An accessible platform to quantify oxygen diffusion in cell-laden hydrogels and its application to alginate-immobilized pancreatic beta cells
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Hydrogels are commonly used to immobilize mammalian cells, serving various purposes such as providing mechanical cues in three-dimensional cultures and acting as barriers for immunoprotection in transplantation. For instance, islet encapsulation holds promise in delivering insulin-producing cells for diabetes cellular therapy. Cell immobilization, by creating a barrier to bulk fluid motion, leads to diffusion-limited molecular transport and concentration gradients of nutrients such as oxygen being consumed by the immobilized cells. Oxygen mass transport models aid in designing immobilization strategies but rely on input parameters like oxygen diffusivity, often assumed rather than experimentally measured due to limited resources or expertise. We propose an accessible, cost-effective, and easy to operate system to experimentally determine the diffusion coefficient of cell-laden hydrogels, with application tested to alginate-immobilized pancreatic beta cell (MIN6). As compared to water, the oxygen diffusion coefficient was significantly reduced in alginate gels. The oxygen diffusion coefficient was inversely correlated with the dynamic loss modulus for gels with similar chemical composition, and significantly reduced when the alginate concentration was increased from 2% to 5%. The viability of immobilized MIN6 cells was highly dependent both on gel concentration and cell density, as predicted by Thiele modulus and effectiveness factor values calculated from measured oxygen diffusion coefficients. The proposed platform, combining a simple experimental setup and the use of dimensionless numbers, offers a straightforward means to predict maximal diffusion distances in cell immobilization strategies. This platform can be implemented in the rational design of cell encapsulation, immobilized cell culture, and tissue engineering strategies.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».