Microencapsulation for Clinical Applications and Transplantation by Using Different Alginates

Abstract

Microencapsulation has been the most frequently used technique for several different disciplines such as cell-based therapies and/or transplantation. Technology is based on the idea of combining and coating a material or isolating from an external source. Microencapsulation may be performed with different materials and, among natural biocompatible materials, alginate-based microencapsulation technique is the most appropriate material for microencapsulation. The structural components of alginate materials are the derivatives of alginic acid, which is found in brown algae as an intercellular gel matrix. This alginate is preferred for clinical applications due to its safety in human studies. Therefore, the choice and the combined system need to be carefully optimized to achieve biocompatible application through cell microencapsulation especially for long term. Specifications of alginate such as primary source, isolation process, viscosity, and purity contribute to improve its biocompatibility. Clinically, cell microencapsulation is the major contribution to the field of transplantation by its technique and additionally provides local immune isolation. This chapter discusses the potential benefits of clinically suitable alginates and their applications. This promising technology may highlight its considerable potential for patients that require transplantation and/or replacement therapy in the future.

An Overview of Engineered Hydrogel-Based Biomaterials for Improved β-Cell Survival and Insulin Secretion

“…Various studies have suggested chemical modification of materials to control host tissue response and avoid fibrosis tissue formation around the transplant site. Alginate-based biomaterials are one of the most prevalent hydrogels suggested to be used for microencapsulation regarding this concern ( Goncu and Yucesan, 2020 ). Zwitterionic polymers are conjugated onto the surface of alginate hydrogel microspheres to reduce the foreign body host tissue reaction by decreasing fibrosis (Q.…”

Hücre Mikroenkapsülasyonunda Manuel ve Kapsülasyon Sisteminin Hücre İzolasyon Tipi ve Aljinat Yüzdesine Bağlı Verimliliğinin Karşılaştırılması

“…(17)(18)(19). Bu divalent katyonlar kullanıldıklarında ultra saf aljinatın yüksek guluronik asit içeriği sayesinde yumurta kutusu benzeri (egg-box like) por yapıları sağlayan küre formunu oluşturmaktadır (3,17).…”

“…Sentetik polimerlere polietilen glikol, polivinil alkol, poliüretan, polietersülfon, polipropilen, sodyum aljinat gibi birçok örnek verilebilir. Doğal polimerlerin yapımında kullanılan doğal kaynaklara selüloz, kolajen, kitosan ve aljinat gibi malzemeler örnek olarak gösterilebilir (3). Polimer malzemeler kullanılarak gerçekleştirilen enkapsülasyonun ana hedefleri enkapsüle edilen biyolojik maddenin dış çevreden korunmasını sağlamak ve mekanik destek ile yapısal stabilite yaratmaktır (4).…”

“…Hücresel terapi veya ilaç taşınımı gibi çalışmalarda kullanılacak enkapsüle edilmiş terapötik ajanların işlevini yerine getirebilmesi ve tedavinin uzun süreli olabilmesi için kapsülasyon aşamasında kullanılan polimer malzemenin biyouyumluluk özelliği önem kazanmaktadır. Biyouyumluluğu ile ön plana çıkmış olan ve FDA tarafından da onaylı aljinat polimeri, enkapsülasyon çalışmalarında en sık kullanılan biyomateryaldir (3).…”

“…Naklin sağkalım süresini uzatmak amacıyla yapılan ilk kapsüle edilmiş paratiroid hücre nakli 1997 yılında gerçekleştirilmiştir (15). Paratiroid nakli, günümüzde de halen uygulanmakta ve geliştirilmesi için birçok çalışma yapılmaktadır (3).…”