Combinatoriële Synthese van en high-throughput eiwit Op de markt van Polymer Film en Nanodeeltje bibliotheken
6 september 2012
Deze methode beschrijft de combinatorische synthese van biologisch afbreekbare polyanhydride film en nanodeeltjes bibliotheken en het high-throughput detectie van proteïneafgifte uit deze bibliotheken.
Deze video beschrijft de combinatorische synthese van biologisch afbreekbare poly anhydride film- en nanodeeltjebibliotheken, en de detectie met hoge doorvoer van eiwitafgifte uit deze bibliotheken. Eerst wordt een hoge doorvoer geautomatiseerde depositiestoestel gebruikt om een compositioneel diverse reeks monomeren in glazen cuvettes te deponeren. Een poly condensatiereactie wordt uitgevoerd bij 180 graden Celsius en 0,3 torr gedurende 1,5 uur.
Deze reactieomstandigheden zijn specifiek voor C-P-H-S-A poly anhydride polymeersynthese. Met behulp van het geautomatiseerde depositiestoestel worden het oplosmiddel en eventuele componenten voor encapsulatie in de cuvettes met de polymeerbibliotheek gedeponeerd. Sonicatie kan worden toegediend om een volledige oplossing van het polymeer en een uniforme verspreiding van de aanvullende componenten te garanderen.
Vervolgens wordt het opgeloste polymeer overgebracht in een buisje met niet-oplosmiddel om de nanodeeltjesbibliotheek te maken door nano precipitatie. De nanodeeltjes worden verzameld door vacuüm drogen of filtratie en vervolgens overgebracht naar een gemodificeerde 96-well vrijlatingsplaat. Ten slotte wordt de eiwitbelaste bibliotheek geïncubeerd onder fysiologische omstandigheden en wordt de eiwitafgiftekinetiek geëvalueerd met behulp van een fluorescerende ruimtedetectiemethode.
Uiteindelijk kunnen resultaten worden verkregen die de eiwitafgiftekinetiek laten zien als functie van de polymeereigenschappen of de omstandigheden van de afgifteomgeving. Het belangrijkste voordeel van deze aanpak boven andere conventionele één-op-één-technieken is dat we meerdere monsters tegelijkertijd kunnen synthetiseren. Deze monsters kunnen vervolgens op hoge doorvoer worden getest op eiwitpolymeercelpolymeer of gastheerpolymeerinteracties.
Dit versnelt vervolgens het rationele ontwerp en de ontwikkeling van deze biomaterialen voor geneesmiddelafgifte en weefselengineering. La Tricia Peterson, een post-op uit mijn laboratorium, zal de procedure demonstreren. In deze sectie van de video wordt een Hyatt doorvoer depositiestoestel gebruikt om een compositioneel variant monomerbibliotheek te deponeren na de polymeersynthese.
Dit apparaat wordt gebruikt om een combinatorische bibliotheek van lege of eiwitbelaste polymeerfilms of nanodeeltjes te fabriceren. Het geautomatiseerde platform bestaat uit twee programmeerbare spuitpompen en drie lineaire actuatoren die in serie zijn verbonden met een computer op de computer. LabVIEW-software wordt gebruikt om opdrachten naar de spuitpompen en actuatoren te sturen.
10 cc gast-dichte spuiten worden geladen in de spuitpompen met metalen capillaire buisjes die zijn aangesloten via lure lock-aansluitingen, die de polymeeroplossingen in glazen cuvettes afgeven. In deze demonstratie wordt seic zuur of SA gebruikt met één zes Biss para oxy heane of CPH om een bibliotheek van nanodeeltjes te maken die Texas Red Boan serum albumine inkapselen. De instructies in deze video en de bijbehorende documenten kunnen worden aangepast om een breed scala aan polymeerfilm- en nanodeeltjesbibliotheken te fabriceren en te testen.
Om de bibliotheken te synthetiseren, begint u met het oplossen van elke monomeer en chloroform bij een eindconcentratie van 25 milligram per milliliter in een glazen glas. Laad vervolgens elke oplossing in een 10 cc gast-dichte spuit door de oplossing door het lure lock-uiteinde van de spuit te zuigen. Verwijder eventuele luchtbellen.
Bevestig vervolgens de solvatenbestendige lure lock roestvrijstalen capillaire buis aan het uiteinde van de spuit. Bevestig de capillaire buisjes in klemmen, bevestig ze aan een ringstandaard. Plaats vervolgens het uiteinde van beide capillaire buisjes in het startvete.
Voor monomeerdeposition. Plaats de spuiten op de programmeerbare spuitpompen en vergrendel ze in positie in de lab view-software. Stel de lineaire actuatoren in op de startpositie in de software.
Start de geautomatiseerde depositie van de SA en CPH monomeren in de glazen cuvetten de x, y en Z as. Actuators zullen de capillaire buisjes correct positioneren in elke Q, vet en pomp geprogrammeerde volumes van elk monomeer erin, waardoor een compositioneel variant monomerbibliotheek ontstaat. Na de monomeerdeposition.
Breng de monomeerbibliotheek over naar een voorverwarmde vacuümoven en incubeer gedurende 1,5 uur bij 180 graden Celsius en 0,3 tour om condensatiepolymerisatie mogelijk te maken. Na de incubatie is de fabricage van de polymeerbibliotheek voltooid. Vervolgens worden eiwitbelaste polymeernanodeeltjes gegenereerd.
Zie het bijbehorende protocol voor de fabricage van een eiwitbelaste polymeerfilmbibliotheek voor het maken van een eiwitbelaste nanodeeltjesbibliotheek. Voeg het eiwit toe in dit geval Texas Red bovien serum albumine toe aan het geschikte oplosmiddel, dat in staat moet zijn om de polymeerbibliotheek op te lossen. Hier wordt methyleenchloride gebruikt bij een concentratie van twee milligram per milliliter.
Vul de 10 cc-spuiten met oplosmiddel dat Texas Red BSA bevat en plaats deze in de eerste spuitpomp. Plaats vervolgens een schone, lege twee cc-spuiten in de tweede spuitpomp. Plaats buisjes met 15 milliliter van een niet-oplosmiddel in dit geval pentaan in de buisjeshouder naast het vlakkenplatform. Volg vervolgens in de lab view-software de geautomatiseerde oplosmiddeldepositionproces door het programma te selecteren.
Na de initiatie van het programma wordt het oplosmiddel afgegeven in de cuvettes met de polymeerbibliotheek, wat resulteert in een polymeerconcentratie van 20 milligram per milliliter. Wanneer al het oplosmiddel is afgegeven, laat u het een tot vijf minuten oplossen in het polymeer. Volg dit met een optionele syndication om een volledige polymeeroplossing en een uniforme eiwitverspreiding te garanderen.
Start vervolgens het monsteroverdrachtsprogramma in lab view. Elk opgelost polymeermonster in de bibliotheek wordt vervolgens opgezogen in de lege spuit en afgegeven in de overeenkomstige buis met niet-oplosmiddel in de monstershouder. Zodra elk monster is overgebracht, worden de eiwitbelaste nanodeeltjes teruggewonnen door de nanodeeltjesbibliotheek in een vacuümkamer bij 10 millimeter kwikvacuüm te plaatsen of door vacuümfiltratie te gebruiken totdat het oplosmiddel is verwijderd.
Om de afgifte van ingekapselde BSA te onderzoeken, begint u met een diepe 96-las polypropyleenplaat die is gemodificeerd door de bovenste halve inch van elke welbos van elke andere aangrenzende kolom in de
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze methode beschrijft de combinatorische synthese van biodegradeerbare polyanhydride-film- en nanodeeltjebibliotheken, samen met de detectie met hoge doorvoer van eiwitrelease uit deze bibliotheken.
Belangrijke studieonderdelen
Wetenschapsgebied
- Biodegradeerbare materialen
- Nanodeeltjesynthese
- Screening met hoge doorvoer
Achtergrond
- Polyanhydriden zijn een klasse van biodegradeerbare polymeren.
- Ze kunnen worden gebruikt voor medicijnafgifte en weefselengineeringtoepassingen.
- Methoden met hoge doorvoer maken snelle testen van verschillende formuleringen mogelijk.
- Begrip van eiwitreleasemechanismen is cruciaal voor het optimaliseren van deze materialen.
Doel van de studie
- Om een methode te ontwikkelen voor het synthetiseren van diverse polyanhydridebibliotheken.
- Om detectie met hoge doorvoer van eiwitreleaseprofielen mogelijk te maken.
- Om de potentiële toepassingen van deze materialen in biomedische velden te beoordelen.
Gebruikte methoden
- Geautomatiseerd depositieapparaat voor het maken van monomere arrays.
- Polycondensatiereactie bij 180 graden Celsius en 0,3 torr gedurende 1,5 uur.
- Sonicatie voor uniforme dispersiepartikeltjes in polymeerbibliotheken.
- Technieken voor detectie met hoge doorvoer voor eiwitreleasemeting.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle synthese van een diverse reeks polyanhydride-films en -nanodeeltjes.
- Effectieve detectie van eiwitrelease uit de gesynthetiseerde bibliotheken.
- De haalbaarheid van methodologieën met hoge doorvoer in polymeeronderzoek is aangetoond.
- Inzichten zijn verkregen in de releasekinetiek van eiwitten uit biodegradeerbare materialen.
Conclusies
- De methode maakt snelle synthese en screening van biodegradeerbare materialen mogelijk.
- Technieken met hoge doorvoer kunnen de materiaalontwikkelingsprocessen aanzienlijk verbeteren.
- Toekomstige toepassingen kunnen gerichte medicijnafgiftesystemen omvatten.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
Combinatorial synthesis and high-throughput screening of polyanhydride film and nanoparticle libraries enable rapid optimization of biomaterial properties for drug and vaccine delivery. This approach accelerates the identification of polymer formulations with tailored protein release kinetics, supporting predictive confidence at the material selection stage. The platform's scalability and automation directly impact early discovery and preclinical pipeline efficiency for biopharma portfolios.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables systematic interrogation of polymer-protein interactions across diverse chemistries.
- Supports mechanistic de-risking by correlating polymer composition with release profiles.
- Facilitates rapid triage of candidate materials for downstream development.
Screening & Assay Development
- Prepares validated libraries for high-throughput screening of protein release kinetics.
- Standardizes assay conditions using automated deposition and detection workflows.
- Delivers quantitative, reproducible outputs for comparative evaluation of formulations.
- Enables scalable screening of both film and nanoparticle formats.
Translational & Preclinical Research
- Aligns in vitro release data with in vivo biodistribution and mucoadhesion studies.
- Supports continuity from material discovery to preclinical validation of delivery systems.
- Provides data for risk-adjusted advancement of biomaterial candidates.
Pipeline & Workflow Integration
This combinatorial platform integrates from early discovery through lead identification and preclinical evaluation, enabling seamless transition between material synthesis, screening, and translational assessment.
- Discovery Biology: Accelerates hypothesis testing on polymer-protein compatibility and release mechanisms.
- Screening: Delivers high-throughput, quantitative release kinetics for robust material comparison.
- Analytics: Provides fluorescence-based measurements and statistical outputs for decision-making.
- Translational Research: Links in vitro release and stability data to in vivo performance metrics.
- Enterprise Reuse: Offers a modular, automated workflow adaptable to diverse biomaterial libraries.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in material selection and reduces mechanistic ambiguity.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and throughput via automation.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions and capital allocation by enabling rapid, data-driven triage.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of delivery system candidates.
Implementation Considerations
- Requires expertise in polymer chemistry, automated liquid handling, and fluorescence analytics.
- Depends on access to programmable syringe pumps, linear actuators, and fluorescence scanners.
- Demands cross-team standardization of assay protocols and data analysis workflows.
- Adaptable to various monomer chemistries and protein cargos with protocol modifications.
- Batch size and throughput are limited by instrument capacity and plate format.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
2:06
Combinatorial Polymer Library Synthesis
5:03
Combinatorial Blank- and Protein-loaded Polymer Nanoparticle Fabrication
6:53
High-throughput Protein Release Kinetics
8:54
Release Kinetics Results of Protein-encapsulated Polymer Libraries
10:18
Conclusion
