Preparation and characterization of a collagen/chitosan/heparin matrix for an implantable bioartificial liver

Abstract

A new type of collagen/chitosan/heparin matrix, fabricated by gelation of collagen/ chitosan with heparin sodium containing ammonia, was produced to construct livers by tissue engineering and regenerative engineering. The obtained collagen/chitosan/heparin matrix was found to be highly porous, swelled rapidly in PBS solution and was stable in vitro for at least 60 days in collagenase/lysozyme containing buffered aqueous solution (PBS, pH 7.4) at 37 degrees C. The collagen/chitosan/heparin matrix resulted in a superior blood compatibility compared to the ammonia-treated collagen and collagen/chitosan matrices. The morphology and behavior of the cells on the collagen/chitosan/heparin membrane were found to be similar to those on the collagen membrane but different from those on the collagen/chitosan membrane. Hepatocytes cultured on the collagen/chitosan/heparin matrices exhibited highest urea and triglyceride secretion functions 25 days post seeding. These results suggest that this collagen/chitosan/heparin matrix is a potential candidate for liver tissue engineering.

Overview on Biocompatibilities of Implantable Biomaterials

“…Low-molecular-weight heparin can reduce or prevent development of signs/symptoms associated with post-thrombotic syndrome [102]. Heparin has been widely used to form an inner anticoagulant surface on various experimental and medical devices such as membranes [103,104], tubes and renal dialysis machines [105,106].…”

Preparation and assessment of glutaraldehyde‐crosslinked collagen–chitosan hydrogels for adipose tissue engineering

“…This is in agreement with results from other investigators who have implanted various collagen:chitosan blends. [8][9][10][11]13,14 At 7 days the acellular and PA-seeded GCC scaffolds remain intact with no apparent remodeling. There are more cells present and greater cellular infiltration in the PA-seeded GCC scaffolds.…”

“…6 The crosslinking yields a hydrogel, which is advantageous in terms of mechanical properties to simulate adipose tissue. 7 Crosslinked collagen and chitosan blends in different forms have been employed to regenerate various tissue types, 6,[8][9][10][11][12][13][14] but they have not been exploited for adipose tissue engineering.…”

The modern creation technologies of implanted bioartificial liver

“…Недавно был предложен новый перспективный матрикс для имплантабельной биоискусственной печени, полученный при желировании коллаген\хитозана с гепарином. Гепатоциты, культивируемые на этом матриксе, обладали повышенной секрецией мочевины и триглицеридов в течение 25 дней [44].Было показано, что неклеточный печеночный матрикс (homologous acellular matrix, HAM) способствует лучшему выживанию и сохранению функций гепатоцитов крысы по сравнению с коллагеном [45].Higuchi A. c соавт.[46] изучали продукцию альбумина и мочевины гепатоцитами мыши, культивированными в течение 7 дней на мембранах из модифицированного поливинилового спирта (poly-vinylalcohol-co-ethylamine) с конъюгированными на них белками экстрацеллюлярного матрикса -коллагеном, витронектином и ламинином (PVA-EA-ECM). Иммобилизованные белки обеспечивали долговременное выживание гепатоцитов и стабильную продукцию альбумина и мочевины [46].…”

“…Недавно был предложен новый перспективный матрикс для имплантабельной биоискусственной печени, полученный при желировании коллаген\хитозана с гепарином. Гепатоциты, культивируемые на этом матриксе, обладали повышенной секрецией мочевины и триглицеридов в течение 25 дней [44].…”