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A vedação e o enchimento de partículas são duas das etapas mais críticas deste protocolo. As partículas foram preenchidas com sal fluoresceína sódico para demonstrar enchimento ideal e alguns erros comuns. O sal fluoresceína sódico foi usado no lugar do antígeno RABV para facilitar a visualização. Durante o enchimento, é importante dispensar a solução no fundo dos núcleos de partículas e, em seguida, permitir tempo suficiente para que o solvente/água evapore. Uma vez concluído, um depósito do soluto permanece no fundo do núcleo de partículas (Figura 1A). Uma vez preenchido, é fundamental selar as partículas corretamente. A Figura 1B demonstra vários resultados (bem-sucedidos e malsucedidos) do processo de selagem. Após 12 s de tempo de selagem, um caminho distinto permanece do centro da partícula para o exterior da partícula, demonstrando uma partícula que não está totalmente selada. Por outro lado, se deixado para selar por 36 s, o PLGA derrete quase totalmente, resultando em uma microestrutura com um perfil raso. A morfologia ideal pode ser visualizada quando as partículas são seladas por 18 e 24 s, pois contêm carga totalmente encapsulada pelo polímero, mantendo uma estrutura de partículas. A Figura 1C demonstra vários resultados potenciais após o enchimento e selagem. Durante a dispensação, se o solvente não atingir o fundo da partícula, ele deixa o soluto seco no meio do núcleo da partícula (preenchido incorretamente); Embora essas partículas ainda possam selar, o mau carregamento da carga pode limitar a eficiência do carregamento. Se as partículas forem preenchidas com muita carga (sobrecarregadas), o processo de vedação é inibido, pois a carga impede que o PLGA flua sobre a abertura. Quando corretamente preenchidas e seladas, as partículas dessa geometria são pequenas o suficiente para caber facilmente dentro de uma agulha de 19 G. Além disso, 10 partículas fluíram consistentemente através de uma agulha de 19 G (100% ± 0%) quando injetadas com uma solução viscosa, como carboximetilcelulose a 2% (Figura 7 suplementar).

Figura 1: Problemas comuns com o processo de enchimento e vedação . (A) As imagens mostram a evaporação do solvente após um ciclo de enchimento, onde as partículas são carregadas com 6 nL de 100 mg/mL de sal de sódio fluoresceína dissolvido em água. (B) Imagens representativas de partículas de PLGA 502H removidas do processo de vedação a 0, 12, 18, 24 e 36 s. (C) Resultados diferentes do processo de vedação quando as partículas são preenchidas corretamente, incorretamente ou com excesso de preenchimento. As imagens são geradas pelo empilhamento de foco de várias imagens e mesclando-as usando o software de empilhamento de foco. Barra de escala = 200 μm. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Processar o antígeno através de um filtro de spin antes de carregá-lo nas partículas é importante por duas razões. Primeiro, a centrifugação serve para remover excipientes de estoque na solução vacinal, que podem limitar a capacidade de carga de partículas, mantendo o antígeno RABV. O protocolo atual purifica o antígeno em aproximadamente 50 vezes. Em segundo lugar, o antígeno também é concentrado durante esse processo. A Figura 2A mostra uma micrografia dos virions RABV intactos na amostra concentrada de antígeno. Esse antígeno é aproximadamente 4,4 vezes mais concentrado que a solução-estoque inicial (Figura 2B). A quantidade de antígeno inicialmente carregada nos filtros de spin centrífugos pode ser alterada para modular a concentração final da dobra alcançada. Por exemplo, carregar 40 μL de antígeno estoque resulta em uma concentração aproximada de 1,75 vezes. A Figura 8 suplementar demonstra a importância do vórtice (etapa 5.15) no processo de concentração. Negligenciar o vórtice ou o vórtice inadequado das amostras limita o processo de concentração.

Figura 2: Concentração do antígeno. A concentração do antígeno por filtração centrífuga mostrada por microscopia eletrônica de transmissão (A) e confirmada por ELISA (B). As barras de erro indicam o desvio padrão. A análise estatística é feita por meio do teste de comparações múltiplas de Tukey com ANOVA one-way. **p < 0,01, ****p < 0,0001. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
A Figura 3A mostra o antígeno concentrado preenchido em partículas não seladas e seladas. Embora uma quantidade significativa de antígeno seja carregada nas partículas (0,0469 ± 0,0086 UI), este material compreende <90% da capacidade das partículas, deixando amplo espaço para o carregamento de antígeno adicional. Curiosamente, as partículas não seladas contêm apenas 0,0396 ± 0,0077 UI, compreendendo apenas 85% ± 16% da quantidade total carregada. Embora uma perda estatisticamente insignificante, parte do antígeno RABV pode ter se desnaturado durante repetidas reidratações e secagem no processo de enchimento. Após o selamento, 69% ± 5% do antígeno permanecem encapsulados na forma bioativa. Embora isso sugira que ocorra perda significativa durante o processo de selamento devido ao estresse térmico, a maior parte do antígeno viral inativado permanece intacta (Figura 3B). A coencapsulação de excipientes estabilizadores juntamente com o antígeno é uma estratégia possível para aumentar ainda mais a estabilidade do antígeno durante todo o processo de fabricação, e já foi bem sucedida com outros antígenos do vírus inativado14,15.

Figura 3: Antígeno RABV bioativo após fabricação de partículas . (A) As imagens mostram partículas não seladas e seladas contendo o antígeno RABV. (B) Estabilidade do antígeno através do processo de fabricação de partículas (n = 4). O controle de carga é gerado pela dispensação do antígeno diretamente na solução. As barras de erro indicam o desvio padrão. Barra de escala = 200 μm. A análise estatística é feita por meio do teste de comparações múltiplas de Tukey com ANOVA one-way. *p < 0,05. As imagens são geradas pelo empilhamento de foco de várias imagens e mesclando-as usando o software de empilhamento de foco. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura suplementar 1: Dimensões de partículas, fiduciárias e matrizes. A figura mostra as propriedades geométricas da estrela fiducial de quatro pontas (A), da micropartícula cilíndrica (B), da estrela fiducial de cinco pontas (C) e de uma matriz de partículas com fiduciais (D) exibidas no software CAD. Clique aqui para baixar este arquivo.
Figura 2 Suplementar: Esta figura mostra uma seção transversal da estrutura colocada no forno para curar os moldes de PDMS. As setas indicam onde as braçadeiras de aglutinante são aplicadas. Clique aqui para baixar este arquivo.
Figura Suplementar 3: Técnica adequada para recuperar eficientemente o antígeno concentrado. No final do primeiro spin, a amostra concentrada circulada em vermelho (A) é retida no filtro, enquanto o filtrado é coletado no fundo do tubo de coleta (tubo externo maior). Para ressuspender o antígeno peletizado, a unidade de filtro centrífugo é tampada usando o tubo de coleta (B) em preparação para vórtice. Durante o vórtice, a ponta do tubo é mantida em contato com a almofada de vórtice e a extremidade da tampa girada ao redor, mantendo um ângulo de 45° com a almofada de vórtice (C). Clique aqui para baixar este arquivo.
Figura Suplementar 4: Dispensador piezoelétrico de programação pré-execução. (A) Configure a opção "Localizar pontos de referência de destino" navegando da "guia Principal" para a função Configuração do robô > Diversos >Div. > Localizar pontos de referência de destino. Use os botões destacados em azul para definir as marcas fiduciárias. Primeiro, selecione Aprender modelo e desenhe uma caixa ao redor da marca fiduciária de interesse, verifique a precisão do modelo clicando em Modelo de pesquisa e salve o modelo. Faça isso para as estrelas de quatro e cinco pontas e salve os nomes de arquivo de acordo com as instruções em Usar duas imagens de modelo diferentes. Em seguida, verifique se todos os parâmetros nas caixas pretas correspondem. Carregue a estrela fiducial de quatro pontas usando o Modelo de Carregamento (caixa verde). Salve o programa "Localizar pontos de referência de destino" selecionando Lista de tarefas (caixa laranja). (B) Configure a opção Executar navegando até a guia Configuração do robô > Tarefas e, em seguida, carregue a sequência de tarefas mostrada na caixa azul adicionando tarefas da Lista de Tarefas (caixa preta) usando a opção Tarefa em Executar seleções (caixa verde). Por fim, salve a tarefa (caixa laranja). (C) Configure o "Substrato de Destino" navegando até a Configuração do Robô > Substrato de Destino e, em seguida, adicione um alvo (caixa azul). (D) Insira os parâmetros mostrados aqui e selecione Salvar (caixa azul). Clique aqui para baixar este arquivo.
Figura complementar 5: Antígeno de carga e alinhamento de desvio de calibração. (A) Navegue até a guia Configuração do bocal > Do Task e aspirar 10 μL do antígeno na ponta de distribuição selecionando TakeProbe10 uL (caixa preta) e clicando em DO (caixa preta). (B) Isso abre uma janela separada. Selecione o poço em que o antígeno concentrado foi carregado e selecione OK (caixa azul). (C) Após a aspiração do antígeno, lavar a ponteira selecionando a caixa azul e repetir essa lavagem mais duas vezes. Selecione a câmera (caixa preta) e determine o volume de queda selecionando o volume de descarte (caixa verde). Certifique-se de que uma queda estável está se formando com um desvio padrão de volume (%) <2 (caixa laranja). (D) Seguindo estes passos irá abrir a Snap Drop Cam; selecione Imagem (caixa azul) no menu suspenso e selecione Nozzle Head Camera Wizard. Isso abre uma nova janela. Execute a próxima sequência de etapas rapidamente. (E) Certifique-se de que o destino feito na Figura 4 Suplementar esteja carregado e selecione Mover para o destino (caixa azul). Ajuste as gotas para 15 e selecione Spot (caixa preta). Uma vez detectado, selecione imediatamente Mover (caixa verde). Certifique-se de que a opção Localizar automaticamente está selecionada e exclua o tamanho da partícula = 12 e clique em Iniciar (caixas laranjas). Se a detecção automática falhar, repita esse processo depois de mover para uma área diferente no slide (caixa roxa). Clique aqui para baixar este arquivo.
Figura 6 suplementar: Programando a matriz de detecção e iniciando a execução. (A) Navegue até a Configuração de Destino > Destino e preencha os parâmetros mostrados na caixa azul. (B) Em seguida, navegue até a aba "Configuração de campo" e digite 20 no não. do campo de gotas (caixa azul), selecione um poço (caixa preta) e, em seguida, selecione alvos/partículas para distribuir (caixa verde). Ao selecionar um poço diferente e reselecionar os alvos/partículas, ciclos de enchimento adicionais são realizados durante uma única execução. (C) Na tela principal, verifique se a execução e o destino criados na Figura Suplementar 5 estão selecionados. (D) Navegue até a guia "Executar" e selecione Iniciar execução (caixa azul). Clique aqui para baixar este arquivo.
Figura complementar 7: Injetabilidade de micropartículas. (A-C) Imagens de estereoscópio empilhadas com foco de micropartículas preenchidas com sal de fluoresceína sódica e seladas em uma agulha de 19 G. (D) Um total de 10 partículas foi injetado através de uma agulha 19 G usando uma solução de carboximetilcelulose a 2% (n = 8). Barra de escala = 1 mm. As barras de erro indicam o desvio padrão. Clique aqui para baixar este arquivo.
Figura suplementar 8: Problemas potenciais com a concentração de antígenos. A linha vermelha indica o aumento esperado da dobra na concentração. As barras de erro indicam o desvio padrão. A análise estatística foi realizada por meio do teste de comparações múltiplas de Tukey com ANOVA one-way. p < 0,001, ****p < 0,0001. Clique aqui para baixar este arquivo.
Arquivo suplementar 1: Preparação de buffers e soluções para RABV ELISA. Clique aqui para baixar este arquivo.
Arquivo de codificação suplementar 1: arquivo STL contendo matriz de partículas. Clique aqui para baixar este arquivo.
Arquivo de codificação suplementar 2: arquivo STL contendo geometria para o suporte de slide personalizado usado para vedação de partículas. Clique aqui para baixar este arquivo.