Summary

バイオメディカル応用のためのアルギン酸ミクロスフェアの生成

Published: August 12, 2012
doi:

Summary

以下のセクションでは、我々は、生物医学アプリケーションで使用するためのアルギン酸ミクロスフェアを調製するための手順を概説します。我々は、特に1型糖尿病の潜在的な治療法として細胞やタンパク質のカプセル化という二重の目的のために多層アルギン酸ミクロスフェアを作成するためのテクニックを示しています。

Abstract

アルギン酸をベースとする材料がよいため、親水性、生体適合性、および物理アーキテクチャの生物医学アプリケーションのためにかなりの注目を集めている。アプリケーションは、細胞のカプセル化、薬物送達、幹細胞培養、組織工学の足場が含まれています。実際に、臨床試験が現在の島が、I型糖尿病の治療薬としてPLOコーティングされたアルギン酸ビーズ中にカプセル化されている実行されている。しかし、島の多数は移植後の生存率が低いことに起因する効果のために必要とされています。局所的にカプセル化されたセルの周囲に微小血管ネットワーク形成を刺激する能力は、酸素、ブドウ糖やその他の重要な栄養素の改善されたトランスポートを介して自分の可能性を高める可能性があります。線維芽細胞成長因子1(FGF-1)は、血管形成を刺激し、虚血組織中の酸素濃度を向上させることができる天然の成長因子である。それはSUSTに配信されたときにFGF-1の有効性が強化されていますainedファッションではなく、単一の大規模ボーラス投与。膵島カプセル化システムからの成長因子のローカルの長期のリリースでは、潜在的に機能的な移植の転帰を改善する、移植細胞に向かって直接血管の成長を刺激する可能性があります。この記事では、我々は、生物医学アプリケーションで使用するためのアルギン酸ミクロスフェアを調製するための手順を概説します。さらに、我々は多層アルギン酸ビーズを生成するために開発する方法を説明します。細胞は、外側のアルギン酸塩層の内側のアルギン酸コア、新生タンパク質にカプセル化することができます。この外側の層からのタンパク質の放出は、移植膵島に向かって直接ローカル微小血管ネットワークの形成を刺激するだろう。

Protocol

ここでプロトコルは多層アルギン酸マイクロビーズ( 図1)を生成するための3つのステップの手順について説明します。まず、アルギン酸マイクロビーズ( 図2A)が形成されている。この手順は、以下のセクション1に記載されている。細胞やタンパク質は、配信システムとして動作するために、このステップのマイクロビーズに追加することができます…

Discussion

アルギン酸塩は藻類から抽出された、1,4 '-β-D-マンヌロン酸(M)とα-L-グルロン酸(G)2,3の単位で構成されている天然の酸性多糖類である。シンプルなゲル化が発生したときに、例えばCa 2のような二価陽イオン、+、のSr 2 +、またはBa 2 +、隣接するアルギン酸塩の鎖間のイオン架橋を形成するG-モノマーと対話します。アルギン酸マイクロビーズは?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

この研究は国立衛生研究所からの米国退役軍人局(ワシントンDC)、助成金0852048、0731201、および0854430国立科学財団(アーリントン、バージニア州)から、および助成金RO1 DK080897(ベセスダ、MD)によってサポートされていました。氏カンナは、ビル&メリンダ·ゲイツ財団(ワシントン州シアトル)から氏エドワード·ロス博士モニカ·モヤで寛大な寄付から支援を受けた。

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

  1. Darrabie, M. D., Kendall, W. F., Opara, E. C. Characteristics of Poly-L- Ornithine-coated alginate microcapsules. Biomaterials. 26, 6846-6852 (2005).
  2. 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).
  3. Amsden, B., Turner, N. Diffusion characteristics of calcium alginate gels. Biotechnol. Bioeng. 65, 605-610 (1999).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
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Cite This Article
Khanna, O., Larson, J. C., Moya, M. L., Opara, E. C., Brey, E. M. Generation of Alginate Microspheres for Biomedical Applications. J. Vis. Exp. (66), e3388, doi:10.3791/3388 (2012).

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