Introduction: The success of a bioartificial pancreas crucially depends on ameliorating encapsulated beta cells survival and function. By mimicking the cellular in vivo niche, the aim of this study was to develop a novel model for beta cells encapsulation capable of establishing an appropriate microenvironment that supports interactions between cells and extracellular matrix (ECM) components. Methods: ECM components (Arg-Gly-Asp, abbreviated as RGD) were chemically incorporated in alginate hydrogels (alginate-RGD). After encapsulation, INS-1E beta cells outcome was analyzed in vitro and after their implantation in an animal model of diabetes. Results: Our alginate-RGD model demonstrated to be a good in vitro niche for supporting beta cells viability, proliferation, and activity, namely by improving the key feature of insulin secretion. RGD peptides promoted cell–matrix interactions, enhanced endogenous ECM components expression, and favored the assembly of individual cells into multicellular spheroids, an essential configuration for proper beta cell functioning. In vivo, our pivotal model for diabetes treatment exhibited an improved glycemic profile of type 2 diabetic rats, where insulin secreted from encapsulated cells was more efficiently used. Conclusions: We were able to successfully introduce a novel valuable function in an old ally in biomedical applications, the alginate. The proposed alginate-RGD model stands out as a promising approach to improve beta cells survival and function, increasing the success of this therapeutic strategy, which might greatly improve the quality of life of an increasing number of diabetic patients worldwide.

中文翻译：

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用于生物人工胰腺的富含 ECM 的藻酸盐水凝胶：改善胰岛素分泌和糖尿病血糖谱的理想生态位

简介：生物人工胰腺的成功关键取决于改善封装的 β 细胞的存活和功能。通过模拟细胞体内生态位，本研究的目的是开发一种新的β细胞封装模型，该模型能够建立适当的微环境，支持细胞与细胞外基质 (ECM) 成分之间的相互作用。方法：将 ECM 成分（Arg-Gly-Asp，缩写为 RGD）化学掺入藻酸盐水凝胶（alginate-RGD）中。封装后，在体外和植入糖尿病动物模型后分析 INS-1E β 细胞的结果。结果：我们的藻酸盐-RGD 模型证明是支持 β 细胞活力、增殖和活性的良好体外生态位，即通过改善胰岛素分泌的关键特征。RGD 肽促进细胞-基质相互作用，增强内源性 ECM 成分的表达，并有利于将单个细胞组装成多细胞球体，这是正常 β 细胞功能的基本配置。在体内，我们用于糖尿病治疗的关键模型表现出 2 型糖尿病大鼠的血糖水平得到改善，其中封装细胞分泌的胰岛素得到了更有效的利用。结论：我们能够成功地在生物医学应用中的老盟友藻酸盐中引入一种新的有价值的功能。所提出的藻酸盐-RGD模型作为一种有前景的改善β细胞存活和功能的方法脱颖而出，增加了这种治疗策略的成功率，这可能会极大地改善全世界越来越多的糖尿病患者的生活质量。增强内源性 ECM 成分的表达，并有利于将单个细胞组装成多细胞球体，这是正常 β 细胞功能的必要配置。在体内，我们用于糖尿病治疗的关键模型表现出 2 型糖尿病大鼠的血糖水平得到改善，其中封装细胞分泌的胰岛素得到了更有效的利用。结论：我们能够成功地在生物医学应用中的老盟友藻酸盐中引入一种新的有价值的功能。所提出的藻酸盐-RGD模型作为一种有前景的改善β细胞存活和功能的方法脱颖而出，增加了这种治疗策略的成功率，这可能会极大地改善全世界越来越多的糖尿病患者的生活质量。增强内源性 ECM 成分的表达，并有利于将单个细胞组装成多细胞球体，这是正常 β 细胞功能的必要配置。在体内，我们用于糖尿病治疗的关键模型表现出 2 型糖尿病大鼠的血糖水平得到改善，其中封装细胞分泌的胰岛素得到了更有效的利用。结论：我们能够成功地在生物医学应用中的老盟友藻酸盐中引入一种新的有价值的功能。所提出的藻酸盐-RGD模型作为一种有前景的改善β细胞存活和功能的方法脱颖而出，增加了这种治疗策略的成功率，这可能会极大地改善全世界越来越多的糖尿病患者的生活质量。并有利于将单个细胞组装成多细胞球体，这是β细胞正常运作的必要配置。在体内，我们用于糖尿病治疗的关键模型表现出 2 型糖尿病大鼠的血糖水平得到改善，其中封装细胞分泌的胰岛素得到了更有效的利用。结论：我们能够成功地在生物医学应用中的老盟友藻酸盐中引入一种新的有价值的功能。所提出的藻酸盐-RGD模型作为一种有前景的改善β细胞存活和功能的方法脱颖而出，增加了这种治疗策略的成功率，这可能会极大地改善全世界越来越多的糖尿病患者的生活质量。并有利于将单个细胞组装成多细胞球体，这是β细胞正常运作的必要配置。在体内，我们用于糖尿病治疗的关键模型表现出 2 型糖尿病大鼠的血糖水平得到改善，其中封装细胞分泌的胰岛素得到了更有效的利用。结论：我们能够成功地在生物医学应用中的老盟友藻酸盐中引入一种新的有价值的功能。所提出的藻酸盐-RGD模型作为一种有前景的改善β细胞存活和功能的方法脱颖而出，增加了这种治疗策略的成功率，这可能会极大地改善全世界越来越多的糖尿病患者的生活质量。我们用于糖尿病治疗的关键模型表现出 2 型糖尿病大鼠的血糖水平得到改善，其中封装细胞分泌的胰岛素得到了更有效的利用。结论：我们能够成功地在生物医学应用中的老盟友藻酸盐中引入一种新的有价值的功能。所提出的藻酸盐-RGD模型作为一种有前景的改善β细胞存活和功能的方法脱颖而出，增加了这种治疗策略的成功率，这可能会极大地改善全世界越来越多的糖尿病患者的生活质量。我们用于糖尿病治疗的关键模型表现出 2 型糖尿病大鼠的血糖水平得到改善，其中封装细胞分泌的胰岛素得到了更有效的利用。结论：我们能够成功地在生物医学应用中的老盟友藻酸盐中引入一种新的有价值的功能。所提出的藻酸盐-RGD模型作为一种有前景的改善β细胞存活和功能的方法脱颖而出，增加了这种治疗策略的成功率，这可能会极大地改善全世界越来越多的糖尿病患者的生活质量。藻酸盐。所提出的藻酸盐-RGD模型作为一种有前景的改善β细胞存活和功能的方法脱颖而出，增加了这种治疗策略的成功率，这可能会极大地改善全世界越来越多的糖尿病患者的生活质量。藻酸盐。所提出的藻酸盐-RGD模型作为一种有前景的改善β细胞存活和功能的方法脱颖而出，增加了这种治疗策略的成功率，这可能会极大地改善全世界越来越多的糖尿病患者的生活质量。