Выбор уÑловий криоконÑÐµÑ€Ð²Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð¼ÐµÐ·ÐµÐ½Ñ…Ð¸Ð¼Ð°Ð»ÑŒÐ½Ñ‹Ñ… Ñтромальных клеток в ÑуÑпензии и альгинатных микроÑферах на оÑнове Ð¸Ð·ÑƒÑ‡ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¸Ñ… оÑмотичеÑких реакций в раÑтворе 1 Ðœ ДМСО
DOI:
https://doi.org/10.15407/cryo26.02.133Ключові слова:
мезенхімальні Ñтромальні клітини, альгінатні мікроÑфери, коефіцієнт проникноÑÑ‚Ñ–, фізико-математична модельАнотація
ДоÑліджували оÑмотичну реакцію мезенхімальних Ñтромальних клітин (МСК) у ÑуÑпензії та альгінатних мікроÑферах (ÐМС) у процеÑÑ– екÑпозиції в 1 Ðœ розчині ДМСО, а також Ñ—Ñ… життєздатніÑÑ‚ÑŒ піÑÐ»Ñ ÐºÑ€Ñ–Ð¾ÐºÐ¾Ð½ÑÐµÑ€Ð²ÑƒÐ²Ð°Ð½Ð½Ñ Ð· різною швидкіÑÑ‚ÑŽ охолодженнÑ. ШлÑхом чиÑельного Ð¼Ð¾Ð´ÐµÐ»ÑŽÐ²Ð°Ð½Ð½Ñ Ð²Ð¸Ð·Ð½Ð°Ñ‡ÐµÐ½Ð¾ коефіцієнт проникноÑÑ‚Ñ– мембран МСК Ð´Ð»Ñ Ð¼Ð¾Ð»ÐµÐºÑƒÐ» води та ДМСО, а також зміну об'єму клітин при різних швидкоÑÑ‚ÑÑ… охолодженнÑ. Показано, що Ð¾Ñ…Ð¾Ð»Ð¾Ð´Ð¶ÐµÐ½Ð½Ñ Ð·Ñ– швидкоÑÑ‚Ñми 0,5 та 1 град/хв до –40°С призводило до значної дегідратації клітин. ОÑмотична Ñ€ÐµÐ°ÐºÑ†Ñ–Ñ ÐœÐ¡Ðš у Ñкладі ÐМС була повільніша, ніж у ÑуÑпензії, що призводило до Ð·Ð½Ð¸Ð¶ÐµÐ½Ð½Ñ Ñ—Ñ… життєздатноÑÑ‚Ñ– піÑÐ»Ñ ÐºÑ€Ñ–Ð¾ÐºÐ¾Ð½ÑÐµÑ€Ð²ÑƒÐ²Ð°Ð½Ð½Ñ Ð·Ñ– швидкіÑÑ‚ÑŽ Ð¾Ñ…Ð¾Ð»Ð¾Ð´Ð¶ÐµÐ½Ð½Ñ 1 град/хв. При швидкоÑÑ‚Ñ– Ð¾Ñ…Ð¾Ð»Ð¾Ð´Ð¶ÐµÐ½Ð½Ñ 10 град/хв клітини практично не зневоднювалиÑÑ, що передбачало виÑоку ймовірніÑÑ‚ÑŒ внутрішньоклітинної криÑталізації. ДійÑно, Ñкщо життєздатніÑÑ‚ÑŒ МСК у ÑуÑпензії та ÐМС піÑÐ»Ñ ÐºÑ€Ñ–Ð¾ÐºÐ¾Ð½ÑÐµÑ€Ð²ÑƒÐ²Ð°Ð½Ð½Ñ Ð· 1 Ðœ ДМСО зі швидкоÑÑ‚Ñми Ð¾Ñ…Ð¾Ð»Ð¾Ð´Ð¶ÐµÐ½Ð½Ñ 0,5 та 1 град/хв Ñтановила не менше 75%, то кріоконÑÐµÑ€Ð²ÑƒÐ²Ð°Ð½Ð½Ñ Ð·Ñ– швидкоÑÑ‚Ñми Ð¾Ñ…Ð¾Ð»Ð¾Ð´Ð¶ÐµÐ½Ð½Ñ 10 та 20 град/хв призводило до загибелі близько 80% клітин. Теоретичний розрахунок Ñ– екÑпериментальні доÑÐ»Ñ–Ð´Ð¶ÐµÐ½Ð½Ñ Ð¿Ð¾ÐºÐ°Ð·Ð°Ð»Ð¸, що Ð´Ð»Ñ Ð´Ð¾ÑÑÐ³Ð½ÐµÐ½Ð½Ñ Ð²Ð¸Ñоких рівнів життєздатноÑÑ‚Ñ– кріоконÑÐµÑ€Ð²ÑƒÐ²Ð°Ð½Ð½Ñ ÐœÐ¡Ðš у Ñкладі ÐМС необхідно здійÑнювати з більш низькими швидкоÑÑ‚Ñми охолодженнÑ, ніж клітин у ÑуÑпензії.Посилання
Bezugly N.D., Ostashko F.I., Volkova E.G. et al. Volumetry as a method for studying the permeability of the egg and mammalian embryos membrane. Nauchn.-Tekhn. Bull. NIIZH L and P of the Ukrainian SSR 1986; 34: 25–34.
Blandino A., Macias M., Cantero D. Formation of calcium alginate gel capsules: Influence of sodium alginate and CaCl2 concentration on gelation kinetics. J Biosci Bioeng. 1999; 88(6): 686–689. CrossRef
Chang T.M. Semipermeable microcapsules. Science 2014; 146(3643): 524–525. CrossRef
Chernobai N.A., Pakhomov A.V., Kovalenko I.F. et al. Temperature dependence of testes intersticium cell membrane permeability for cryoprotectant molecules. Problems of Cryobiology 2010; 20(2): 153–158.
Covas D.T., Panepucci R.A., Fontes A.M. et al. Multipotent mesenchymal stromal cells obtained from diverse human tissues share functional properties and gene-expression profile with CD146+ perivascular cells and fibroblasts. Exp Hematol 2008; 36(5): 642–654. CrossRef PubMed
Dandoy P., Meunier C.F., Leroux G. et al. A hybrid assembly by encapsulation of human cells within mineralised beads for cell therapy. PLoS One 2013; 8(1): 1–8. CrossRef PubMed
de Vos P., Faas M.M., Strand B. et al. Alginate-based microcapsules for immunoisolation of pancreatic islets. Biomaterials 2006; 27(32): 5603–5617. CrossRef PubMed
Gharravi A.M., Orazizadeh M., Ansari-Asl K. et al. Design and fabrication of anatomical bioreactor systems containing alginate scaffolds for cartilage tissue engineering. Avicenna J Med Biotechnol. 2012; 4(2): 65–74. PubMed
Gordienko E.A., Pushkar N.S. Physical grounds of low temperature preservation of cellular suspensions. Kiev: Nauk. Dumka 1994.
Gryshkov O., Pogozhykh D., Hofmann N. et al. Encapsulating non-human primate multipotent stromal cells in alginate via high voltage for cell-based therapies and cryopreservation. PLoS One 2014; 9(9): 1–12. CrossRef PubMed
Gryshkov O., Pogozhykh D., Zernetsch H. et al. Process engi-neering of high voltage alginate encapsulation of mesenchymal stem cells. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2014; 36: 77–83. CrossRef PubMed
Hunt N.C., Shelton R.M., Grover L.M. Reversible mitotic and meta-bolic inhibition following the encapsulation of fibroblasts in alginate hydrogels. Biomaterials 2009; 30(32): 6435–6443. CrossRef PubMed
Lim F., Sun A. Microencapsulated islets as bioartificial endocrine pancreas. Science 1980; 210(4472): 908–910. CrossRef
Machluf M., Orsola A., Boorjian S. et al. Microencapsulation of Leydig cells: a system for testosterone supplementation. Endocrinology 2003; 144(11): 4975–4979. CrossRef PubMed
Morch Y.A., Donati I., Strand B.L. et al. Effect of Ca2+, Ba2+, and Sr2+ on alginate microbeads. Biomacromolecules 2006; 7(5): 1471–1480. CrossRef PubMed
Moshaverinia A., Ansari S., Chen C. et al. Co-encapsulation of anti-BMP2 monoclonal antibody and mesenchymal stem cells in alginate microspheres for bone tissue engineering. Biomaterials 2013; 34(28): 6572–6579. CrossRef PubMed
Nolan J.S., Packer L. Monolayer culture techniques for normal human diploid fibroblasts. Methods Enzymol. 1974; 32: 561–568. CrossRef
Paynter S.J., Fuller B.J., Shaw R.W. Temperature dependence of mature mouse oocyte membrane permeabilities in the presence of cryoprotectant. Cryobiology 1997; 34(2): 122–130. 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.
Petrenko Yu.A., Skorobogatova N.G., Volkova N.A. et al. Characteristics of immunophenotype and differentiation potential of human mesenchymal bone marrow stromal cells after cryopreservation. Problems of Cryobiology 2010; 20(4): 436–442.
Petrenko Yu.A., Skorobogatova N.G., Volkova N.A. et al. Characteristics of immunophenotype and differentiation potential of human mesenchymal bone marrow stromal cells after cryopreservation. Problems of Cryobiology 2010; 20(4): 436–442.
Petty R.D., Sutherland L.A., Hunter E. M. et al. Comparison of MTT and ATP-based assays for the measurement of viable cell number. J Biolumin Chemilumin. 1995; 10(1): 29–34. CrossRef PubMed
Seglen P.O. Preparation of isolated rat liver cells. Meth. Cell. Biol. 1976; 13: 29–43. CrossRef
Sun J., Tan H. Alginate-based biomaterials for regenerative medi-cine applications. Materials 2013; 6(4): 1285–1309. CrossRef
Tarasov A.I., Petrenko A.Yu., Jones D.R.E. Osmotic characteristics of hematopoietic progenitor cells of human embryonic liver. Bulletin of Kharkiv National University No. 568: Biofizychnyy Visnyk 2002; 11(2): 58–62.
Todrin A.F., Popivnenko L.I., Kovalenko S.Ye. Thermophysical properties of cryoprotectants. I. Temperature and heat of melting. Problems of Cryobiology 2009; 19(2): 163–176.
Trufanova N.A., Petrenko Yu.A., Petrenko A.Yu. Effect of cryopreservation on viability, immunophenotype and differentiation properties of mesenchymal stromal cells of early organogenetic stage. Problems of Cryobiology 2010; 20(2): 135–144.
Velings N.M., Mestdagh M.M. Physico-chemical properties of alginate gel beads. Polym Gels Networks 1995; 3(3): 311–330. CrossRef
Volkova N.A., Mazur S.P., Kholodnyy V.S. et al. Skin stem cells as an object for cryopreservation. 1. Skin stem reserve. Probl Cryobiol Cryomed 2014; 24(1): 3–15. CrossRef
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Dmitriy N. Tarusin, Vitaliy A. Kireyev, Svetlana Ye. Kovalenko, Igor F. Kovalenko, Leonid F. Rozanov, Aleksandr Yu. Petrenko
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).
