$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Запечатывание и заполнение частиц являются двумя наиболее важными шагами в этом протоколе. Частицы были заполнены натриевой солью флуоресцеина, чтобы продемонстрировать идеальное наполнение и некоторые распространенные ошибки. Натриевая соль флуоресцеина использовалась вместо антигена RABV для простоты визуализации. Во время наполнения важно дозировать раствор на дно ядер частиц, а затем дать достаточно времени для испарения растворителя/воды. После завершения депо растворенного вещества остается на дне ядра частиц (рис. 1A). После заполнения очень важно правильно запечатать частицы. На рисунке 1В показано несколько результатов (успешных и неудачных) процесса герметизации. После 12 с времени запечатывания остается отчетливый путь от центра частицы к внешней стороне частицы, демонстрирующий частицу, которая не полностью запечатана. И наоборот, если оставить герметизацию на 36 с, PLGA почти полностью расплавится, в результате чего образуется микроструктура с неглубоким профилем. Идеальная морфология может быть визуализирована, когда частицы запечатаны в течение 18 и 24 с, поскольку они содержат груз, полностью инкапсулированный полимером, сохраняя при этом структуру частиц. На рисунке 1C показано несколько потенциальных результатов после наполнения и запечатывания. Во время дозирования, если растворитель не достигает дна частицы, он оставляет высохшее растворенное вещество в середине ядра частицы (неправильно заполненное); Хотя эти частицы все еще могут герметизироваться, плохая загрузка груза может ограничить эффективность погрузки. Если частицы заполнены слишком большим количеством груза (переполнены), процесс герметизации тормозится, так как груз препятствует протеканию PLGA через отверстие. При правильном заполнении и запечатывании частицы этой геометрии достаточно малы, чтобы легко поместиться внутри иглы 19G. Кроме того, 10 частиц последовательно проходили через иглу 19 G (100% ± 0%) при введении вязкого раствора, такого как 2% карбоксиметилцеллюлоза (дополнительный рисунок 7).

Рисунок 1: Распространенные проблемы с процессом наполнения и запечатывания . (A) Изображения показывают испарение растворителя после одного цикла наполнения, когда частицы загружаются 6 нл 100 мг/мл натриевой соли флуоресцеина, растворенной в воде. (B) Репрезентативные изображения частиц PLGA 502H, удаленных из процесса герметизации через 0, 12, 18, 24 и 36 с. (C) Различные результаты процесса герметизации при правильном, неправильном заполнении или переполнении частиц. Изображения создаются путем наложения нескольких изображений и их объединения с помощью программного обеспечения для наложения фокуса. Масштабная линейка = 200 мкм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Обработка антигена через спиновый фильтр перед загрузкой его в частицы важна по двум причинам. Во-первых, центрифугирование служит для удаления исходных эксципиентов в растворе вакцины, которые могут ограничивать способность частиц загружать при сохранении антигена RABV. Текущий протокол очищает антиген примерно в 50 раз. Во-вторых, антиген также концентрируется во время этого процесса. На рисунке 2А показана микрофотография интактных вирионов RABV в концентрированном образце антигена. Этот антиген примерно в 4,4 раза более концентрирован, чем исходный исходный раствор (рис. 2B). Количество антигена, первоначально загруженного в центробежные спиновые фильтры, может быть изменено, чтобы модулировать конечную достигнутую концентрацию складки. Например, загрузка 40 мкл исходного антигена приводит к концентрации примерно в 1,75 раза. Дополнительный рисунок 8 демонстрирует важность вихря (этап 5.15) в процессе концентрирования. Пренебрежение вихревом или неправильное перемешивание образцов ограничивает процесс концентрации.

Рисунок 2: Концентрация антигена. Концентрация антигена методом центробежной фильтрации показана просвечивающей электронной микроскопией (А) и подтверждена ИФА (Б). Столбцы погрешности указывают на стандартное отклонение. Статистический анализ проводится с использованием нескольких сравнительных тестов Тьюки с односторонним ANOVA. **p < 0,01, ****p < 0,0001. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
На рисунке 3А изображен концентрированный антиген, заполненный в незапечатанные и запечатанные частицы. Хотя в частицы загружается значительное количество антигена (0,0469 ± 0,0086 МЕ), этот материал составляет <90% емкости частиц, оставляя достаточно места для загрузки дополнительного антигена. Интересно, что незапечатанные частицы содержат только 0,0396 ± 0,0077 МЕ, что составляет всего 85% ± 16% от общего загруженного количества. Несмотря на статистически незначимую потерю, некоторые антигены RABV могли денатурироваться во время повторной регидратации и сушки в процессе наполнения. После герметизации 69% ± 5% антигена остается инкапсулированным в биологически активную форму. Хотя это говорит о том, что в процессе герметизации происходит значительная потеря из-за термического стресса, большая часть инактивированного вирусного антигена остается нетронутой (рис. 3B). Совместная инкапсуляция стабилизирующих вспомогательных веществ вместе с антигеном является одной из возможных стратегий дальнейшего повышения стабильности антигена на протяжении всего процесса изготовления и ранее была успешной с другими инактивированными вирусными антигенами14,15.

Рисунок 3: Биоактивный антиген RABV после изготовления частиц. (A) На изображениях видны незапечатанные и запечатанные частицы, содержащие антиген RABV. (B) Стабильность антигена в процессе изготовления частиц (n = 4). Контроль загрузки осуществляется путем дозирования антигена непосредственно в раствор. Столбцы погрешности указывают на стандартное отклонение. Масштабная линейка = 200 мкм. Статистический анализ проводится с использованием нескольких сравнительных тестов Тьюки с односторонним ANOVA. *p < 0,05. Изображения создаются путем наложения нескольких изображений и их объединения с помощью программного обеспечения для наложения фокуса. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Дополнительный рисунок 1: Размеры частиц, фидуциальных и массивных. На рисунке показаны геометрические свойства четырехконечной звезды (A), цилиндрической микрочастицы (B), пятиконечной звезды (C) и массива частиц с фидуциалами (D), отображаемых в программном обеспечении САПР. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Дополнительный рисунок 2: На этом рисунке показано поперечное сечение конструкции, помещенной в печь для отверждения форм PDMS. Стрелки указывают, где применяются зажимы связующего. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Дополнительный рисунок 3: Надлежащая техника эффективного восстановления концентрированного антигена. В конце первого отжима концентрированный образец, обведенный красным цветом (А), задерживается в фильтре, в то время как фильтрат собирается в нижней части сборной трубки (большая внешняя трубка). Для ресуспендирования гранулированного антигена центробежный фильтрующий блок закрывают крышкой с помощью сборной трубки (B) при подготовке к вихревому образованию. При вихревом наконечник трубки находится в контакте с вихревой прокладкой, а конец колпачка вращается, сохраняя при этом угол 45° с вихревой прокладкой (C). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Дополнительный рисунок 4: Пьезоэлектрический диспенсер перед запуском. (A) Настройте «Найти целевые опорные точки», перейдя с «Главной вкладки» на вкладку « Настройка робота » > «Разное» >Div. Функция > поиска целевых опорных точек. Используйте кнопки, выделенные синим цветом, чтобы установить фидуциарные метки. Сначала выберите « Изучить шаблон» и нарисуйте рамку вокруг интересующего фидуциарного знака, проверьте точность шаблона, нажав « Поиск шаблона», и сохраните шаблон. Сделайте это для четырех- и пятиконечных звезд и сохраните имена файлов в соответствии с инструкциями в разделе «Использовать два разных изображения шаблона». Затем убедитесь, что все параметры в черных ящиках совпадают. Загрузите четырехконечную звезду с помощью шаблона загрузки (зеленое поле). Сохраните программу «Найти целевые опорные точки», выбрав «Список задач » (оранжевое поле). (B) Настройте «Выполнить », перейдя на вкладку « Настройка робота » > «Задачи», затем загрузите последовательность задач, показанную в синем поле, добавив задачи из списка задач (черный ящик) с помощью выбора « Задача в запуске » (зеленое поле). Наконец, сохраните задачу (оранжевое поле). (C) Настройте «Целевую подложку», перейдя в раздел « Настройка робота » > «Целевая подложка», затем добавьте цель (синее поле). (D) Введите параметры, показанные здесь, и нажмите « Сохранить» (синее поле). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Дополнительный рисунок 5: Загрузка антигена и калибровка отменяющего выравнивания. (A) Перейдите на вкладку « Настройка форсунки » > « Выполнение задачи» и вдохните 10 мкл антигена в дозирующий наконечник, выбрав TakeProbe10 мкл (черный ящик) и нажав « DO » (черный ящик). (B) Откроется отдельное окно. Выберите лунку, в которую был загружен концентрированный антиген, и нажмите OK (синее поле). (C) После того, как антиген был аспирирован, вымойте наконечник, выбрав синюю коробку, и повторите эту промывку еще два раза. Выберите камеру (черный ящик) и определите объем сброса, выбрав объем падения (зеленое поле). Убедитесь, что образуется стабильная капля со стандартным отклонением объема (%) <2 (оранжевая рамка). (D) Выполнение этих шагов откроет камеру Snap Drop Cam; выберите « Изображение » (синее поле) в раскрывающемся меню и выберите «Мастер камеры с сопловой головкой». Откроется новое окно. Быстро выполните следующую последовательность шагов. (E) Убедитесь, что цель, показанная на дополнительном рисунке 4 , загружена, затем выберите «Переместить к цели » (синее поле). Отрегулируйте количество капель до 15 и выберите «Пятно» (черный ящик). Как только вы обнаружите, сразу же выберите «Переместить» (зеленое поле). Убедитесь, что выбран параметр «Автоматический поиск », и удалите размер частиц = 12, затем нажмите « Пуск» (оранжевые поля). Если автоматическое определение не удается, повторите этот процесс после перехода в другую область слайда (фиолетовое поле). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Дополнительный рисунок 6: Программирование споттинг-массива и начало запуска. (A) Перейдите в Target Setup > Target, затем заполните параметры, показанные в синем поле. (B) Затем перейдите на вкладку «Настройка поля» и введите 20 в номер. поля капель (синее поле), выберите лунку (черный ящик), затем выберите цели/частицы для дозирования (зеленое поле). При выборе другой скважины и повторном выборе мишеней/частиц выполняются дополнительные циклы заполнения в течение одного прогона. (C) Убедитесь, что на главном экране выбраны запуск и цель, созданные на дополнительном рисунке 5 . (D) Перейдите на вкладку «Выполнить» и выберите « Начать запуск » (синее поле). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Дополнительный рисунок 7: Инъекционная способность микрочастиц. (А-С) Сфокусированные стереоскопические изображения микрочастиц, заполненных натриевой солью флуоресцеина и запечатанных в игле 19G. (D) В общей сложности 10 частиц вводили через иглу 19 G с использованием 2% раствора карбоксиметилцеллюлозы (n = 8). Масштабная линейка = 1 мм. Столбцы погрешности указывают на стандартное отклонение. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Дополнительный рисунок 8: Потенциальные проблемы с концентрацией антигена. Красная линия указывает на ожидаемое кратное увеличение концентрации. Столбцы погрешности указывают на стандартное отклонение. Статистический анализ был проведен с использованием множественных сравнительных тестов Тьюки с односторонним ANOVA. p < 0,001, ****p < 0,0001. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Дополнительный файл 1: Приготовление буферов и растворов для RABV ELISA. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Дополнительный файл кодирования 1: STL-файл, содержащий массив частиц. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Дополнительный файл кодирования 2: файл STL, содержащий геометрию для пользовательского держателя предметного стекла, используемого для герметизации частиц. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.