Slow-delivery and distributed exchange of cryoprotective agents with hydrogel beads.
Slow-delivery and distributed exchange of cryoprotective agents with hydrogel beads.
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DOI：
10.1016/j.cryobiol.2021.09.006
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发表时间：
2021-12
期刊：
影响因子：
2.7
通讯作者：
Sandlin RD
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sevenler D;Bean H;Toner M;Sandlin RD
细胞内负载低温保护剂(CPA)是冷冻保存的关键步骤。然而，生物膜对CPA的渗透性通常比对水的渗透性低得多，导致在CPA超低温保存的加载和卸载阶段，渗透压和渗透损伤较高。在这里，我们展示了直径几毫米的含有CPA的海藻酸钙水凝胶微珠可以与细胞悬浮液混合，以渐进和分布的方式自发释放CPA。我们证明，含有细胞介质的微珠能够逐渐从Jurkat细胞中去除CPA，使其在典型的15%甘油低温保存溶液中保持平衡，使细胞免于低张损伤。结果表明，凝胶内自由扩散的数值模型可以较好地描述CPA交换的动力学过程。这种方法可以实现从大量细胞悬液逐步交换CPA的半自动和封闭式方法。
Intracellular loading of cryoprotective agents (CPAs) into target cells is a critical step for cryopreservation. However, biological membranes are usually much less permeable to CPAs than to water, resulting in high osmotic pressures and osmotic damage during the CPA loading and unloading phases of cryopreservation. Here, we show that calcium alginate hydrogel beads several millimeters in diamater containing CPAs can be admixed with a cell suspension to spontaneously release CPAs in a gradual and distributed manner. We demonstrate that beads containing cell media enable the gradual removal of CPA from Jurkat cells equilibrated in a typical cryopreservation solution of 15% glycerol, rescuing the cells from hypotonic damage. We show that the dynamics of CPA exchange are accurately described by a numerical model of free diffusion within the gel. This approach may enable semiautomated and closed methods of gradual CPA exchange from large volume cell suspensions.
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