Combinatoriële Synthese van en high-throughput eiwit Op de markt van Polymer Film en Nanodeeltje bibliotheken
Summary
Deze methode beschrijft de combinatorische synthese van biologisch afbreekbare polyanhydride film en nanodeeltjes bibliotheken en het high-throughput detectie van proteïneafgifte uit deze bibliotheken.
Abstract
Polyanhydriden zijn een klasse van biomaterialen met uitstekende biocompatibiliteit en drug delivery mogelijkheden. Terwijl ze uitvoerig bestudeerd met gebruikelijke een-sample-at-a-time synthesetechnieken, een recent high-throughput aanpak ontwikkeld waardoor de synthese en het testen van grote bibliotheken van polyanhydriden 1. Dit bevordert een efficiënte optimalisatie-en ontwerpproces van deze biomaterialen voor drugs-en toediening van vaccins toepassingen. De werkwijze in dit werk beschrijft de combinatorische synthese van biologisch afbreekbare polyanhydride film en nanodeeltjes bibliotheken en high-throughput detectie van proteïneafgifte uit deze bibliotheken. Bij deze robot bediende methode (figuur 1), zijn lineaire actuatoren en spuitpompen gecontroleerd door LabVIEW, die een hands-free geautomatiseerd protocol maakt, waardoor fout van de gebruiker. Bovendien deze werkwijze maakt de snelle fabricage van micro-schaal polymeer libraries, redvóór het eerste batchgrootte terwijl resulteert in de creatie van Multivariant polymeersystemen. Deze combinatorische benadering van polymeersynthese vergemakkelijkt de synthese van maximaal 15 verschillende polymeren in een equivalente hoeveelheid tijd die het zou kosten om een polymeer conventioneel synthetiseren. Bovendien kan de combinatorische polymeerbibliotheek worden vervaardigd in lege of proteïne geladen geometrieën zoals films of nanodeeltjes bij oplossen van het polymeer in een oplosmiddel bibliotheek en precipitatie in een niet-oplosmiddel (nanodeeltjes) of door vacuümdroging (voor films). Bij het laden van een fluorochroom-geconjugeerde eiwit in het polymeer bibliotheken kunnen eiwit afgiftekinetiek worden beoordeeld op high-throughput met fluorescentie gebaseerde detectiemethode (figuren 2 en 3) zoals eerder beschreven een. Deze combinatorische platform is gevalideerd met conventionele methoden 2 en de polyanhydride film en nanodeeltjes bibliotheken zijn gekarakteriseerd met <sup> 1 H NMR en FTIR. De bibliotheken werden gescreend op eiwitten afgiftekinetiek, stabiliteit en antigeniciteit, in vitro cellulaire toxiciteit, cytokine productie, oppervlakte marker expressie, hechting, proliferatie en differentiatie en in vivo biodistributie en mucoadhesion 1-11. De werkwijze hierin ontwikkelde combinatorische maakt high-throughput polymeersynthese en fabricage van eiwit beladen nanodeeltjes en film libraries, die op hun beurt in vitro en in vivo worden gescreend optimaliseren van prestaties biomateriaal.
Protocol
Discussion
Kennis van de noodzakelijke synthesecondities en glasovergangstemperaturen (Tg) van de polymeren worden gesynthetiseerd zijn essentieel voor library fabricage. Als de Tg's zijn onder kamertemperatuur, kan de nanodeeltjes fabricage stap moet worden uitgevoerd in een gecontroleerde omgeving temperatuur onder de Tg van de polymeren. Bovendien moet voorzichtigheid worden gezorgd dat alle apparatuur die in contact komt met hoge temperaturen en de oplosmiddelen moeten geschikt om deze te h…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs erkennen de ONR-MURI Award (NN00014-06-1-1176) en de US Army Medical Research en Materieel Command (Grant No W81XWH-10-1-0806) voor financiële steun. Dit materiaal is gebaseerd op het werk ondersteund door de National Science Foundation onder Grant No EEG 0552584 en 0851519.
Materials
| Name | Company | Catalog number |
| Motorized XYZ Stage: 3x T-LSM050A, 50 mm travel per axis | Zaber Technologies | T-XYZ-LSM050A-KT04 |
| NE-1000 Single Syringe Pump | New Era Pump Systems | NE-1000 |
| Pyrex* Vista* Rimless Reusable Glass Culture Tubes | Corning | 07-250-125 |
| Glass cuvettes | Scientific Strategies | G102 |
| LabVIEW | National Instruments | 776671-35 |
| SGE Gas Tight Syringes, Luer Loc | Sigma Aldrich | 509507 |
| U96 DeepWell Plates 1.3 ml & 2.0 ml | Thermo Scientific: Nunc | 278743 |
| Well cap mats | Thermo Scientific: Nunc | 276000 |
| Typhoon 9400 | GE Healthcare | 63-0055-79 |
| Whatman Grade 50 Circles 90 mm | Whatman | 1450-090 |
References
- Petersen, L. K., Sackett, C. K., Narasimhan, B. A novel, high-throughput method to study in vitro protein release from polymer nanospheres. J. Comb. Chem. 12, 51-56 (2010).
- Petersen, L. K. Activation of innate immune responses in a pathogen-mimicking manner by amphiphilic polyanhydride nanoparticle adjuvants. Biomaterials. 32, 6815-6822 (2011).
- Vogel, B. M., Cabral, J. T., Eidelman, N., Narasimhan, B., Mallapragada, S. K. Parallel synthesis and high-throughput dissolution testing of biodegradable polyanhydride copolymers. J. Comb. Chem. 7, 921-928 (2005).
- Petersen, L. K. High-throughput evaluation of in vivo biodistribution of polyanhydride nanoparticles. Adv. Healthcare Mater. , (2012).
- Petersen, L. K., Narasimhan, B. Combinatorial design of biomaterials for drug delivery: opportunities and challenges. Expert Opin. Drug Deliv. 5, 837-846 (2008).
- Petersen, L. K., Oh, J., Sakaguchi, D. S., Mallapragada, S. K., Narasimhan, B. Amphiphilic polyanhydride films promote neural stem cell adhesion and differentiation. Tissue Eng. 17, 2533-2541 (2011).
- Petersen, L. K., Sackett, C. K., Narasimhan, B. High-throughput analysis of protein stability in polyanhydride nanoparticles. Acta Biomater. 6, 3873-3881 (2010).
- Petersen, L. K., Xue, L., Wannemuehler, M. J., Rajan, K., Narasimhan, B. The simultaneous effect of polymer chemistry and device geometry on the in vitro activation of murine dendritic cells. Biomaterials. 30, 5131-5142 (2009).
- Thorstenson, J. B., Petersen, L. K., Narasimhan, B. Combinatorial/high-throughput methods for the determination of polyanhydride phase behavior. J. Comb. Chem. 11, 820-828 (2009).
- Xue, L., Petersen, L., Broderick, S., Narasimhan, B., Rajan, K. Identifying factors controlling protein release from combinatorial biomaterial libraries via hybrid data mining methods. ACS Comb. Sci. 13, 50-58 (2011).
- Adler, A. F. High-throughput cell-based screening of biodegradable polyanhydride libraries. Comb. Chem. High Through. Screen. 12, 634-645 (2009).
- Determan, A. S., Trewyn, B. G., Lin, V. S., Nilsen-Hamilton, M., Narasimhan, B. Encapsulation, stabilization, and release of BSA-FITC from polyanhydride microspheres. J. Control. Release. 100, 97-109 (2004).
- Determan, A. S., Wilson, J. H., Kipper, M. J., Wannemuehler, M. J., Narasimhan, B. Protein stability in the presence of polymer degradation products: consequences for controlled release formulations. Biomaterials. 27, 3312-3320 (2006).
- Torres, M. P., Determan, A. S., Anderson, G. L., Mallapragada, S. K., Narasimhan, B. Amphiphilic polyanhydrides for protein stabilization and release. Biomaterials. 28, 108-116 (2007).
- Torres, M. P., Vogel, B. M., Narasimhan, B., Mallapragada, S. K. Synthesis and characterization of novel polyanhydrides with tailored erosion mechanisms. J. Biomed. Mater. Res. A. 76, 102-110 (2006).
- Carrillo-Conde, B. Encapsulation into amphiphilic polyanhydride microparticles stabilizes Yersinia pestis antigens. Acta Biomater. 6, 3110-3119 (2010).
