — рос., англ. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы криобиологии |
| first_indexed | 2025-11-29T11:36:08Z |
| format | Article |
| fulltext |
346 problems
of cryobiology
Vol. 22, 2012, №3
проблемы
криобиологии
Т. 22, 2012, №3
Клеточная инкапсуляция в полупроницаемые альгинатные
микрокапсулы с использованием высокого напряжения
О. ГРИШКОВ, Х. ЦЕРНЕЧ, T. ХАКРАДЕО, Б. ГЛАСМАХЕР
Институт мультифазных процессов, Университет Лейбница, Ганновер, Германия
Cell Encapsulation in Semi-Permeable Alginate
Micro-Capsules Using High Voltage Processes
O. GRYSHKOV, H. ZERNETSCH, T. CHAKRADEO, B. GLASMACHER
Institute for Multiphase Processes, Leibniz University Hannover, Germany
Клеточная терапия имеет большой потенциал лечения ши-
рокого спектра заболеваний (печеночная недостаточность,
болезнь Паркинсона и др.). Инкапсуляция живых клеток
в полупроницаемые мембраны (например, альгинатные микро-
капсулы) была предложена как средство избежания нежела-
тельного иммунного ответа реципиента, достижения контро-
лируемой доставки терапевтических веществ, произведенных
инкапсулированными клетками, и долгосрочного выхода
терапевтических веществ. Большой интерес в костно-тканевой
инженерии также представляют быстро деградирующие мик-
рокапсулы на основе альгината, содержащие стволовые клет-
ки. Размер альгинатных микрокапсул, их проницаемость и ско-
рость деградации должны соответствовать типу живых клеток
и скорости их пролиферации, которые используются для
инкапсуляции.
В этой работе представлена возможность инкапсуляции
живых клеток в альгинатные микрокапсулы с помощью элект-
рораспыления. Раствор полимерного альгината находится
внутри шприца и откачивается через наконечник с помощью
электрического поля с высокой напряженностью в зазем-
ленную ванну со сшивающим раствором CaCl2. При попа-
дании в сшивающий раствор альгинат сразу превращается в
гель за счет быстрого физико-химического взаимодействия
между сшиваемыми агентами. Для получения мелких микро-
капсул с регулируемым распределением размеров были опти-
мизированы такие параметры процесса, как: концентрация
альгината, скорость потока, расстояние распыления, прила-
гаемое напряжение, концентрация сшивающего раствора.
Фибробласты NIH 3T3 были инкапсулированы при различ-
ных концентрациях (106, 5×106, 107 кл/мл) в стерильных усло-
виях. Распределение размеров микрокапсул, а также эффек-
тивность инкапсуляции клетки изучали с помощью микро-
скопа «Carl Zeiss Axiovert 200M» с 5- или 10-кратными увели-
чениями и программного обеспечения «AxioVision V 4.8.2.0».
При электрораспылении размер микрокапсулы альгината
можно регулировать путем корректировки одного или не-
скольких оптимизированных параметров. Было показано, что
точное управление диаметром гранулы возможно только при
распылении струйного потока (от 15–17 кВ). Существенного
влияния скорости потока на гранулу не наблюдается (в пре-
делах напряженности электрического поля 2 кВ/см). Было
обнаружено, что напряжение и концентрация альгината
являются наиболее значимыми параметрами, определяющими
размеры микрокапсул, в то время как концентрация CaCl2
в основном влияет на их морфологию и однородность. Эффек-
тивность клеточной инкапсуляции, а также диаметр гранулы
можно контролировать с помощью концентрации клеток,
скорости потока, прилагаемого напряжения, концентрации
сшивающего раствора. Кроме того, было установлено, что
увеличение начальной концентрации клеток приводит к умень-
шению диаметра микрокапсул. Проведенные эксперименты
по выживаемости клеток после инкапсуляции доказали эффек-
тивность технологии клеточной инкапсуляции в альгинатные
полупроницаемые полимерные матрицы с использованием
высокого электрического напряжения.
Cell therapies have a great potential to treat a wide variety of
diseases (liver failure, Parkinson disease etc.). Encapsulation of
living cells in semi-permeable membranes (such as alginate micro-
capsules) has been proposed as a means to avoid undesired host
immune response, to achieve controlled delivery of therapeutic
products produced by encapsulated cells and to continuously
release therapeutic products for longer durations [1]. Fast degra-
dable alginate-based micro-capsules containing stem cells are also
of great interest in bone-tissue engineering [2]. Size of alginate
micro-capsules, their permeability and degradation rate should be
previously matched with the type of living cell and their prolife-
ration rate being used for encapsulation.
This work indicates the possibility to encapsulate living cells
into alginate micro-capsules using electrospraying. Alginate
polymer solution is kept inside the syringe and pumped through
the nozzle applied high-strength electric field into the grounded
bath with CaCl2 cross-linking solution. When being dropped into
the cross-linking solution, alginate becomes immediately gelled
due to the fast physic-chemical interaction between cross-linkable
agents. To provide small micro-capsules with controlled size
distribution the process parameters (alginate concentration, flow
rate, spraying distance, applied voltage, concentration of cross-
linking solution) were optimized. NIH 3T3 fibroblasts cells were
encapsulated at different densities (106, 5×106, 107 cells/ml) under
sterile conditions. Size distribution of micro-capsules as well as
cell encapsulation efficiency was studied using Carl Zeiss Axiovert
200M microscope with 5× or 10× magnifications and AxioVision
V 4.8.2.0 built-in software.
Using electro-spraying the size of alginate micro-capsules
can be controlled by adjusting one or a couple of optimized
parameters. It has been shown that the precise control over the
bead diameter is only possible when spraying in jet flow regime
(ranging from 15–17 kV). No significant effect of flow rate on
bead diameter (within strength of electric field 2 kV/cm) has been
observed. Voltage and alginate concentration were found to be the
most important parameters that determine the micro-capsules
size, while CaCl2 concentration affects mainly their morphology
and homogeneity. Cell encapsulation efficiency as well as bead
diameter can be controlled by cell density, flow rate, applied
voltage, concentration cross-linking solution. Moreover, it has
also been observed that an increase in initial cell concentration
causes a decrease in micro-capsules diameter. Previous experiments
on cell survival post encapsulation process have proven the
effectiveness of cell encapsulation technology into alginate semi-
permeable polymer matrices using high-voltage processes.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-68636 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0233-7673 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-29T11:36:08Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Гришков, О. Цернеч, Н. Хакрадео, Т. Гласмахер, Б. 2014-09-26T18:10:52Z 2014-09-26T18:10:52Z 2012 Клеточная инкапсуляция в полупроницаемые альгинатные микрокапсулы с использованием высокого напряжения / О. Гришков, Н. Цернеч, Т. Хакрадео, Б. Гласмахер // Проблемы криобиологии. — 2012. — Т. 22, № 3. — С. 346. — рос., англ. 0233-7673 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68636 ru Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України Проблемы криобиологии Стендовые доклады Клеточная инкапсуляция в полупроницаемые альгинатные микрокапсулы с использованием высокого напряжения Cell Encapsulation in Semi-Permeable Alginate Microcapsules Using High Voltage Processes Article published earlier |
| spellingShingle | Клеточная инкапсуляция в полупроницаемые альгинатные микрокапсулы с использованием высокого напряжения Гришков, О. Цернеч, Н. Хакрадео, Т. Гласмахер, Б. Стендовые доклады |
| title | Клеточная инкапсуляция в полупроницаемые альгинатные микрокапсулы с использованием высокого напряжения |
| title_alt | Cell Encapsulation in Semi-Permeable Alginate Microcapsules Using High Voltage Processes |
| title_full | Клеточная инкапсуляция в полупроницаемые альгинатные микрокапсулы с использованием высокого напряжения |
| title_fullStr | Клеточная инкапсуляция в полупроницаемые альгинатные микрокапсулы с использованием высокого напряжения |
| title_full_unstemmed | Клеточная инкапсуляция в полупроницаемые альгинатные микрокапсулы с использованием высокого напряжения |
| title_short | Клеточная инкапсуляция в полупроницаемые альгинатные микрокапсулы с использованием высокого напряжения |
| title_sort | клеточная инкапсуляция в полупроницаемые альгинатные микрокапсулы с использованием высокого напряжения |
| topic | Стендовые доклады |
| topic_facet | Стендовые доклады |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68636 |
| work_keys_str_mv | AT griškovo kletočnaâinkapsulâciâvpolupronicaemyealʹginatnyemikrokapsulysispolʹzovaniemvysokogonaprâženiâ AT cernečn kletočnaâinkapsulâciâvpolupronicaemyealʹginatnyemikrokapsulysispolʹzovaniemvysokogonaprâženiâ AT hakradeot kletočnaâinkapsulâciâvpolupronicaemyealʹginatnyemikrokapsulysispolʹzovaniemvysokogonaprâženiâ AT glasmaherb kletočnaâinkapsulâciâvpolupronicaemyealʹginatnyemikrokapsulysispolʹzovaniemvysokogonaprâženiâ AT griškovo cellencapsulationinsemipermeablealginatemicrocapsulesusinghighvoltageprocesses AT cernečn cellencapsulationinsemipermeablealginatemicrocapsulesusinghighvoltageprocesses AT hakradeot cellencapsulationinsemipermeablealginatemicrocapsulesusinghighvoltageprocesses AT glasmaherb cellencapsulationinsemipermeablealginatemicrocapsulesusinghighvoltageprocesses |