A High Cell-Bearing Capacity Multibore Hollow Fiber Device for Macroencapsulation of Islets of Langerhans.
hollow fibers
islet
macroencapsulation
membranes
multibore
pancreas
Journal
Macromolecular bioscience
ISSN: 1616-5195
Titre abrégé: Macromol Biosci
Pays: Germany
ID NLM: 101135941
Informations de publication
Date de publication:
08 2020
08 2020
Historique:
received:
16
01
2020
revised:
02
06
2020
pubmed:
23
6
2020
medline:
8
7
2021
entrez:
23
6
2020
Statut:
ppublish
Résumé
Macroencapsulation of islets of Langerhans is a promising strategy for transplantation of insulin-producing cells in the absence of immunosuppression to treat type 1 diabetes. Hollow fiber membranes are of interest there because they offer a large surface-to-volume ratio and can potentially be retrieved or refilled. However, current available fibers have limitations in exchange of nutrients, oxygen, and delivery of insulin potentially impacting graft survival. Here, multibore hollow fibers for islets encapsulation are designed and tested. They consist of seven bores and are prepared using nondegradable polymers with high mechanical stability and low cell adhesion properties. Human islets encapsulated there have a glucose induced insulin response (GIIS) similar to nonencapsulated islets. During 7 d of cell culture in vitro, the GIIS increases with graded doses of islets demonstrating the suitability of the microenvironment for islet survival. Moreover, first implantation studies in mice demonstrate device material biocompatibility with minimal tissue responses. Besides, formation of new blood vessels close to the implanted device is observed, an important requirement for maintaining islet viability and fast exchange of glucose and insulin. The results indicate that the developed fibers have high islet bearing capacity and can potentially be applied for a clinically applicable bioartificial pancreas.
Identifiants
pubmed: 32567161
doi: 10.1002/mabi.202000021
doi:
Substances chimiques
Biocompatible Materials
0
Membranes, Artificial
0
Water
059QF0KO0R
Types de publication
Journal Article
Research Support, Non-U.S. Gov't
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
e2000021Informations de copyright
© 2020 The Authors. Published by WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.
Références
a) A. M. J. Shapiro, C. Ricordi, B. J. Hering, H. Auchincloss, R. Lindblad, R. P. Robertson, A. Secchi, M. D. Brendel, T. Berney, D. C. Brennan, E. Cagliero, R. Alejandro, E. A. Ryan, B. DiMercurio, P. Morel, K. S. Polonsky, J.-A. Reems, R. G. Bretzel, F. Bertuzzi, T. Froud, R. Kandaswamy, D. E. R. Sutherland, G. Eisenbarth, M. Segal, J. Preiksaitis, G. S. Korbutt, F. B. Barton, L. Viviano, V. Seyfert-Margolis, J. Bluestone, J. R. T. Lakey, N. Engl. J. Med. 2006, 355, 1318;
b) E. A. Ryan, J. R. Lakey, R. V. Rajotte, G. S. Korbutt, T. Kin, S. Imes, A. Rabinovitch, J. F. Elliott, D. Bigam, N. M. Kneteman, G. L. Warnock, I. Larsen, A. M. Shapiro, Diabetes 2001, 50, 710.
a) P.-O. Carlsson, Upsala J. Med. Sci. 2011, 116, 1;
b) O. Korsgren, T. Lundgren, M. Felldin, A. Foss, B. Isaksson, J. Permert, N. H. Persson, E. Rafael, M. Ryden, K. Salmela, A. Tibell, G. Tufveson, B. Nilsson, Diabetologia 2008, 51, 227.
a) S. Merani, C. Toso, J. Emamaullee, A. M. Shapiro, Br. J. Surg. 2008, 95, 1449;
b) R. F. Gibly, X. Zhang, M. L. Graham, B. J. Hering, D. B. Kaufman, W. L. Lowe, L. D. Shea, Biomaterials 2011, 32, 9677;
c) R. F. Gibly, X. Zhang, W. L. Lowe, L. D. Shea, Cell Transplant. 2013, 22, 811.
a) V. Iacovacci, L. Ricotti, A. Menciassi, P. Dario, Biochem. Pharmacol. 2016, 100, 12;
b) J. Schweicher, C. Nyitray, T. A. Desai, Front. Biosci. 2014, 19, 49;
c) U. Barkai, A. Rotem, P. de Vos, World J. Transplant. 2016, 6, 69.
P. de Vos, A. F. Hamel, K. Tatarkiewicz, Diabetologia 2002, 45, 159.
S. Hu, P. de Vos, Front. Bioeng. Biotechnol. 2019, 7, 134.
H. K. Tilakaratne, S. K. Hunter, M. E. Andracki, J. A. Benda, V. G. J. Rodgers, Biomaterials 2007, 28, 89.
a) J. J. Altman, J. Diabetic Complications 1988, 2, 68;
b) T. Zekorn, U. Siebers, L. Filip, K. Mauer, U. Schmitt, R. G. Bretzel, K. Federlin, Transplant. Proc. 1989, 21, 2748.
a) A. Andersson, Diabetologia 1978, 14, 397;
b) M. Buitinga, R. Truckenmüller, M. A. Engelse, L. Moroni, H. W. M. Ten Hoopen, C. A. van Blitterswijk, E. J. P. de Koning, A. A. van Apeldoorn, M. Karperien, PLoS One 2013, 8, e64772.
a) T. Maki, C. J. Mullon, B. A. Solomon, A. P. Monaco, Clin. Pharmacokinet. 1995, 28, 471;
b) T. Maki, C. S. Ubhi, H. Sanchez-Farpon, S. J. Sullivan, K. Borland, T. E. Muller, B. A. Solomon, W. L. Chick, A. P. Monaco, Transplantation 1991, 51, 43;
c) A. I. Silva, A. N. de Matos, I. G. Brons, M. Mateus, Med. Res. Rev. 2006, 26, 181.
J. L. Dulong, C. Legallais, J. Biomech. Eng. 2005, 127, 1054.
J. L. Dulong, C. Legallais, Biotechnol. Bioeng. 2007, 96, 990.
P. Wang, T.-S. Chung, J. Membr. Sci. 2012, 421, 361.
M. Irfan, A. Idris, Mater. Sci. Eng., C 2015, 56, 574.
a) N. M. S. Bettahalli, Ph.D. Thesis, University of Twente, Enschede 2011;
b) L. De Bartolo, S. Morelli, M. Rende, C. Campana, S. Salerno, N. Quintiero, E. Drioli, Macromol. Biosci. 2007, 7, 671.
N. Lembert, J. Wesche, P. Petersen, P. Zschocke, A. Enderle, H. Planck, H. P. Ammon, Exp. Clin. Endocrinol. Diabetes 2001, 109, 116.
M. Groot Nibbelink, Ph.D. Thesis, University of Twente, Enschede 2016.
G. Meneghello, D. J. Parker, B. J. Ainsworth, S. P. Perera, J. B. Chaudhuri, M. J. Ellis, P. A. De Bank, J. Membr. Sci. 2009, 344, 55.
N. Sakata, S. Sumi, G. Yoshimatsu, M. Goto, S. Egawa, M. Unno, World J. Gastrointest. Pathophysiol. 2012, 3, 19.
a) H. Wang, T. Yu, C. Zhao, Q. Du, Fibers Polym. 2009, 10, 1;
b) F. Ran, S. Nie, W. Zhao, J. Li, B. Su, S. Sun, C. Zhao, Acta Biomater. 2011, 7, 3370.
D. W. Scharp, C. J. Swanson, B. J. Olack, P. P. Latta, O. D. Hegre, E. J. Doherty, F. T. Gentile, K. S. Flavin, M. F. Ansara, P. E. Lacy, Diabetes 1994, 43, 1167.
A. M. Sun, W. Parisius, G. M. Healy, I. Vacek, H. G. Macmorine, Diabetes 1977, 26, 1136.
N. Lembert, P. Petersen, J. Wesche, P. Zschocke, A. Enderle, M. Doser, H. Planck, H. D. Becker, H. P. Ammon, Ann. N. Y. Acad. Sci. 2001, 944, 271.
a) A. V. Prochorov, S. I. Tretjak, V. A. Goranov, A. A. Glinnik, M. V. Goltsev, Adv. Med. Sci. 2008, 53, 240;
b) P. E. Lacy, O. D. Hegre, A. Gerasimidi-Vazeou, F. T. Gentile, K. E. Dionne, Science 1991, 254, 1782;
c) N. Lembert, J. Wesche, P. Petersen, M. Doser, P. Zschocke, H. D. Becker, H. P. T. Ammon, Cell Transplant. 2005, 14, 97.
I. M. Wienk, F. H. A. Olde scholtenhuis, T. v. d. Boomgaard, C. A. Smolders, J. Membr. Sci. 1995, 106, 233.
a) M. Rahbari-sisakht, A. F. Ismail, T. Matsuura, Sep. Purif. Technol. 2012, 88, 99;
b) C. C. Pereira, R. Nobrega, C. P. Borges, Braz. J. Chem. Eng. 2000, 17, 599.
S. M. Mousavi, F. Dehghan, E. Saljoughi, S. A. Hosseini, J. Polym. Res. 2012, 19, 9861.
R. Sengur-Tasdemir, G. M. Urper, T. Turken, E. A. Genceli, V. V. Tarabara, I. Koyuncu, Sep. Sci. Technol. 2016, 51, 2070.
a) Y. Zhang, C. Qin, J. Binner, Ceram. Int. 2006, 32, 811;
b) A. F. Ismail, K. Li, Membrane Science and Technology, Vol. 13, Elsevier, Amsterdam 2008, p. 81.
P. de Vos, I. Smedema, H. van Goor, H. Moes, J. van Zanten, S. Netters, L. F. de Leij, A. de Haan, B. J. de Haan, Diabetologia 2003, 46, 666.
P. de Vos, G. H. Wolters, R. van Schilfgaarde, Transplant. Proc. 1994, 26, 782.
a) A. M. Smink, B. J. de Haan, G. A. Paredes-Juarez, A. H. Wolters, J. Kuipers, B. N. Giepmans, L. Schwab, M. A. Engelse, A. A. van Apeldoorn, E. de Koning, M. M. Faas, P. de Vos, Biomed. Mater. 2016, 11, 035006;
b) A. M. Smink, D. T. Hertsig, L. Schwab, A. A. van Apeldoorn, E. de Koning, M. M. Faas, B. J. de Haan, P. de Vos, Ann. Surg. 2017, 266, 149;
c) A. M. Smink, S. Li, D. T. Hertsig, B. J. de Haan, L. Schwab, A. A. van Apeldoorn, E. de Koning, M. M. Faas, J. R. Lakey, P. de Vos, Transplantation 2017, 101, e112.
a) U. Barkai, G. C. Weir, C. K. Colton, B. Ludwig, S. R. Bornstein, M. D. Brendel, T. Neufeld, C. Bremer, A. Leon, Y. Evron, K. Yavriyants, D. Azarov, B. Zimermann, S. Maimon, N. Shabtay, M. Balyura, T. Rozenshtein, P. Vardi, K. Bloch, P. de Vos, A. Rotem, Cell Transplant. 2013, 22, 1463;
b) Y. Evron, C. K. Colton, B. Ludwig, G. C. Weir, B. Zimermann, S. Maimon, T. Neufeld, N. Shalev, T. Goldman, A. Leon, K. Yavriyants, N. Shabtay, T. Rozenshtein, D. Azarov, A. R. DiIenno, A. Steffen, P. de Vos, S. R. Bornstein, U. Barkai, A. Rotem, Sci. Rep. 2018, 8, 6508;
c) T. Neufeld, B. Ludwig, U. Barkai, G. C. Weir, C. K. Colton, Y. Evron, M. Balyura, K. Yavriyants, B. Zimermann, D. Azarov, S. Maimon, N. Shabtay, T. Rozenshtein, D. Lorber, A. Steffen, U. Willenz, K. Bloch, P. Vardi, R. Taube, P. de Vos, E. C. Lewis, S. R. Bornstein, A. Rotem, PLoS One 2013, 8, e70150.
a) J.-J. Qin, M. H. Oo, Y. Li, J. Membr. Sci. 2005, 247, 137;
b) S. Rouaix, C. Causserand, P. Aimar, J. Membr. Sci. 2006, 277, 137.
C. Ricordi, D. W. R. Gray, B. J. Hering, D. B. Kaufman, G. L. Warnock, N. M. Kneteman, S. P. Lake, N. J. M. London, C. Socci, R. Alejandro, Y. Zeng, D. W. Scharp, G. Viviani, L. Falqui, A. Tzakis, R. G. Bretzel, K. Federlin, G. Pozza, R. F. L. James, R. V. Rajotte, V. D. Carlo, P. J. Morris, D. E. R. Sutherland, T. E. Starzl, D. H. Mintz, P. E. Lacy, Acta Diabetol. Lat. 1990, 27, 185.