Dr hab. inż. prof. nadzw. Dorota Lewińska - Kierownik Pracowni
Dr inż. Marcin Grzeczkowicz
Mgr inż. Katarzyna Kramek-Romanowska
Mgr inż. Barbara Kupikowska-Stobba
Mgr inż. Paulina Korycka
Wszystkie opracowane przez Zespół metody enkapsulacji żywych komórek wykorzystują elektrostatyczny generator kropel pracujący w trybie impulsowym (impulsy o wysokim napięciu), który umożliwia wytwarzanie sferycznych, jednorodnych pod względem wielkości mikrokulek hydrożelowych o średnicy od 0,2 do 3,0 mm o bardzo małym rozrzucie średnic (współczynnik zmienności średniej średnicy VC poniżej 10%).
Elektrostatyczny generator kropel może pracować wyposażony w:
Wszystkie wymienione typy urządzeń zostały przetestowane eksperymentalnie podczas enkapsulacji żywych komórek: drożdży piekarskich (Rys. 1), komórek linii WEHI-3B, linii komórkowych (hepatocyty) C3A i HepG2, szczurzych wysp Langerhansa oraz ludzkich przytarczyc (Rys. 2). Stwierdzono, że zastosowane pole elektrostatyczne jest bezpieczne dla enkapsulowanych komórek i nie powoduje uszkodzenia ich funkcji.
Rys.1. | a) | ![]() |
b) | |
Komórki drożdży piekarskich enkapsulowane wewnątrz sferycznych matryc alginianowych wytworzonych za pomocą głowicy podwójnej: | ||||
a) bezpośrednio po wytworzeniu | b) po 48 godzinach hodowli | |||
Lewińska et al. Biocybernetics and Biomedical Engineering, 2008, 28(2), 69-84 |
Rys. 2. Immobilizowane wewnątrz mikrosfer alginianowych komórki ludzkich przytarczyc.
Stosując opracowaną w Zespole, specjalną głowicę trójdyszową można w procesie jednoetapowym wytworzyć nowe, unikatowe mikrokapsułki mieszane: alginianowo-polieterosulfonowe. Składają się one z biokompatybilego, hydrożelowego rdzenia zawierającego komórki, otoczonego półprzepuszczalną membraną wytworzoną z wysokocząsteczkowego polimeru syntetycznego. Ten rodzaj mikrokapsułek (Rys. 3-5) może być szeroko stosowany w medycynie, farmacji oraz biotechnologii z uwagi na ich zwiększoną w stosunku do klasycznych mikrokapsułek APA (alginianowo-polilizynowo-alginianowych) wytrzymałość mechaniczną, odporność chemiczną oraz polepszone właściwości transportu masy.
Rys. 3. Wygląd mikrokapsułek alginianowo-polieterosulfonowych (AP). Rys. 4. Obraz wnętrza mikrokapsułki AP spod mikroskopu elektronowego.
a) b)
Fig.5. Wygląd spod mikroskopu optycznego wnętrza mikrokapsułek AP zawierających enkapsulowane drożdże piekarskie: (a) przed i (b) po 24 godz. hodowli.
Jak pokazano, proces mikroenkapsulacj z użyciem głowicy trójdyszowej nie niszczy komórek, które zachowały zdolność do namnażania się, a zastosowana membrana polieterosulfonowa jest przepuszczalna dla substancji odżywczych.
Słowa kluczowe: mikroenkapsulacja komórek, pole elektrostatyczne, mikrokapsułki z ciekłym wnętrzem, mikrokapsułki alginianowo-polieterosulfonowe, kulki alginianowe.
Wybrane publikacje:
Patenty:
Lewińska D, Bukowski J, Rosiński S, Kożuchowski M, Weryński A: ”Sposób jednoetapowego wytwarzania mikrokapsułek, zwłaszcza zawierających żywe komórki, ich zbiory lub substancje biologicznie aktywne, oraz urządzenie do ich wytwarzania”, PATENT RP Nr 208384, 2004
Lewińska D, Chwojnowski A, Jankowska-Śliwińska J, Weryński A: „Mikrokapsułki zawierające substancje biologicznie aktywne, zwłaszcza żywe komórki i/lub mikroorganizmy, ewentualnie genetycznie modyfikowane, albo naturalne lub syntetyczne do zastosowań biomedycznych, sposób ich wytwarzania oraz urządzenie do stosowania tego sposobu”, . PATENT RP Nr 208383, 2007
Lewińska D, Kupikowska-Stobba B, Grzeczkowicz M, Chwojnowski A, Łukowska E: „Sposób oznaczania stężenia komórek.” PATENT RP Nr 223717, 2012
Zgłoszenia patentowe:
Chwojnowski A, Łukowska E, Wojciechowski C, Lewińska D: “Membrana półprzepuszczalna i sposób jej otrzymywania.” Nr P.403657 z dnia 24.04.2013
Kutkowska A, Lewińska D, Grzeczkowicz M, Chwojnowski A: „Urządzenie do formowania sferycznych membran polimerowych w układach wolno żelujących.” Nr P.417705 z dnia 23.06.2016
Współpraca międzynarodowa:
W latach 1999-2004 w ramach Europejskiego Projektu Akcja COST 840 “Bioencapsulation. Innovations and Technologies.” bezpośrednia współpraca z naukowcami z następujących jednostek naukowo-badawczych:
Institute of Technology and Biosystems Engineering Federal Agricultural Research Centre (FAL) obecnie: Thüne Insitute of Agricultural Technology, Brunszwik, Niemcy;
Institute of Chemistry Slovak Academy of Sciences, Bratysława, Słowacja;
Deptartment of Chemical Engineering Faculty of Technology and Metallurgy, Belgrad Serbia i Czarnogóra;
ENITIAA, UMR CNRS GEPEA, Nantes, Francja;
Laboratory of Polyelectrolytes and Biomacromolecules, Swiss Federal Institute of Technology, Lozanna, Szwajcaria;
Institute of Pharmaceutical Technology and Biopharmaceutics, University of Vienna, Austria;
School of Chemical Engineering, University of Birmingham, Edgbaston, Birmingham, Wielka Brytania;
Laboratory of Chemical and Biological Engineering, Swiss Federal Institute of Technology, Lozanna, Szwajcaria;
Department of Pharmacy and Pharmaceutical Technology, University of Basque Country, Vitoria, Hiszpania.
W latach 2005-2007, w ramach dwustronnego projektu Polonium, współpraca z grupą prof. Cecile Legallais z University of Technology, Compiegne, CNRS, UMR 6600, Compiegne Francja w temacie: „Modification of alginate beads with hepatocytes for bioartificial liver.”
Granty:
Instytut Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej im. Macieja Nałęcza PAN, ul. Ks. Trojdena 4, 02-109 Warszawa
E-mail:Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.; Telefon: (+48) 22 592 59 00; Fax: (+48) 22 659 70 30
Copyright(c) 2016 IBIB PAN
Wszelkie prawa zastrzeżone