Lyoprotectant Constituents Suited for Lyophilization and Reconstitution of Stem-Cell-Derived Extracellular Vesicles

강우영; Eun Kyoung Shin; Eun Hee Kim; 강민호; Chi Young Bang; Oh Young Bang; 차재민

doi:10.34133/bmr.0005

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자료유형: 학술저널

저자정보: 강우영 (인천대학교) Eun Kyoung Shin (S&E bio Co., Ltd.) Eun Hee Kim (S&E bio Co., Ltd., Seoul, Korea) 강민호 (가톨릭대학교) Chi Young Bang (Kangwon National University Hospital) Oh Young Bang (Department of Neurology, Samsung Medical Center,Sungkyunkwan University School of Medicine, Seoul) 차재민 (인천대학교)

저널정보: 한국생체재료학회 생체재료학회지 Biomaterials Research Vol.28

발행연도: 2024.3

수록면: 28 - 41 (14page)

DOI: 10.34133/bmr.0005

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Stem-cell-derived extracellular vesicles (EVs) are emerging as an alternative approach to stem cell therapy. Successful lyophilization of EVs could enable convenient storage and distribution of EV medicinal products at room temperature for long periods, thus considerably increasing the accessibility of EV therapeutics to patients. In this study, we aimed to identify an appropriate lyoprotectant composition for the lyophilization and reconstitution of stem-cell-derived EVs. MSC-derived EVs were lyophilized using different lyoprotectants, such as dimethyl sulfoxide, mannitol, trehalose, and sucrose, at varying concentrations. Our results revealed that a mixture of trehalose and sucrose at high concentrations could support the formation of amorphous ice by enriching the amorphous phase of the solution, which successfully inhibited the acceleration of buffer component crystallization during lyophilization. Lyophilized and reconstituted EVs were thoroughly evaluated for concentration and size, morphology, and protein and RNA content. The therapeutic effects of the reconstituted EVs were examined using a tube formation assay with human umbilical vein endothelial cells. After rehydration of the lyophilized EVs, most of their generic characteristics were well-maintained, and their therapeutic capacity recovered to levels similar to those of freshly collected EVs. The concentrations and morphologies of the lyophilized EVs were similar to the initial features of the fresh EV group until day 30 at room temperature, although their therapeutic capacity appeared to decrease after 7 days. Our study suggests an appropriate composition of lyoprotectants, particularly for EV lyophilization, which could encourage the applications of stem-cell-derived EV therapeutics in the health industry.

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