Recent advances in engineering microparticles and their nascent utilization in biomedical delivery and diagnostic applications

Choi, Andrew; Seo, Kyoung Duck; Kim, Do Wan; Kim, Bum Chang

doi:10.1039/c6lc01023g

Cited by 116 publications

(80 citation statements)

References 103 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Microgels referred to as micro hydrogel blocks have been utilized to provide geometric confinements for the formation of uniform 3D cell clusters. Spherical microgels are usually generated via droplet microfluidics because these techniques hold remarkable advantages of generating and manipulating discrete droplets in a highly controllable manner In addition, this method can be utilized to produce microgels with various morphologies, including hemispheres, capsules (or core–shell structures), disks, and Janus‐like particles. Among these modules, hydrogel capsules are the optimal options for producing multicellular spheroids .…”

Section: Snapshot Of Hydrogelsmentioning

confidence: 99%

Advances in Hydrogels in Organoids and Organs‐on‐a‐Chip

et al. 2019

View full text Add to dashboard Cite

The major motivation is to better mimic human physiology and functions at multiscales from the molecular to the cellular, tissue, organ or even whole organism level. Current model systems primarily rely on the monolayer cell cultures and animal models. Simplistic monolayer cultures have their advantages, but they are often significantly different in gene expression, epigenetics, and cell function compared to native 3D tissues. [1,2] Also, they often lack cell-cell and cell-matrix interactions, [2,3] leading to the absence of tissue specific properties. Although animal models are widely used in biomedical research, they fail to faithfully predict human responses in a physiologically relevant manner due to the significant species divergences. [4] The limitations of these systems have provided an impetus for the development of alternative cell-based 3D models in vitro that better resemble the complex functionalities of living organs. Over the last several years, organoids and organ-on-a-chip (OOC), representing the major technological breakthrough, have emerged as two distinct model systems to achieve the same goal of building 3D organotypic models in vitro by bridging the gap between animal models and monolayer cultures. These engineered models are different in terms of cell source, tissue composition, architectural variability, functional features, scales, cellular fidelity, etc. Organoids, primarily evolving from developmental principles, refer to 3D multicellular tissues by self-organization of stem cells or organ-specific progenitors, which can recapitulate the intricate architectures and functionalities of in vivo organs. [5][6][7] Recent breakthroughs in organoid technology have enabled the successful generation of a variety of human organoids, such as the brain, [8,9] intestine, [10,11] liver, [12] kidney, [13,14] lung, [15] etc. These near physiological 3D organoids have garnered momentum for their potential applications in human organ development and disease modeling, drug screening and regenerative medicine. The explosion of organoids research has been catalyzed by the significant progress of stem cell biology and availability of human stem cells. In contrast, the OOC, relying on the bioengineering design principle, is a miniaturized in vitro model that can recreate the functional units of living organs on a microfluidic cell culture device using predifferentiated cells, often cell lines. [1,16] The OOC is primarily evolved from the convergence of tissue engineering and microfabricated technologies, which is characterized by the capability to simulate cellular microenvironment by precise control over fluid flow, mechanical forces and biochemical factors. [4,17] Remarkable progress has been made Significant advances in materials, microscale technology, and stem cell biology have enabled the construction of 3D tissues and organs, which will ultimately lead to more effective diagnostics and therapy. Organoids and organs-on-a-chip (OOC), evolved from developmental biology and bioengineering principles, have e...

show abstract

Section: Snapshot Of Hydrogelsmentioning

confidence: 99%

Advances in Hydrogels in Organoids and Organs‐on‐a‐Chip

et al. 2019

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Nanocrystals or nanoparticles with well‐designed sizes, shapes, structures, and compositions are important elements in the areas of energy, catalysis, imaging, display, photovoltaic, and filling . Their mechanic, electrical, optical, and reactive properties are strongly dependent on their synthesis methods and technologies, in which batch reactions occupy the dominant positions. In the past 20 years, many approaches based on microreaction technologies started to attract researchers in the field of nanoscience and nanotechnology .…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Continuous Synthesis of Nanocrystals via Flow Chemistry Technology

Sui

Yan

Liu

et al. 2019

Small

View full text Add to dashboard Cite

Modern nanotechnologies bring humanity to a new age, and advanced methods for preparing functional nanocrystals are cornerstones. A considerable variety of nanomaterials has been created over the past decades, but few were prepared on the macro scale, even fewer making it to the stage of industrial production. The gap between academic research and engineering production is expected to be filled by flow chemistry technology, which relies on microreactors. Microreaction devices and technologies for synthesizing different kinds of nanocrystals are discussed from an engineering point of view. The advantages of microreactors, the important features of flow chemistry systems, and methods to apply them in the syntheses of salt, oxide, metal, alloy, and quantum dot nanomaterials are summarized. To further exhibit the scaling‐up of nanocrystal synthesis, recent reports on using microreactors with gram per hour and larger production rates are highlighted. Finally, an industrial example for preparing 10 tons of CaCO3 nanoparticles per day is introduced, which shows the great potential for flow chemistry processes to transfer lab research to industry.

show abstract

“…Они рассматривают-ся в качестве перспективных кандидатов для создания таргетных средств доставки лекарственных препара-тов [1,2], кодирования фрагментов ДНК при секвениро-вании генома отдельных клеток [3], специфических мар-керов для обнаружения и выделения онкомаркеров [4,5], микрореакторов для проведения генетических иссле-дований методом цифровой капельной полимеразной цепной реакции (ПЦР) [6], упаковки отдельных клеток для регенерации поврежденных тканей [7].…”

Section: Introductionunclassified

Формирование Гидрогелевых Частиц Из Полиакриламида И PEGDA В Микрофлюидном Генераторе Эмульсий С Фокусировкой Потока

Ноздрюхин¹,

Филатов²,

Евстрапов³

et al. 2018

Журнал Технической Физики

View full text Add to dashboard Cite

Монодисперсные полимерные микрочастицы имеют большой потенциал для биомедицинских и физиче-ских применений. Современные высокопроизводительные технологии " капельной" микрофлюидики позво-ляют формировать монодисперсные макроэмульсии " вода в масле" с заданными параметрами. Проведение в макроэмульсии реакции полимеризации позволяет ее трансформировать в суспензию микрочастиц. Эти частицы могут рассматриваться как контейнеры для целевой доставки лекарственных средств, а также в качестве " биочернил" для 3D-печати тканей и органов. Проведено исследование режимов формирования микрочастиц из PEGDA и полиакриламида в микрофлюидном генераторе макроэмульсий с фокусировкой потока. Для характеризации микрочастиц были измерены их геометрические размеры и механические свойства. Кроме того, была исследована динамика диффузионного выхода из микрочастиц малых молекул на примере флуоресцентного красителя Rhodamine B. ВведениеВ настоящее время монодисперсные полимерные мик-рочастицы находят широкое применение в биологиче-ских и медицинских исследованиях. Они рассматривают-ся в качестве перспективных кандидатов для создания таргетных средств доставки лекарственных препара-тов [1,2], кодирования фрагментов ДНК при секвениро-вании генома отдельных клеток [3], специфических мар-керов для обнаружения и выделения онкомаркеров [4,5], микрореакторов для проведения генетических иссле-дований методом цифровой капельной полимеразной цепной реакции (ПЦР) [6], упаковки отдельных клеток для регенерации поврежденных тканей [7].Одним из способов формирования монодисперс-ных микрочастиц является использование методов " ка-пельной микрофлюидики" (droplet microfluidic), ко-торые позволяют формировать монодисперсную мак-роэмульсию (капли) " воды в масле" за счет воз-никновения неустойчивости в области контакта двух несмешивающихся жидкостей. Получающуюся таким способом эмульсию широко используют в качестве капель-микрореакторов для проведения разнообразных биохимических реакций. В связи с возможностью фор-мировать капли-микрореакторы с частотой до несколь-ких kHz, этот подход находит широкое применение при скрининге перспективных лекарственных препаратов Актуальным применением полимерных гидрогелевых микрочастиц является их использование для создания " биочернил", позволяющих осуществлять 3D-печать тка-ней и органов [14]. Микрочастицы из биоразлагаемых материалов, например алгината натрия, применяются для упаковки клеток, а микрочастицы из биологиче-ски инертных материалов, таких как PEGDA и поли-акриламид, -для создания поддерживающих структур (скаффолдов) [15]. Кроме того, в эти полимеры могут быть упакованы биологически активные молекулы или лекарственные средства, выделение которых в заданном пространстве позволит управлять формированием и раз-витием ткани или оказывать необходимое воздействие на участок организма.Поэтому целью настоящей работы являлось опреде-ление условий и режимов воспроизводимого форми-рования монодисперсных гидрогелевых частиц из по-лиакриламида и полиэтиленгликоль диакрилата (Poly (ethylene glycol) diacrylate -PEGDA) в м...

show abstract

Recent advances in engineering microparticles and their nascent utilization in biomedical delivery and diagnostic applications

Cited by 116 publications

References 103 publications

Advances in Hydrogels in Organoids and Organs‐on‐a‐Chip

Advances in Hydrogels in Organoids and Organs‐on‐a‐Chip

Continuous Synthesis of Nanocrystals via Flow Chemistry Technology

Формирование Гидрогелевых Частиц Из Полиакриламида И PEGDA В Микрофлюидном Генераторе Эмульсий С Фокусировкой Потока

Contact Info

Product

Resources

About