Влияние инкапсуляции в альгинатные микросферы на жизнеспособность мезенхимальных стромальных клеток после экспозиции с проникающими криопротекторами

Автор(и)

  • Vedeney S. Zaikov Інститут проблем кріобіології Ñ– кріомедицини НАН України, м. Харків
  • Dmitriy N. Tarusin Інститут проблем кріобіології Ñ– кріомедицини НАН України, м. Харків
  • Aleksandr Yu. Petrenko Інститут проблем кріобіології Ñ– кріомедицини НАН України, м. Харків

DOI:

https://doi.org/10.15407/cryo26.03.213

Ключові слова:

мезенхімальні стромальні клітини, альгінатні мікросфери, вітрифікація, мультикомпонентний розчин кріопротекторів, диметилсульфоксид, етиленгліколь, 1, 2-пропандіол

Анотація

У роботі вивчено вплив інкапÑулÑції в альгінатні мікроÑфери (ÐМС) на життєздатніÑÑ‚ÑŒ мезенхімальних Ñтромальних клітин (МСК) піÑÐ»Ñ ÐµÐºÑпозиції протÑгом 1,5 Ñ– 5 хв із розчинами проникних кріопротекторів диметилÑульфокÑиду (ДМСО), етиленгліколю (ЕГ) Ñ– 1,2-пропандіолу (1,2-ПД) у концентраціÑÑ… від 1,5 до 9 Ðœ. Ð’Ñтановлено, що показник життєздатноÑÑ‚Ñ– МСК у ÑуÑпензії та ÐМС знижуєтьÑÑ Ð·Ñ– збільшеннÑм концентрації кріопротекторів та чаÑу екÑпозиції, а інкапÑулÑÑ†Ñ–Ñ Ð² ÐМС Ñуттєво зменшує токÑичне Ð¿Ð¾ÑˆÐºÐ¾Ð´Ð¶ÐµÐ½Ð½Ñ ÐºÑ€Ñ–Ð¾Ð¿Ñ€Ð¾Ñ‚ÐµÐºÑ‚Ð¾Ñ€Ð°Ð¼Ð¸ клітин. Так, Ñкщо 5-хвилинна екÑÐ¿Ð¾Ð·Ð¸Ñ†Ñ–Ñ Ð· 9 Ðœ ДМСО, ЕГ Ñ– 1,2-ПД призводила до загибелі практично вÑÑ–Ñ… клітин у ÑуÑпензії, то життєздатніÑÑ‚ÑŒ МСК у Ñкладі ÐМС піÑÐ»Ñ ÐµÐºÑпозиції в аналогічних умовах Ñтановила 60, 80 Ñ– 52% відповідно. Доведено, що доÑліджені проникні кріопротектори мають різну цитотокÑичніÑÑ‚ÑŒ по відношенню до МСК, Ñка знижуєтьÑÑ Ñƒ Ñ€Ñду ДМСО > 1,2-ПД > ЕГ. Отримані результати можуть бути викориÑтані під Ñ‡Ð°Ñ Ñ€Ð¾Ð·Ñ€Ð¾Ð±ÐºÐ¸ багатокомпонентних розчинів Ð´Ð»Ñ Ð²Ñ–Ñ‚Ñ€Ð¸Ñ„Ñ–ÐºÐ°Ñ†Ñ–Ñ—.

Біографії авторів

Vedeney S. Zaikov, Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України, м. Харків

Відділ кріобіохімії

Dmitriy N. Tarusin, Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України, м. Харків

Відділ кріобіохімії

Aleksandr Yu. Petrenko, Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України, м. Харків

Відділ кріобіохімії

Посилання

Augst A.D., Kong H.J., Mooney D. J. Alginate hydrogels as biomaterials. Macromolecular bioscience 2006; 6(8): 623–633. CrossRef PubMed

Aye M., Di Giorgio C., De Mo M. et al. Assessment of the geno-toxicity of three cryoprotectants used for human oocyte vitrification: dimethyl sulfoxide, ethylene glycol and propylene glycol. Food and Chemical Toxicology 2010; 48(7): 1905–1912. CrossRef PubMed

Bernas T., Dobrucki J. Mitochondrial and nonmitochondrial reduction of MTT: interaction of MTT with TMRE, JC-1, and NAO mitochondrial fluorescent probes. Cytometry 2002; 47(4): 236–242. CrossRef PubMed

Fahy G. M. The relevance of cryoprotectant "toxicity" to cryobiology. Cryobiology 1986; 23(1): 1–13. CrossRef

Gautier A., Carpentier B., Dufresne M. et al. Impact of alginate type and bead diameter on mass transfers and the metabolic activities of encapsulated c3a cells in bioartificial liver applications. European Cells and Materials 2011; 21(25): 94–106. PubMed

Goedert M., Mobed-Miremadi M. Cross-linked alginate film pore size determination using atomic force microscopy and validation using diffusivity. Journal of Surface Engineered Materials and Advanced Technology 2013; 3(4): 1–12. CrossRef

Gorokhova N.A., Petrenko Yu.A., Petrenko A.Yu. Search of cryoprotective medium for vitrification of fetal fibroblastlike suspension cells. Problems of Cryobiology 2007; 17(1): 50–59.

Herskovits T.T., Gadegbeku B., Jaillet H. On the structural stability and solvent denaturation of proteins. I. Denaturation by the alcohols and glycols. J Biol Chem 1970; 245(10): 2588–2598. PubMed

Kuleshova L.L., Gouk S.S., Hutmacher D.W. Vitrification as a prospect for cryopreservation of tissue-engineered constructs. Biomaterials 2007; 28(9): 1585–1596. CrossRef PubMed

Lawson A., Mukherjee I., Sambanis A. Mathematical modeling of cryoprotectant addition and removal for the cryopreservation of engineered or natural tissues. Cryobiology 2013; 64(1): 1–11. CrossRef PubMed

Lawson A., Ahmad H., Sambanis A. Cytotoxicity effects of cryoprotectants as single-component and cocktail vitrification solutions. Cryobiology 2011; 62(2): 115–122. CrossRef PubMed

Leal-Egana A., Dietrich-Braumann U., Diaz-Cuenca A. et al. Determination of pore size distribution at the cell-hydrogel interface. Journal of Nanobiotechnology 2011; 9(1): 24–32. CrossRef PubMed

Marquez-Curtis A., Janowska-Wieczorek A., McGann L., J. Elliot Mesenchymal stromal cells derived from various tissues: biological, clinical and cryopreservation aspects. Cryobiology 2015; 71(2): 181–197. CrossRef PubMed

Morris C., de Wreede L., Scholten M. et al. Should the standard dimethyl sulfoxide concentration be reduced? Results of a European Group for Blood and Marrow Transplantation prospective noninterventional study on usage and side effects of dimethyl sulfoxide. Transfusion 2014; 54(10): 2514–2522. CrossRef PubMed

Murua A., Portero A., Orive G. et al. Cell microencapsulation technology: towards clinical application. Journal of Controlled Release 2008; 132(2): 76–83. CrossRef PubMed

Ock S., Rho G. Effect of dimethyl sulfoxide (DMSO) on cryopreservation of porcine mesenchymal stem cells (PMSCS). Cell Transplantation 2011; 20(8): 1231–1239. CrossRef PubMed

Petrenko A.Yu., Mazur S.P., Petrenko Yu.A. et al. Isolation and multilineage differentiation of stromal cells from human fetal and adult tissue. Transplantologiya 2007; 9(1): 218–220.

Pravdyuk A.I., Petrenko Yu.A., Volkova N.A. et al. Properties of mesenchymal stromal human cells encapsulated in alginate microbeads. Biotechnologiya 2010; 3(2): 62–70.

Rowley S., Anderson G. Effect of DMSO exposure without cryopreservation on hematopoietic progenitor cells. Bone Marrow Transplantation 1993; 11(5): 389–393. PubMed

Simpson N., Grant S., Gustavsson L. et al. Biochemical consequences of alginate encapsulation: a NMR study of insulin-secreting cells. Biomaterials 2006; 27(12): 2577–2586. CrossRef PubMed

Taniguchi M., Arikawa R., Kaedei Y. et al. Effects of cryopro-tectant agents and equilibration methods on developmental competence of porcine oocytes. Cryoletters 2011; 32(5): 410–422.

Zaikov V.S., Petrenko Yu.A., Trufanova N.A. et al. Effect of cryopreservation using slow freezing or vitrification on viability and metabolic activity of mesenchymal stromal cells encapsulated within alginate spheres with diameter of 1 mm and more. Probl Cryobiol Cryomed 2014; 24(3): 222–230.

Zaikov V.S., Petrenko Yu.Au., Trufanova N.A. et al. Vitrification of mesenchymal stromal cells in alginate microbeads. Probl Cryobiol Cryomed 2012; 22(4): 14–20.

Wusteman M., Pegg D., Robinson M. et al. Vitrification media: toxicity, permeability, and dielectric properties. Cryobiology 2002; 44(1): 24–37. CrossRef

Zimmermann H., Shirley S., Zimmermann U. Alginate-based encapsulation of cells: past, present, and future. Current diabetes reports 2007; 7(4): 314–320. CrossRef PubMed

Downloads

Опубліковано

2016-09-23

Як цитувати

Zaikov, V. S., Tarusin, D. N., & Petrenko, A. Y. (2016). Влияние инкапсуляции в альгинатные микросферы на жизнеспособность мезенхимальных стромальных клеток после экспозиции с проникающими криопротекторами. Проблеми кріобіології і кріомедицини, 26(3), 213–220. https://doi.org/10.15407/cryo26.03.213

Номер

Том 26 № 3 (2016): Проблеми кріобіології і кріомедицини

Розділ

Теоретична та експериментальна кріобіологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Vedeney S. Zaikov, Dmitriy N. Tarusin, Aleksandr Yu. Petrenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.


Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).