Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hệ Thống Viến Dòng Để Tăng Cường Định Lượng Tích Lũy Hạt Nano Tới Tế Bào Dưới Dòng Chảy Laminar
Tóm tắt
Việc xác định các ligand nhắm mục tiêu tổng hợp mới cho các thụ thể nội mô đã dẫn đến sự phát triển nhanh chóng các hạt nano nhắm mục tiêu để cung cấp thuốc, gen và đầu dò hình ảnh. Trung tâm của phát triển và tối ưu hóa là các mô hình hiệu quả để đánh giá sự gắn kết của hạt trong ống nghiệm. Tại đây, chúng tôi đã phát triển một phương pháp đơn giản và tiết kiệm chi phí để đánh giá định lượng sự tích lũy của hạt nano dưới dòng chảy laminar có liên quan đến sinh lý. Chúng tôi thiết kế các buồng vi lưu PDMS được niêm phong chân không có thể đảo ngược, tương thích với đĩa petri 35 mm, cung cấp ứng suất cắt đều hoặc gradient. Các buồng này có bề mặt đủ lớn để thu thập tế bào một cách dễ dàng để định lượng sự tích lũy hạt qua FACS. Chúng tôi đã thử nghiệm mô hình này bằng cách tổng hợp và cho chảy các liposome được phủ với APN (K
D ~ 300 μM) và peptide nhắm mục tiêu VCAM-1 (K
D ~ 30 μM) qua HUVEC. Sự gắn kết của hạt tăng đáng kể với nồng độ ligand (lên đến 6 mol%) và giảm với PEG dư thừa. Trong khi sự tích lũy của các hạt với ligand có ái lực thấp giảm với ứng suất cắt, sự tích lũy của những hạt có ligand có ái lực cao nhất lại cao nhất trong môi trường có ứng suất cắt thấp (2.4 dyne/cm2), so với ứng suất cắt lớn hơn hoặc không có ứng suất cắt. Chúng tôi mô tả ở đây một mô hình buồng chảy mạnh mẽ được áp dụng để tối ưu hóa các tính chất của liposome 100 nm nhắm mục tiêu đến nội mô viêm.
Từ khóa
#hạt nano #ligand nhắm mục tiêu #dòng chảy laminar #mô hình vi lưu #tế bào HUVECTài liệu tham khảo
Chang, K. C., and D. A. Hammer. The forward rate of binding of surface-tethered reactants: effect of relative motion between two surfaces. Biophys. J. 76:1280–1292, 1999.
Charoenphol, P., R. B. Huang, and O. Eniola-Adefeso. Potential role of size and hemodynamics in the efficacy of vascular-targeted spherical drug carriers. Biomaterials 31:1392–1402, 2010.
Chen, A. N., and T. R. Pan. Three-dimensional fit-to-flow microfluidic assembly. Biomicrofluidics 5:46505–46509, 2011.
Evans, E., and K. Kinoshita. Using force to probe single-molecule receptor-cytoskeletal anchoring beneath the surface of a living cell. Methods Cell Biol. 83:373–396, 2007.
Farokhzad, O. C., A. Khademhosseini, S. Jon, A. Hermmann, J. Cheng, C. Chin, A. Kiselyuk, B. Teply, G. Eng, and R. Langer. Microfluidic system for studying the interaction of nanoparticles and microparticles with cells. Anal. Chem. 77:5453–5459, 2005.
Harris, S. S., and T. D. Giorgio. Convective flow increases lipoplex delivery rate to in vitro cellular monolayers. Gene Ther. 12:512–520, 2005.
Jeong, J. H., M. Lee, W. J. Kim, J. W. Yockman, T. G. Park, Y. H. Kim, and S. W. Kim. Anti-GAD antibody targeted non-viral gene delivery to islet beta cells. J. Controlled Release 107:562–570, 2005.
Kelly, K. A., M. Nahrendorf, A. M. Yu, F. Reynolds, and R. Weissleder. In vivo phage display selection yields atherosclerotic plaque targeted peptides for imaging. Mol. Imaging Biol. 8:201–207, 2006.
Klibanov, A. L., K. Maruyama, V. P. Torchilin, and L. Huang. Amphipathic polyethyleneglycols effectively prolong the circulation time of liposomes. FEBS Lett. 268:235–237, 1990.
Korn, C. B., and U. S. Schwarz. Mean first passage times for bond formation for a Brownian particle in linear shear flow above a wall. J. Chem. Phys. 126:095103, 2007.
Kuo, S. C., and D. A. Lauffenburger. Relationship between receptor/ligand binding affinity and adhesion strength. Biophys. J. 65:2191–2200, 1993.
Lee, S. Y., M. Ferrari, and P. Decuzzi. Shaping nano-/micro-particles for enhanced vascular interaction in laminar flows. Nanotechnology 20:495101, 2009.
Matsumura, Y., and H. Maeda. A new concept for macromolecular therapeutics in cancer chemotherapy: mechanism of tumoritropic accumulation of proteins and the antitumor agent SMANCS. Cancer Res. 46:6387–6392, 1986.
Nahrendorf, M., F. A. Jaffer, K. A. Kelly, D. E. Sosnovik, E. Aikawa, P. Libby, and R. Weissleder. Noninvasive vascular cell adhesion molecule-1 imaging identifies inflammatory activation of cells in atherosclerosis. Circulation 114:1504–1511, 2006.
Nahrendorf, M., E. Keliher, P. Panizzi, H. Zhang, S. Hembrador, J. L. Figueiredo, E. Aikawa, K. Kelly, P. Libby, and R. Weissleder. 18F-4V for PET-CT imaging of VCAM-1 expression in atherosclerosis. JACC Cardiovasc. Imaging 2:1213–1222, 2009.
Papahadjopoulos, D., T. M. Allen, A. Gabizon, E. Mayhew, K. Matthay, S. K. Huang, K. D. Lee, M. C. Woodle, D. D. Lasic, C. Redemann, and F. J. Martin. Sterically stabilized liposomes—improvements in pharmacokinetics and antitumor therapeutic efficacy. Proc. Natl Acad. Sci. U.S.A. 88:11460–11464, 1991.
Pasqualini, R., E. Koivunen, R. Kain, J. Lahdenranta, M. Sakamoto, A. Stryhn, R. A. Ashmun, L. H. Shapiro, W. Arap, and E. Ruoslahti. Aminopeptidase N is a receptor for tumor-homing peptides and a target for inhibiting angiogenesis. Cancer Res. 60:722–727, 2000.
Plesniak, L. A., B. Salzameda, H. Hinderberger, E. Regan, J. Kahn, S. A. Mills, P. Teriete, Y. Yao, P. Jennings, F. Marassi, and J. A. Adams. Structure and activity of CPNGRC: a modified CD13/APN peptidic homing motif. Chem. Biol. Drug Des. 75:551–562, 2010.
Prabhakarpandian, B., Y. Wang, A. Rea-Ramsey, S. Sundaram, M. F. Kiani, and K. Pant. Bifurcations: focal points of particle adhesion in microvascular networks. Microcirculation 18:380–389, 2011.
Ruoslahti, E. Vascular zip codes in angiogenesis and metastasis. Biochem. Soc. Trans. 32:397–402, 2004.
Schaff, U. Y., M. M. Xing, K. K. Lin, N. Pan, N. L. Jeon, and S. I. Simon. Vascular mimetics based on microfluidics for imaging the leukocyte–endothelial inflammatory response. Lab Chip 7:448–456, 2007.
Smith, M. L., M. J. Smith, M. B. Lawrence, and K. Ley. Viscosity-independent velocity of neutrophils rolling on p-selectin in vitro or in vivo. Microcirculation 9:523–536, 2002.
Tsou, J. K., R. M. Gower, H. J. Ting, U. Y. Schaff, M. F. Insana, A. G. Passerini, and S. I. Simon. Spatial regulation of inflammation by human aortic endothelial cells in a linear gradient of shear stress. Microcirculation 15:311–323, 2008.
Usami, S., H. H. Chen, Y. Zhao, S. Chien, and R. Skalak. Design and construction of a linear shear stress flow chamber. Ann. Biomed. Eng. 21:77–83, 1993.
Wattenbarger, M. R., D. J. Graves, and D. A. Lauffenburger. Specific adhesion of glycophorin liposomes to a lectin surface in shear flow. Biophys. J. 57:765–777, 1990.
Xia, Y. N., and G. M. Whitesides. Soft lithography. Annu. Rev. Mater. Sci. 28:153–184, 1998.
Zhang, H., J. Kusunose, A. Kheirolomoom, J. W. Seo, J. Qi, K. D. Watson, H. A. Lindfors, E. Ruoslahti, J. L. Sutcliffe, and K. W. Ferrara. Dynamic imaging of arginine-rich heart-targeted vehicles in a mouse model. Biomaterials 29:1976–1988, 2008.
Zhao, S., A. Chen, A. Revzin, and T. Pan. Stereomask lithography (SML): a universal multi-object micro-patterning technique for biological applications. Lab Chip 11:224–230, 2011.
Zhao, S., H. Cong, and T. Pan. Direct projection on dry-film photoresist (DP(2)): do-it-yourself three-dimensional polymer microfluidics. Lab Chip 9:1128–1132, 2009.