Pancreatic islet transplantation has emerged as a promising treatment for type 1 diabetes (T1D) and engraftment of beta cells after transplantation determines the success of clinical setting. However, clinical application of islet transplantation is still limited by life-long use of immunosuppressive drugs and insufficient number of islets to achieve normoglycemia. In this study, we tailored biochemical and biophysical properties of hydrogels to promote insulin secretion function and immunoregulatory potential through incorporation of mesenchymal stem cells (MSCs) and natural extracellular matrix mimetic peptides such as RGDS, IKVAV and insulinotropic peptide (GLP-1). Co-encapsulation of islets with MSCs and/or peptides contributed to significant increases in insulin secretion compared to control. Although deleterious effects of cytokines were not completely inhibited, we observed that protection against pro-inflammatory cytokines can be achieved in free and PEG hydrogel encapsulated MIN6-MSC heterospheroids. To tailor biophysical properties of islet microenvironment, we developed unique type of nano-thin coating for insulin secreting beta cell aggregates. These aggregates which were prepared as pseudoislets through hanging drop method were coated with sequential layers of nanogels using physiologically compatible medium without toxic prepolymer solutions. These coated pseudoislets were determined as viable and functional for insulin secretion. We also confirmed in vivo biocompatibility of CHPOA nanogels through subcutaneous transplantation into CD1 mouse. This study is promising and offers new opportunities through coating of insulin secreting islets with advanced functional materials under completely physiological conditions and will contribute to longer functional islets for clinical translation of cell transplantation technology and particularly for the treatment of T1D.

Pankreatik adacık nakli, tip 1 diyabet (T1D) için umut verici bir tedavi olarak geliştirilmiştir ve beta hücrelerinin nakil sonrası vücut tarafından kabul edilmesi klinik terapini başarısını belirlemektedir. Fakat adacık nakli klinik uygulanması hala ömür boyu immünosupresif ilaç kullanımı ve normoglisemiye ulaşmak için gerekli olan adacık sayısının yetersiz oluşu ile sınırlıdır. Bu çalışmada, insülin salgılama fonksiyonu ve immünoregülatör potansiyeli desteklemek için mesenkimal kök hücre (MSC) ve RGDS ile IKVAV gibi doğal hücre dışı ortam taklidi peptitler ve insülinotropik peptit (GLP-1) ekleyerek hidrojellerin biyokimyasal ve biyofiziksel özelliklerini uygun hale getirdik. Adacıkların MSCler ve/veya peptitlerle birlikte enkapsüle edilmesi kontrole kıyasla insülin salgılamada belirgin artışlara katkıda bulunmuştur. Sitokinlerin tüm zararlı etkileri tamamen önlenemese de serbest ve PEG hidrojel içinde olan MIN6-MSC hücre kümelerinde proinflamatuvar sitokinlere karşı koruma gözlemledik. Adacık mikro-ortamının biyofiziksel özelliklerini uygun hale getirmek için insülin salgılayan beta hücre kümeleri için özgün nano-kalınlıkta kaplama yöntemi geliştirdik. Sallanan damlacık yöntemi ile yalancı adacık olarak hazırlanan bu hücre kümeleri toksik polimer öncesi solüsyonlar kullanılmadan fizyolojik olarak uyumlu ortam kullanılarak art arda nanojel katmaları ile kaplanmıştır. Kaplanan bu yalancı adacıkların canlı olduğu ve insülin salgılamak için fonksiyonel olduğu belirlenmiştir. Ek olarak CHPOA nanojellerin biyo-uyumluluğunu CD1 farelerde subkütan nakil ile teyit ettik. Bu çalışma ümit vericidir ve tamamen fizyolojik koşullar altında ileri düzeydeki fonksiyonel malzemeler ile insülin salgılayan adacıkların kaplanmasında yeni olanaklar sunmaktadır ve hücre nakli teknolojisinin klinik uygulaması ve özellikle T1D tedavisi için daha uzun süre fonksiyon gösteren adacıklara katkıda bulunacaktır.