LEE , JI-HYUN;LEE, DOO-HOON;SON, JEONG-HWA;PARK, JUNG-KEUG;KIM, SUNG-KOO
Journal of Microbiology and Biotechnology
/
v.15
no.1
/
pp.7-13
/
2005
Chitosan-alginate capsules were formed by electrostatic interactions and exhibited an appropriate mechanical strength, permeability, and stability for the culture of hepatocytes. Pig hepatocytes were isolated and hepatocyte spheroids formed and immobilized in chitosan-alginate capsules. An encapsulation procedure of 3 min and spheroid formation period of 24 h were the optimum conditions for the best liver functions. Pig hepatocytes with a cell density of $6.0{\tomes}10^6$ cells/ml in the capsules were found to be most suitable for application in a bioartificial liver support system. The encapsulated pig hepatocyte spheroids exhibited stable ammonia removal and urea secretion rates in a bioreactor for 2 weeks. Accordingly, chitosan-alginate encapsulated hepatocyte spheroids in a packed-bed bioreactor would appear to have potential as a bioartificial liver.
Park, Yueng-Guen;Hiroo Iwata;Seiji Satoh;Takehiko Uesugi;Ryu, Hwa-Won
Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
/
v.8
no.5
/
pp.279-285
/
2003
Lidocaine and galactose loading tests were performed on a bioartificial liver (BAL), an extracorporeal medical device incorporating living hepatocytes in a cartridge without a transport barrier across the membranes. The concentration changes were analyzed using pharmacokinetic equations to evaluate the efficacy and limitation of the proposed method. Lidocaine and galactose were found to be suitable drugs for a quantitative evaluation of the BAL functions, as they did not interact with the plasma proteins or blood vessels, making their concentrations easy to determine. The drug concentration changes after drug loading were easily analyzed using pharmacokinetic equations, and the BAL functions quantitatively expressed by pharmacokinetic parameters, such as the clearance (CL) and galactose elimination capacity (GEC). In addition, these two drugs have already been used in clinical tests to evaluate human liver functions over long periods, and lidocaine CL values and GEC values reported for a normal human liver. Thus, a comparison of the CL and GEC values for the BAL and a natural liver revealed what proportion of normal liver functions could be replaced by the BAL.
Large quantities of porcine hepatocyte aggregates with various degrees of aggregation (DA) could be obtained by controlling the suspension periods (0,9,24, and 48 h), and by entrapping the hepatocyte aggregates in model materials of encapsulation such as Ca-alginate and type-I collagen gels. The effects of DA on liver-specific functions of hepatocytes were evaluated in order to obtain optimum DA for the cell source of bioartificial liver (BAL) systems. Irregular rugged aggregates (size $75 \pm 28$$\mu\textrm{m}$) farmed by 24 h of suspension culturing showed peak viability and hepatic functions such as ammonia removal and albumin secretion in the two types of entrapment systems, thus offering themselves as a stable cell source of a BAL system for hepatic functions and scale-up.
Primary hepatocytes of small animals such as rat and rabbit were often used for the study of extracorporeal liver support systems. Freshly isolated rat hepatocytes form spheroids within tow days when cultivated as suspension in spinner vessels. These spheroids showed enhanced liver specific functions and more differentiated morphology compared to hepatocytes cultured as monolayers However, shear stress caused by continuous agitation deteriorated spheroids gradually. In this work we immobilized spheroids to prolong liver specific activities. First, hepatocyte spheroids were suspended in collagen solution containing calcium chloride and then dropped into alginate solution. A thin layer of calcium alginate was formed around the droplet and then was removed after the inner collagen was gelled by treatment of sodium citrate buffer. Spheroids embedded in collagen-gel bead maintained liver specific functions such as albumin secretion rate longer than hepatocyte spheroids exposed to shear stress. Therefore, we suggest that this immobilization technique may offer an effective long-term hepatocyte cultivation and facilitase the development of a bioartificial liver support device.
A bioartificial liver (BAL) is a medical device entrapping living hepatocytes or immortalized cells derived from hepatocytes. Many efforts have already been made to maintain the functions of the hepatocytes in a BAL device over a long term. However, there is still some uncertainty as to their efficacy. and their limitations are unclear. Therefore, it is important to quantitatively evaluate the metabolic functions of a BAL. In previous studies on in vitro BAL devices, two test methods, an initial bolus loading and constant-rate infusion plus initial bolus loading, were theoretically carried out to obtain physiologic data on drugs. However, in the current study, the same two methods were used as a perfusion model and derived the same clearance characterized by an interrelationship between the perfusate flow rate and intrinsic clearance. The interrelationship indicated that the CL increased with an increasing perfusate flow rate and approached its maximum value, i.e. intrinsic clearance. In addition, to set up an in vivo BAL system, the toxic plateau levels in the BAL system were calculated for both series and parallel circuit models. The series model had a lower plateau level than the parellel model. The difference in the toxic plateau levels between the parallel and series models increased with an increasing number of BAL cartridges.
Fulminant hepatic failure is a clinical syndrome associated with a high mortality rate. Orthotopic liver transplantation is the only clinically proven effective treatment for patients with end-stage liver disease who do not respond to medical management. A major limitation of this treatment modality is the scarcity of donor organs available, resulting in patients dying while waiting for a donor liver. An extracorporeal bioartificial liver (BAL) device containing viable hepatocytes has the potential to provide temporary hepatic support to liver failure patients, serving as a bridge to transplantation while awaiting a suitable donor. In some patients, providing temporary hepatic support may be sufficient to allow adequate regeneration of the host liver, thereby eliminating the need for a liver transplant. Although the BAL device is a promising technology for the treatment of liver failure, there are several technical challenges that must be overcome in order to develop systems with sufficient processing capacity and of manageable size. In this overview, the authors describe the critical issues involved in developing a BAL device. They also discuss their experiences in hepatocyte culture optimization within the context of a microchannel flat-plate BAL device.
To treat fulminant hepatic failure (FHF) patients, various extracorporeal bioartificial liver (BAL) systems have been developed. Several requirements should be met for the development of BAL systems: hepatocytes should be cultured in a sufficiently high density; their metabolic functions should be of a sufficiently high level and duration; and the BAL systems module should permit scaling-up and aseptic handling. Several investigators have found that freshly isolated primary hepatocytes can be cultured into three dimensional, tightly packed, freely suspended, multicellular aggregates, or spheroids. These specialized cell structures exhibited enhanced liver specific functions and a prolonged differentiated state compared to cells maintained in a monolayer culture. Cells in spheroids appear to mimic the morphology and ultrastructure of the in vivo liver lobule. The ability of hepatocytes to organize into three-dimensional structures was hypothesized to contribute to their enhanced liver-specific activities. In this study, the ammonia removal rate and urea secretion rate of pig hepatocytes spheroids encapsulated in Ca-alginate bead were determined. A packed-bed bioreactor with encapsulated pig hepatocytes was devised as BAL support system. The efficacy of the system was evaluated in vitro.
Recently hepatocyte-based bioartificial liver (BAL) and hepatocyte transplantation have been actively investigated to treat acute hepatic failure. The BAL acts as a bridge to provide patients with more time until a donor organ becomes available for transplantation or until their own liver can be regenerated. In this study, we manufactured a polyurethane foam (PUF) using 15% NCO-prepolymer with a pore opening that allows it to be used as a hepatocyte immobilizing material. Cubes of PUF (3 mm dim.) were seeded with rat primary hepatocytes at a density of 5.5$\pm$1.1$\times$$10^6$ cells/$cm^3$ PUF by centrifuging them together. The cell laden PUF cubes were packed into a prototype reactor and perfused with a hormonally defined medium for a week. Hepatocytes in the pores of the PUF formed spheroids that showed stable ammonia removal and urea synthesis activities. The albumin production level was comparable to other BAL systems. The PUF packed hepatocyte bioreactor has the potential to be used as a BAL.
Park, Yueng-Guen;Takehiko Tosha;Satoshi Fujita;Boru Zhu;Hiroo Iwata;Ryu, Hwa-Won
Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
/
v.8
no.1
/
pp.41-46
/
2003
Difficulties associated with bioartificial liver (BAL) preservation limit not only the commercialization of BAL, but also its clinical trials. In this study, the possibility of cold preservation of BAL cartridges containing porcine hepatocytes was examined at 4$^{\circ}C$. In an in vitro perfusion culture System, BAL cartridges maintained cytochrome P450 metabolic function for at least 50 days. However, all BAL cartridges completely lost their ammonia eliminating ability when stored at 4$^{\circ}C$. We a1so studied the effect of cell density on the maintenance of BAL liver function In a highly differentiated and healthy state. As expected, BALs containing a larger number of hepatocytes demonstrated higher metabolic functions. When metabolic functions were compared per gram of hepatotytes, no large differences were observed between devices containing different densities of hepatocytes. Decreased cell density did not Successfully prolong BAL function. The viability and function of isolated hepatotytes highly depend on the culture conditions, such as cell density, substrata, culture media, and additives to the culture media. Perfusion culture of BAL cartridges at 4$^{\circ}C$ gave a promosing result with respect to the maintenance of P450 activity. However, as indicated by the rapid loss of ammonia metabolic activity, many factors still remain to be optimized for preservation of BAL keeping high metabolic functions for a longer time.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.