Microencapsulation: a review of polymers and technologies with a focus on bioartificial organs

Various immunoisolation technologies including arteriovenous shunts, diffusion chambers and microcapsules are reviewed and various microcapsule production techniques are discussed. This encompasses syringe based droplet generation devices, various emulsion techniques and rotating discs. Polymers used for the formation of permselective microcapsules and capsular membranes are also presented. In particular, the immunoisolation of islets for the production of a bioartificial pancreas is evaluated. Screening of polyelectrolytes with respect to cell cytotoxicity is discussed along with a summary of various polymer chemistries, mechanisms of membrane forma-tion and microencapsulation technologies. A systematic categorization is pro-posed and four cases are compared in detail: Sun's alginate/calcium chloridebased precast beads (Type I-B-χ), Dautzenberg's binary polyanion/polycation coacervation systems (Type II-A-α), Sefton's phase inversion systems based on non-ionic, elastic, hydrophobic copolymers (Type IV-F-δ), and a new multi-component polyelectrolyte capsule with gel precasting and oligocation dif-fusion to control the cutoff (Type IIl-E-χ). In vitro and in vivo testing of xenograft functioning in the Type III-E-χ system will be reported.

---

Dokonano przeglądu technik immunoizolacyjnych, obejmujących wytwarzanie boczników tętniczo-żylnych, komór dy-fuzyjnych i mikrokapsułek. Omówiono techniki produkcji mi-krokapsułek, m.in., urządzenia do otrzymywania kropelek działające na zasadzie strzykawki, dyski rotacyjne oraz spo-soby wytwarzania emulsji. Przedstawiono polimery stosowane do uzyskiwania permoselektywnych mikrokapsułek i membran kapsularnych. Dokonano oceny immunoizolacji wysepek używanych do produkcji sztucznej trzustki. Omówiono kryteria doboru polielektrolitów z punktu widzenia ich właściwości cytotoksycznych względem komórek; przedstawiono mechanizmy formowania membran i procesy mikroenkapsulacji. Zaproponowano podział na kategorie (tabela l) i omówiono szczegółowo następujące cztery kategorie układów polimerowych: wstępnie odlewane perełki Suna oparte na ukła-dzie alginian/chlorek wapnia (typ I-B-χ), dwuskładnikowe układy koacerwacyjne Dautzenberga, typu polianion-polikation (typ II-A-α), układy Seftona z inwersją faz, oparte na nie-jonowych, giętkich, kopolimerach hydrofobowych (typ IV-F-δ) oraz nowe wieloskładnikowe układy kapsułkowe oparte na polielektrolitach ze wstępnym odlewaniem żelu i dyfuzją oligokationów w celu regulacji zakończenia (typ III-E-c).