Silk microgels for cell encapsulation

This Thesis work has the purpose the creation and validation of a protocol for the production of silk fibroin micro-capsules, or microgels, for cell-encapsulation. Downstream the extraction of fibroin from the raw silk cocoons, a probe sonicator was used to induce a more or less quick gelification of fibroin in aqueous solution. The encapsulation of cells and the production of microcapsules was performed suspending a cell culture in a fibroin solution sample and setting a dropping regime in a water-in-oil emulsion using a syringe pump. Once gelled, the cell-laden microcapsules were suspended in cDMEM, incubated and viability tests were carried out over a week to assess the preservation of encapsulated cells' viability and proliferation. Various parameters were tested during experiments on gelification of silk fibroin in order to evaluate the influence of each one in the gelation kinetics, in the change of the protein's crystallinity from the native state to hydrogel and in the mechanical properties of silk macroscopic and microscopic hydrogels.

Questo lavoro di Tesi ha come obbiettivo l'ideazione e la validazione di un protocollo per la produzione di microcapsule, o microgeli, in fibroina della seta ai fini dell'incapsulamento cellulare. A valle dell'estrazione della fibroina dai bozzoli di seta, un sonicatore a punta è stato impiegato per indurre la gelificazione più o meno rapida di campioni di fibroina in soluzione acquosa. L'incapsulamento cellulare e la produzione delle micro-capsule è stato fatto avvenire sospendendo una coltura cellulare nel campione di fibroina appena sonicato, per poi gocciolare il tutto in una emulsione acqua-in-olio usando una pompa a siringa. Una volta gelificate, le micro-capsule cariche di cellule sono state sospese in cDMEM, incubate e sottoposte a test di vitalità cellulare per una settimana. Diversi parametri sono stati analizzati durante gli esperimenti sulla gelificazione della fibroina al fine di valutare l'influenza di ciascuno sulla rapidità di gelificazione, la variazione di cristallinità della proteina al passaggio dallo stadio nativo a quello di idrogelo e sulle proprietà meccaniche degli idrogeli sia macroscopici che microscopici.