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Roe-inspired stem cell microcapsules for inflammatory bowel disease treatment [Engineering]
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America ( IF 11.1 ) Pub Date : 2021-10-26 , DOI: 10.1073/pnas.2112704118
Guopu Chen 1 , Fengyuan Wang 2 , Min Nie 1 , Hui Zhang 3 , Han Zhang 3 , Yuanjin Zhao 3, 4, 5
Affiliation  

Mesenchymal stem cells (MSCs), which exert regulatory effects on various immune cells, have been a promising therapy for inflammatory bowel disease treatment. However, their therapeutic effects are limited by lack of nutritional supply, immune system attack, and low accumulation on the target site. Here, inspired by the natural incubation mechanism of roe, we present immune-isolating, wet-adhesive, and nutrient-rich microcapsules for therapeutic MSCs encapsulation. The adhesive shells were fabricated by ionic cross-linking of alginate and visible curing of epsilon-poly-L-lysine-graft-methacrylamide and dopamine methacrylamide, which encapsulated the liquid core of the MSCs and roe proteins. Due to the core-shell construction of the resultant microcapsules, the MSCs might escape from attack of the immune system while still maintaining immunomodulating functions. In addition, the roe proteins encapsulated in the core phase offered sufficient nutrient supply for MSCs’ survival and proliferation. Furthermore, after intraperitoneal transplantation, the wet-adhesive radicals on the shell surface could immobilize the MSCs-encapsulating microcapsules onto the bowel. Based on these features, practical values of the roe-inspired microcapsules with MSCs encapsulation were demonstrated by applying them to treat dextran sulfate sodium (DSS)–induced colitis through increasing residence time, regulating immune imbalance, and relieving disease progression. We believe that the proposed roe-inspired microcapsules with MSCs encapsulation are potential for clinical application.



中文翻译:

用于治疗炎症性肠病的受鱼子启发的干细胞微胶囊 [工程]

间充质干细胞 (MSCs) 对各种免疫细胞发挥调节作用,已成为治疗炎症性肠病的有希望的疗法。然而,它们的治疗效果受限于缺乏营养供应、免疫系统攻击和靶部位的低积累。在这里,受鱼子自然孵化机制的启发,我们提出了用于治疗性 MSCs 封装的免疫隔离、湿粘和营养丰富的微胶囊。通过藻酸盐的离子交联和ε-聚-L-赖氨酸-接枝-甲基丙烯酰胺和多巴胺甲基丙烯酰胺的可见固化制备粘合剂壳,其封装了MSCs和鱼子蛋白的液体核心。由于所得微胶囊的核壳结构,间充质干细胞可能会逃避免疫系统的攻击,同时仍保持免疫调节功能。此外,包裹在核心相中的鱼子蛋白为MSCs的存活和增殖提供了充足的营养供应。此外,腹膜内移植后,壳表面的湿粘附自由基可以将包裹MSCs的微囊固定在肠上。基于这些特征,通过增加停留时间、调节免疫失衡和缓解疾病进展,将其应用于治疗葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的结肠炎,证明了具有MSCs封装的鱼子启发微胶囊的实用价值。我们相信,所提出的具有 MSCs 封装的受鱼卵启发的微胶囊具有临床应用的潜力。包裹在核心相中的鱼子蛋白为间充质干细胞的存活和增殖提供了充足的营养供应。此外,腹膜内移植后,壳表面的湿粘附自由基可以将包裹MSCs的微囊固定在肠上。基于这些特征,通过增加停留时间、调节免疫失衡和缓解疾病进展,将其应用于治疗葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的结肠炎,证明了具有MSCs封装的鱼子启发微胶囊的实用价值。我们相信,所提出的具有 MSCs 封装的受鱼卵启发的微胶囊具有临床应用的潜力。包裹在核心相中的鱼子蛋白为间充质干细胞的存活和增殖提供了充足的营养供应。此外,腹膜内移植后,壳表面的湿粘附自由基可以将包裹MSCs的微囊固定在肠上。基于这些特征,通过增加停留时间、调节免疫失衡和缓解疾病进展,将其应用于治疗葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的结肠炎,证明了具有MSCs封装的鱼子启发微胶囊的实用价值。我们相信,所提出的具有 MSCs 封装的受鱼卵启发的微胶囊具有临床应用的潜力。壳表面的湿粘附自由基可以将包裹MSCs的微囊固定在肠上。基于这些特征,通过增加停留时间、调节免疫失衡和缓解疾病进展,将其应用于治疗葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的结肠炎,证明了具有MSCs封装的鱼子启发微胶囊的实用价值。我们相信,所提出的具有 MSCs 封装的受鱼卵启发的微胶囊具有临床应用的潜力。壳表面的湿粘附自由基可以将包裹MSCs的微囊固定在肠上。基于这些特征,通过增加停留时间、调节免疫失衡和缓解疾病进展,将其应用于治疗葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的结肠炎,证明了具有MSCs封装的鱼子启发微胶囊的实用价值。我们相信,所提出的具有 MSCs 封装的受鱼卵启发的微胶囊具有临床应用的潜力。通过增加停留时间、调节免疫失衡和缓解疾病进展,将其应用于治疗葡聚糖硫酸钠 (DSS) 诱导的结肠炎,证明了具有 MSCs 封装的鱼子启发微胶囊的实用价值。我们相信,所提出的具有 MSCs 封装的受鱼卵启发的微胶囊具有临床应用的潜力。通过增加停留时间、调节免疫失衡和缓解疾病进展,将其应用于治疗葡聚糖硫酸钠 (DSS) 诱导的结肠炎,证明了具有 MSCs 封装的鱼子启发微胶囊的实用价值。我们相信,所提出的具有 MSCs 封装的受鱼卵启发的微胶囊具有临床应用的潜力。

更新日期:2021-10-24
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