Bu protokol kıkırdakta katyonik peptid taşıyıcıları için denge alımını, penetrasyon derinliğini ve non-denge difüzyon oranını belirler. Taşıma özelliklerinin karakterizasyonu etkili bir biyolojik yanıt sağlamak için çok önemlidir. Bu yöntemler, negatif yüklü dokuları hedeflemek için en uygun ücrete uygun bir uyuşturucu taşıyıcısı tasarlamak için uygulanabilir.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Katyonik Peptit Taşıyıcılarının Kıkırdak İçi Taşıma Özelliklerinin Karakterizasyonu
Bu makalede
Özet
Özet
Vücuttaki kıkırdak gibi çeşitli negatif yüklü dokular, negatif yüklü aggrecans yüksek yoğunluklu nedeniyle hedeflenen ilaç teslim için bir bariyer mevcut ve bu nedenle, onların terapötik tepkiyi artırmak için geliştirilmiş hedefleme yöntemleri gerektirir. Kıkırdak yüksek negatif sabit yük yoğunluğuna sahip olduğundan, ilaçlar elektrostatik etkileşimlerden yararlanmak için pozitif yüklü ilaç taşıyıcıları ile değiştirilebilir, gelişmiş intra-kıkırdak ilaç taşıma için izin. Bu nedenle, uyuşturucu taşıyıcılarının taşınmasının incelenmesi, biyolojik bir tepkinin neden olduğu ilaçların etkinliğini tahmin etme de son derece önemlidir. Kıkırdak ekspertizlerinde katyonik peptid taşıyıcılarının denge alımını, penetrasyon derinliğini ve denge selektifüzyon hızını ölçebilen üç deney tasarımını gösteriyoruz. Denge alım deneyleri, kıkırdaktaki ilaçların terapötik konsantrasyonunu artırmada bir ilaç taşıyıcısının potansiyelini tahmin etmek için yararlı olan, çevredeki banyoya kıyasla, kıkırdak içindeki çözünür konsantrasyonunun bir ölçüsünü sağlar. Konfokal mikroskopi ile yapılan penetrasyon çalışmalarının derinliği, 1D çözünür difüzyonun yüzeyselden kıkırdağın derin bölgesine kadar görsel olarak temsil edilmesine olanak sağlar, bu da solutelerin matris ve hücresel hedef bölgelerine ulaşıp ulaşmadığını değerlendirmek için önemlidir. Özel olarak tasarlanmış bir taşıma odası kullanılarak yapılan denge dışı difüzyon oranı çalışmaları, floresan olarak etiketlenmiş solutelerin doku boyunca difüzyon oranlarını karakterize ederek doku matrisi ile bağlayıcı etkileşimlerin gücünün ölçülmesini sağlar; bu kıkırdak ile optimum bağlama gücü taşıyıcıları tasarımı için yararlıdır. Birlikte, üç taşıma deneylerinden elde edilen sonuçlar, ilaç dağıtım uygulamaları için zayıf ve geri döndürülebilir şarj etkileşimlerinden yararlanan en iyi şekilde şarj edilen uyuşturucu taşıyıcılarının tasarlanması için bir kılavuz sağlamaktadır. Bu deneysel yöntemler, uyuşturucu ve uyuşturucu taşıyıcı konjugatlarının taşınmasını değerlendirmek için de uygulanabilir. Ayrıca, bu yöntemler menisküs, kornea ve vitreus mizah gibi diğer negatif yüklü dokuların hedef alınmasında kullanım için uyarlanabilir.
Giriş
Vücutta negatif yüklü dokulara ilaç teslimi hücre ve matris hedef sitelere ulaşmak için doku içine nüfuz etmek için ilaçların yetersizlik nedeniyle bir sorun olmaya devam etmektedir1. Bu dokuların bazıları doku içinde yüksek negatif sabit yük yoğunluğu (FCD)2 oluşturmak ve enmakromoleküllerinteslimi için bir engel olarak hareket yoğun paketlenmiş, negatif yüklü agrecans oluşur 3,4. Ancak, pozitif yüklü ilaç taşıyıcılarının yardımıyla, bu negatif yüklü doku bariyeri aslında sürekli ilaçteslimi 1,5,,6,7(Şekil 1)için elektrostatik yük etkileşimleri yoluyla bir ilaç deposuna dönüştürülebilir.
Şekil 1: CpC'lerin şarj bazlı kıkırdak içi teslimi. Diz eklemi alanına Eklem içi enjeksiyon. Pozitif yüklü TBM'ler ile negatif yüklü agrega grupları arasındaki elektrostatik etkileşimler kıkırdak yoluyla hızlı ve tam derinlikte penetrasyon sağlar. Bu rakam Vedadghavami ve ark4değiştirilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Son zamanlarda, kısa uzunlukta katyonik peptid taşıyıcıları (CpCs) negatif yüklü kıkırdak teslim için büyük boyutlu terapötik taşıma kapasitesine sahip küçük katyonik etki alanları oluşturma amacı ile tasarlanmıştır4. Yaygın8,,9 ve osteoartrit gibi dejeneratif hastalıkların tedavisi için kıkırdak etkili ilaç teslimi için (OA)10, bu ilaçların terapötik konsantrasyonları doku içinde derin nüfuz kritiktir, kıkırdak hücrelerinin çoğunluğu (konkolitler) yalan11. Mevcut çeşitli potansiyel hastalık modifiye ilaçlar olmasına rağmen, bu etkili kıkırdak 12 ,,13hedef mümkün değildir, çünkü hiçbiri FDA onayı kazanmıştır.12 Bu nedenle, terapötik yanıt ın indüklemede ilaçların etkinliğini tahmin etmek için uyuşturucu taşıyıcılarının taşıma özelliklerinin değerlendirilmesi gereklidir. Burada, denge alımını, penetrasyon derinliğini ve CpCs4'ündenge dışı difüzyon oranını değerlendirmek için kullanılabilen üç ayrı deney tasarladık.
En iyi terapötik yanıt sağlayabilir kıkırdak içinde yeterli bir ilaç konsantrasyonu olduğundan emin olmak için, uptake deneyler kıkırdak denge CPC konsantrasyonu ölçmek için tasarlanmıştır4. Bu tasarımda, kıkırdak ve çevresindeki banyo arasındaki dengeyi takiben, kıkırdak içindeki toplam solute miktarı (matrise bağlı veya serbest) alım oranı kullanılarak belirlenebilir. Bu oran, kıkırdak içindeki solutelerin konsantrasyonunun denge banyosuna normalleştirilmesi yle hesaplanır. Prensip olarak, kıkırdak yoluyla difüzyon şarj etkileşimleri ile desteklenmez nötr solutes, daha az bir alım oranı olurdu 1. Tersine, taşınması elektrostatik etkileşimler yoluyla geliştirilmiş katyonik solutes, 1'den büyük bir alım oranı gösterir. Ancak, TBM'lerde gösterildiği gibi, optimal pozitif yük kullanımı çok daha yüksek alım oranlarına (300'den büyük)4neden olabilir.
Kıkırdak içinde yüksek ilaç konsantrasyonu terapötik yarar elde etmek için önemli olmasına rağmen, aynı zamanda ilaçların kıkırdak tam kalınlığı ile yayılır önemlidir. Bu nedenle, penetrasyon derinliğini gösteren çalışmalar, ilaçların kıkırdak içinde derinlere ulaşmasını sağlamak için gerekli olup, böylece matris ve hücresel hedef bölgelere ulaşılabilmekte ve böylece daha etkili bir tedavi sağlanmaktadır. Bu deney, solutelerin kıkırdak yoluyla tek yönlü difüzyonu değerlendirmek ve in vivo intra-artiküler enjeksiyonsonrasında kıkırdak içine ilaç difüzyonu simüle etmek için tasarlanmıştır. Konfokal mikroskopi ile floresan görüntüleme kıkırdak içine penetrasyon derinliği nin değerlendirilmesi için izin verir. Net parçacık yükü, derin ilaçların matris boyunca nasıl yayılabilir moderating önemli bir rol oynar. Katyonik parçacıklar ve anyonik doku matrisi arasındaki zayıf-geri dönüşümlü bağlanma etkileşimlerine izin vermek için fcd dokusuna dayalı optimal bir net yük gereklidir. Bu, herhangi bir etkileşimin parçacıkların matristen kopabilmesi için yeterince zayıf olduğu anlamına gelir, ancak doğada geri döndürülebilir, böylece doku içinde daha derin bir matris bağlama bölgesine bağlanabilir4. Tersine, çok güçlü matris bağlama kıkırdağın yüzeysel bölgesinde ilk bağlama sitesinden parçacıkların ayrılmasını önler gibi, bir parçacığın aşırı pozitif net yük difüzyon doğru zararlı olabilir. Bu hedef sitelerin çoğunluğu doku11içinde derin yalan olarak yetersiz bir biyolojik yanıt neden olur.
Bağlayıcı etkileşimlerin gücünü daha fazla ölçmek için, kıkırdak yoluyla ilaç difüzyon oranlarının analizi avantajlıdır. Non-denge difüzyon çalışmaları farklı solutes arasında gerçek zamanlı difüzyon oranlarının karşılaştırılması için izin verir. İlaçlar kıkırdağın yüzeysel, orta ve derin bölgelerinden yayıldıkça, bağlayıcı etkileşimlerin varlığı difüzyon oranlarını büyük ölçüde değiştirebilir. İlaçlar ve kıkırdak matrisi arasında bağlayıcı etkileşimler mevcut olduğunda, etkili difüzivite (DEFF)olarak tanımlanır. Bu durumda, tüm bağlayıcı bölgeler işgal edildikten sonra, ilaçların difüzyon oranı sabit durum difüzyonu (DSS)tarafından yönetilir. Farklı solute DEFF arasındaki karşılaştırma matris ile solutes göreli bağlama mukavemeti belirler. Belirli bir çözüniçin, DEFF ve DSS büyüklük aynı sırada ise, bu difüzyon sırasında ilaç ve matris arasında minimal bağlayıcı mevcut olduğunu ima eder. Ancak, DEFF DSS'denbüyükse, parçacıkların matrislere önemli ölçüde bağlanması vardır.
Tasarlanan deneyler ayrı ayrı kıkırdak yoluyla çözünür taşıma karakterizasyonu için izin, ancak, tüm sonuçları kapsayıcı bütünsel bir analiz en iyi ücret uyuşturucu taşıyıcı tasarımı için gereklidir. Şarj etkileşimlerinin zayıf ve geri dönüşümlü doğası parçacık difüzyon hızını kontrol eder ve kıkırdak yoluyla yüksek denge alımı ve hızlı tam derinlik penetrasyonu sağlar. Denge alım deneyleri ile, non-denge difüzyon hızı çalışmaları kullanılarak doğrulanabilir şarj etkileşimleri sonucunda yüksek alım gösteren taşıyıcılar aramak gerekir. Ancak, bu bağlayıcı etkileşimler kıkırdak yoluyla çözünür tam kalınlıkta penetrasyon sağlamak için doğada zayıf ve geri dönüşümlü olmalıdır. İdeal bir ilaç taşıyıcı alımı ve yüksek intra-kıkırdak ilaç konsantrasyonları için yeterince güçlü bağlayıcı sağlayan optimal bir şarj sahip olacak, ama tam kalınlıkta difüzyon engel olarak çok güçlü değil4. Sunulan deneyler, ilaç taşıyıcılarını hedef alan şarj tabanlı dokuların tasarım özelliklerine yardımcı olacaktır. Bu protokoller kıkırdak4ile TBM taşımacılığı karakterize için kullanılmıştır, Ancak, bu da kıkırdak ve diğer negatif yüklü dokular yoluyla ilaç ve ilaç taşıyıcıları çeşitli uygulanabilir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Protokol
Ölü dokularla yapılan deneylerin yapılması için üniversite onayı alındı. Büyükbaş hayvanlar ticari olarak bir mezbahadan elde edilebildi.
1. Kıkırdak ekstrektifi ekstraksiyonu
- Bir neşter kullanarak (#10 bıçak), kesme ve yağ kaldırmak, kaslar, ligamentler, tendonlar ve sığır diz eklemleri femoropatellar oluk kıkırdak ortaya çıkarmak için diğer tüm bağ dokusu.
- 3 mm ve 6 mm dermal zımba kullanarak, silindirik fişleri ayıklamak için kıkırdak içine dik yumruklar yapmak. Fişleri hemen %1 v/v antibiyotik antimikotik ile desteklenen ve %1 v/v antibiyotik antimikotik ile desteklenen 500 μL 1x fosfat tamponlu salin (PBS) içeren 48 kuyulu bir plakanın tek tek kuyularına yerleştirin.
- Bir kıkırdak fişinin yüzeysel tarafını dilimleme armatüründe bir kuyuya doğru yerleştirin(Şekil 2). Bir jilet kullanarak, yüzeysel bölge dahil 1 mm kalınlığında kıkırdak ekstrplant elde etmek için dilimleme fikstür yüzeyi boyunca fişi dilimleyin. Her kıkırdak fişi için tekrarlayın.
- -20 °C'de 500 μL 1x PBS içeren polipropilen tüplerde kıkırdak ekspertonları ayrı ayrı depolayın.
- Aşağıdaki taşıma deneylerinin her birini gerçekleştirmeden önce, eksplant içeren şişeleri 37 °C'lik bir su banyosunda 30 dk boyunca eritin.
Şekil 2: Özel olarak tasarlanmış dilimleme armatürü. 3 ve 6 mm çapındaki kıkırdak ekskilere dilimleme için kullanılan paslanmaz çelik dilimleme armatürlerinin tasarım parametreleri. Dilimlenmiş eksponerlerin kalınlığını ayarlamak için kuyuların içine farklı kalınlıkta plastik kesici uçlar yerleştirildi. <1 mm çapında paslanmaz çelik silindirik pim, eksplantın fikstürden dışarı itilen kısmı için kullanılmıştır. Tüm sayısal değerler mm. bu rakamın daha büyük bir sürümünü görmek için lütfen buraya tıklayınız.
2. Kıkırdakta KTK'ların denge alımı
- Xırtıcı eksplantı (3 mm dia. X 1 mm kalınlığında.) ilave yüzeyinden fazla 1x PBS'yi çıkarmak için hassas bir görev silme ile yavaşça dab kıkırdak eksplantları (3 mm dia. X 1 mm kalınlığında.) Bir denge kullanarak, hızlı bir şekilde her explant ıslak ağırlığı kaydetmek ve sonra hemen dehidratasyon önlemek için 1x PBS banyo yerleştirin.
- 1x PBS-PI'de floresan etiketli CPC'lerden 30 μM 'lik (ekstrper başına 300 μL) çözüm hazırlayın. Yeniden yapılanma için RNase içermeyen polipropilen tüplerkullanın.
- 96 kuyulu bir plakada, her 30 μM TBM çözeltisinin 300 μL'si ayrı kuyulara dönüştürülür. Buharlaşmayı önlemek için plakanın kenarına yakın kuyular kullanmaktan kaçının. Bir spatula kullanarak, kuyuiçeren çözelti için her explant aktarın.
- Çevredeki kuyuları 300 μL 1x PBS ile doldurun ve kuyu plakasını kapakla kapatın. Buharlaşmayı en aza indirmek için plakanın kenarlarını esnek bir filmle kapatın.
- 37 °C'lik bir kuluçka makinesinin içine, parçacık sedimantasyonunu sınırlamak için plakayı bir plaka çalkalayıcının üzerine yerleştirin. Kıkırdakta CpC'lerin denge alımına izin vermek için hafif rotasyon (15 mm yörüngeile 50 rpm) altında 24 saat kuluçka(Şekil 3).
- Floresan ile TBM konsantrasyonu arasındaki korelasyon için standart bir eğri oluşturma
- Polipropilen tüplerde 1x PBS-PI'de 30 μM – 0 μM (10 2 kat seyreltme) cpc çözeltilerinin seri seyreltmelerini hazırlayın. Her seyreltmenin en az 500 μL'si mevcut olduğundan emin olun.
- Siyah 96 kuyuluktaki ardışık kuyulara her seyreltmenin 200 μL'sini ekleyin. Örnek boyutunu artırmak için başka bir satırda çoğaltın.
- Floresan etiketin uyarma ve emisyon dalga boylarında bir plaka okuyucusu kullanarak her numunenin floresan okumalarını elde edin.
- Çizim floresan okuma vs CPC konsantrasyonu ve eğrinin doğrusal kısmı için bir denklem türetmek.
NOT: Floresan okumalarında değişkenliği sınırlamak için, Standart eğrinin üretilmeden önce TBM stok çözeltisini numune plakası ile aynı koşullar altında kuluçkaya yatırın.
- Kuluçka 24 saat sonra, ayrı polipropilen tüpler her kuyudan denge banyosu toplamak.
- Her çözeltinin 200 μL'sini siyah 96 kuyunun ayrı kuyularına aktarın. Standart eğri yle aynı floresan ayarları altında her numunenin floresan okumalarını alın. Gerekirse, okumaların standart eğrinin doğrusal kısmına düşmesini sağlamak için numuneyi 1x PBS-PI olarak seyreltin.
Şekil 3: Denge alım deneylerinin şeması. Kıkırdak ekspları (3 mm dia. x 1 mm kalınlığında) floresan etiketli TBM çözeltisi içeren 96 kuyulu bir plakaya yerleştirildi. 24 saat Sonra CpCs kıkırdak tarafından, böylece çevredeki banyo floresan azaltarak yükseltildi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
3. Kıkırdak tabir derinliği
- 1x PBS-PI'de floresan etiketli CPC'lerden 30 μM 'lik (ekstrper başına 300 μL) çözüm hazırlayın. Yeniden yapılanma için RNase içermeyen polipropilen tüplerkullanın.
- Yarım diskler yapmak için bir neşter kullanarak, yarı yarıya kıkırdak eksplants (6 mm çapında x 1 mm kalınlığında) kesme. Kesme sırasında eksplant1x PBS-PI tabakası ile sulu tutun.
- Bir epoksi kullanarak özel olarak tasarlanmış 1 boyutlu taşıma odasının bir kuyunun ortasına yarım disk eksplant yapıştırın (Şekil 4, Şekil 5). Epoksi ekstrandancın çevresel (kavisli) tarafına uygulandığından emin olun. Kıkırdak difüzyon yüzey alanı ile temas önlemek için kuyudan fazla tutkal çıkarın ve ekstrenin yüzeysel tarafında bir not yapmak.
- Ekstryenin her iki tarafına 80 μL 1x PBS-PI ekleyin. Pipette the liquid up and down from one side of the explant to check for leakage to the other side. Sızıntı oluşursa, yeniden ekstrekti ve gerektiği gibi epoksi uygulayın.
- 1x PBS-PI'yi kıkırdağın yüzeysel yüzeyine bakan taraftan (yukarı akım) 80 μL 30 μM CPC çözeltisi ile değiştirin. Kıkırdağın (aşağı) derin bölgesine bakan tarafta 80 μL 1x PBS-PI koruyun.
- Taşıma odasını dikkatlice kapatılabilir bir konteynerin içinde yerleştirin. Çözeltilerin buharlaşmasını önlemek için kabın tabanını bir katman 1x PBS ile kapatın. Yukarı ve aşağı odalarından gelen çözümler arasında doğrudan temas olmadığından emin olun.
- Partikül sedimantasyonunu sınırlamak için kapalı kabı bir tabak çalkalayıcıüzerine yerleştirin. Hafif rotasyon (15 mm yörünge ile 50 rpm) altında oda sıcaklığında 4 veya 24 saat için kuluçka.
- Kuluçkadan sonra eksplantı hazneden çıkarın ve eksplantın merkezinden ~100 μm dilim kesti.
NOT: Bu kesit kıkırdağın yüzeysel, orta ve derin bölgelerini kapsatır. - Dilimi cam bir kaydırak ile kapak kayması arasına yerleştirin. Dilimi 1x PBS-PI tabakası ile nemlendirin.
- 10x büyütme, bir konfokal mikroskop kullanarak floresan görüntüleri z-yığın elde etmek için dilimin tam kalınlığı ile görüntü.
- ImageJ kullanarak kıkırdak CpCs penetrasyon derinliğini belirlemek için z-yığını içinde görüntülerin ortalama yoğunluğunu yansıtın.
- Dosya'ya tıklayarak resim yığınını açın | Aç.
- Görev çubuğundaki 'Resim''e tıklayın ve Resim'e tıklayın | Yığınlar | Açılır menüden Z Projesi.
- Dilim numaralarını 1'den son dilime giriş leyin. Projeksiyon Türü altında 'Ortalama Yoğunluk' seçin. 'Tamam'ıtıklatın .'
Şekil 4: Özel olarak tasarlanmış 1-B taşıma odası. 6 ayrı kuyulu PMMA 1D taşıma odasının tasarım parametreleri. Tüm sayısal değerler mm. bu rakamın daha büyük bir sürümünü görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 5: Penetrasyon derinliği çalışmalarışeması. Kıkırdak eksültörleri (6 mm çapında x 1 mm kalınlık) ikiye bölündü ve 1-D difüzif taşıma kuyularının ortasına sabitlendi. Floresan etiketli TBM çözeltisi kıkırdağın yüzeysel bölgesi (SZ) ile temas halinde kuyunun yan tarafına eklendi. 1x PBS-PI kıkırdağın derin zonu (DZ) ile temas kuyunun yan eklendi. Difüzyondan sonra, kıkırdak kesiti (3 mm x 1 mm) konfokal mikroskopi ile görüntülendi. Bu rakam Vedadghavami ve ark.4 ve Bajpayee ve ark.3bu rakamın daha büyük bir sürümünü görmek için lütfen buraya tıklayınızdeğiştirilmiştir.
4. Kıkırdaktaki KBM'lerin denge dışı difüzyon hızı
- Özel olarak tasarlanmış taşıma odasının iki yarısı(Şekil 6)bir araya getirin ve odayı kapatın. Bir anahtar ile hazneyi sıkıca kapatmak için yıkama, somun ve cıvata kullanın.
NOT: Taşıma odası floresan okumalara müdahale etmeyecek şekilde yarı saydam olmalıdır. Bu protokolde kullanılan taşıma odaları polimetilmetakrilat (PMMA) yapılır. - 1x PBS 'de (her oda için 2 mL) 15 dk boyunca %0,5 w/v yağsız büyükbaş süt çözeltisi ile odanın iç alanını 15 dk boyunca katlayın ve CpC'lerin oda duvarlarına spesifik olmayan bağlanmasını önleyin. Daha sonra 1x PBS (her oda için 2 mL) ile odayı durulayın.
- Özel olarak tasarlanmış dilimleme armatürü(Şekil 2)ve jilet kullanarak, yüzeysel bölge dahil 500-800 μm kalınlığında 6 mm çapında kıkırdak ekstrplant (enine düzlem) dilim. Explant 1x PBS ile sulu tutun.
- Çekiç tahrikli ve dermal zımbakullanarak, Şekil 7'degösterildiği gibi kauçuk levhalardan contalar oluşturun.
- Her yarım taşıma odasını 1 büyük kauçuk conta, 1 PMMA kesici uç ve her biri 1 küçük kauçuk conta içerecek şekilde monte edin. Yüzeysel bölge yukarı oda bakan plastik eklemek kuyularında ekstrüzyon. Sandviç birlikte montaj tamamlamak ve sıkıca bir anahtar kullanarak vida iki yarısı(Şekil 7).
- Yukarı daki hazneyi 2 mL 1x PBS-PI ile doldurun ve yukarı akış odasından sıvı sızıntısı için aşağı akış odasını gözlemleyin. Sızıntı varsa, conta konumunu ve vidaların sıkılığını ayarlayarak hazneyi yeniden monte edin. Sızıntı yoksa, aşağı daki hazneyi 2 mL 1x PBS-PI ile doldurun.
- Yukarı ve aşağı odaları hem de bir mini karıştırma çubuğu ekleyin ve bir karıştırma plakası üzerinde oda yerleştirin. Spektrofotometreden gelen lazerin aşağı odanın merkezine doğru odaklandığı odayı hizalayın. Spektrofotometrenin sinyal alıcısı kısmını aşağı akış odasının arkasına yerleştirin (Şekil 8).
NOT: Spektrofotometrenin lazeri ve alıcısı floresan etiketli proteinden gelen sinyalleri heyecanlandırmak, yaslamak ve iletmek için uygun filtrelerle donatılmalıdır. Floresan sinyaline müdahaleden kaçınmak için deneme sırasında kara kutu kullanarak taşıma odasını ışıktan koruyun. Buharlaşmayı önlemek için odanın üzerine açıklıkları esnek filmle kapatmak en iyi uygulamadır. - Gerçek zamanlı akış aşağı floresan emisyon okumaları toplamak ve en az 5 dakika için istikrarlı bir sinyal sağlamak.
NOT: Alt bölmeden aliquots elde edilebilir ve bir plaka okuyucu kullanılarak floresan için değerlendirilebilir özel olarak tasarlanmış spektrofotometre veya yarı saydam taşıma odası mevcut değilse. - Pipet, floresan etiketlenmiş CpC'lerin önceden hesaplanmış bir stok çözeltisi hacmi, yukarı akış odası içinde 3 μM'lik son konsantrasyonu sağlamak için yukarı doğru odaya aktarır. Aşağı floresan sinyalini gözlemleyin ve solute transport'un eğimde sabit bir artışa ulaşmasını bekleyin.
NOT: Daha kalın bir kıkırdak ekstrektinde sabit duruma ulaşmak için daha uzun zaman gerekir. - Sabit duruma ulaşıldıktan sonra, yukarı akış odasından 20°L alın ve akış odasına ("başak testi") ekleyin.
NOT: Akıntının aşağısında bir artış gözlenecektir. Bu floresan okumaları ve TBM konsantrasyonu arasında korelasyon sağlayacaktır. - Gerçek zamanlı aşağı floresan okumaları toplayın.
Şekil 6: Özel olarak tasarlanmış non-denge difüzyon taşıma odası. PMMA non-denge difüzyon taşıma odasının tasarım parametreleri. Oda floresan okumaları müdahale etmeyecek şekilde yarı saydam olmalıdır. Tam taşıma odası, gösterilen fikstürün iki özdeş yarısından oluşuyordu. Haznenin yarısının hizalanmasını ve tamamen kapanmasını sağlamak için iki silindirik paslanmaz çelik pim (~2,94 mm çapında, ~18 mm uzunluğunda) gerekiyordu. 6-32 iplik vidaları için dört özdeş yuva vida sıkı montaj için haznenin her köşesinde yapılmıştır. Tüm sayısal değerler milimetre cinsinden sunulur. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 7: Denge olmayan difüzyon taşıma odasının montajı. Tasarım parametreleri (A) siyah PMMA kesici uçlar ve (B) büyük ve küçük kauçuk contalar. Kauçuk contaların kalınlığı, haznenin sıkı kapanmasını sağlayacak şekilde ayarlandı. Tüm sayısal değerler mm. (C) Şematik olarak, merkeze yerleştirilen kıkırdak ekstrandası ile taşıma odasının iki yarısı için montaj sırasını gösteren şematik olarak sunulur. SZ yukarı oda bakan kıkırdak yüzeysel bölge gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 8: Denge selfüzyon deneyleri şeması. Kıkırdak eksültöyörleri (6 mm çapında x 1 mm kalınlık) yukarı akım haznesine bakan yüzeysel yüzeyi ile taşıma odasının ortasına yerleştirildi. Odanın yukarı ve aşağı tarafları 1x PBS-PI ile dolduruldu ve mini bir karıştırma çubuğu kullanılarak karıştırıldı. Floresan okumaları toplamak için aşağı bölmeye doğru işaret edilen bir lazer ile floresan etiketli TBM çözeltisi yukarı bölmeye eklenmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Sonuçlar
Kıkırdak tarafından CpCs denge emilimi sonrasında, solute doku tarafından yukarı alındığında banyo floresan azalır. Ancak, son banyonun floresan değeri baş harfine benzer kalırsa, bu, en az çözünür alım Olmadığını gösterir. Solute alımıbaşka bir onay doku gözle görülür floresan boya rengi renk değiştirmiş olmasıdır. Kıkırdaktaki solutelerin kantitatif alımı floresan değerleri standart eğri kullanılarak konsantrasyona dönüştürüldükten sonra alım oranı (RU)kullanılarak belirlendi. İlk banyo konsantrasyonu (C
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tartışma
Burada açıklanan yöntem ve protokoller, negatif yüklü dokulara hedeflenen ilaç teslimatı alanında önemli. Bu dokularda bulunan negatif yüklü aggrecanların yoğunluğunun yüksek olması nedeniyle, bir bariyer oluşturularak ilaçların matrisin derinliklerinde bulunan hücresel hedef bölgelerine ulaşmasını engeller. Bu olağanüstü sorunu gidermek için, ilaçlar taşıma oranını artırabilir pozitif yüklü ilaç taşıyıcıları dahil etmek için değiştirilebilir, alım ve doku içinde ilaçların bağlanması1,<...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Açıklamalar
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.
Teşekkürler
Bu çalışma, W81XWH-17-1-0085 sözleşmesi kapsamında Kongre Tarafından Yönlendirilmiş Tıbbi Araştırma Programları (CDMRP) ve Ulusal Sağlık Enstitüsü R03 EB025903-1 aracılığıyla Amerika Birleşik Devletleri Savunma Bakanlığı tarafından finanse edilmiştir. AV, Northeastern Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dekan Bursu tarafından finanse edilmiştir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Malzemeler
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 316 Paslanmaz Çelik SAE Yıkayıcı | McMaster-Carr | 91950A044 | 5 numara vida boyutu için, 0.14 "ID, 0.312" OD |
| 96 Kuyulu Polistiren Plaka | Fisherbrand | 12566620 | Siyah |
| Akrilik Kalın Ölçer Levha | Reynolds Polimer | Yok | Denge dışı difüzyon ve 1-D difüzyon taşıma odası için |
| Antibiyotik-Antimikotik | Gibco | 15240062 | 100x |
| Sığır Kıkırdak | Araştırması 87 | N / A | 2-3 haftalık, femoropatellar oluk |
| Sığır Serumu Albümin Fisher | BioReagents | BP671-1 | |
| CPC + 14 | LifeTein | LT1524 | Özel tasarlanmış peptit |
| CPC + 20 | LifeTein | LT1525 | Özel tasarlanmış peptit |
| CPC + 8 | LifeTein | LT1523 | Özel tasarlanmış peptit |
| Hassas Görev Silecekleri | Kimberly-Clark Professional | 34155 | |
| Dermal Punch | MedBlades | MB5-1 | 3, 4 ve 6 mm |
| Ekonomi Düz Cam Mikroskop Slaytları | Fisherbrand | 12550A3 | |
| Düz Tabanlı Hücre Kültürü Plakaları | Corning Costar | 3595 | Şeffaf, 96 kuyulu |
| Esnek Sarma Filmi | Bemis Parafilm M Laboratuvar | 1337412 | |
| Altın Mühür Kapağı Cam | Elektron Mikroskobu Bilimleri | 6378701 | # 1.5, 18x18 mm |
| Çekiçle Çalışan Delgeç | McMaster-Carr | 3427A15 | 1/2" Çaplı |
| Çekiçle Tahrikli Delgeç | McMaster-Carr | 3427A19 | 3/4" Çaplı |
| Lazer | Chroma Teknolojisi | AT480/30m | Spektrofotometre Lazer Hafif |
| Düşük Mukavemetli Çelik Altıgen Somun | McMaster-Carr | 90480A007 | 6-32 Diş boyutu |
| LSM 700 Konfokal Mikroskop | Zeiss | LSM 700 | |
| Mikro Manyetik Karıştırma Çubukları | Bel-Art Spinbar | F37119-0007 | 7x2 mm |
| Çok Amaçlı Neopren Kauçuk Levha | McMaster-Carr | 1370N12 | 1/32 "Kalınlık |
| Yağsız Kurutulmuş Sığır Sütü | Sigma Aldrich | M7409 | |
| Petri Kabı | Chemglass Yaşam Bilimleri | CGN1802145 | 150 mm çaplı |
| Fosfat Tamponlu Tuzlu | Su Corning | 21-040-CMR | 1x |
| Plaka Çalkalayıcı | VWR | 89032-088 | |
| Proteaz İnhibitörleri | Thermo Scientific | A32953 | |
| Tıraş Bıçağı | Fisherbrand | 12640 | |
| R-Cast Akrilik İnce Ölçer Levha | Reynolds Polimer | N/A | Siyah taşıma haznesi ekleri |
| RTV Silikon | Loctite | 234323 | Epoksi, Aşındırıcı olmayan, şeffaf |
| Neşter | TedPella | 549-3 | #10, #11 bıçaklar |
| Sinyal Alıcısı | Chroma Teknolojisi | ET515lp | Spektrofotometre Lazer Sinyal Alıcısı Geçmeli |
| Kapaklı Mikrosantrifüj Tüpler | Eppendorf | 22363204 | 1,5 mL |
| Spatula | TedPella | 13508 | |
| Synergy H1 Mikroplaka Okuyucu | Biotek | H1M | |
| Çinko Kaplama Alaşımlı Çelik Soket Başlı Vida | McMaster-Carr | 90128A153 | 6-32 Diş boyutu, 1" Uzun |
Kaynaklar
- Bajpayee, A. G., Grodzinsky, A. J. Cartilage-targeting drug delivery: can electrostatic interactions help. Nature Reviews Rheumatology. 13 (3), 183-193 (2017).
- Maroudas, A. Transport of solutes through cartilage: permeability to large molecules. Journal of Anatomy. 122, Pt 2 335-347 (1976).
- Bajpayee, A. G., Wong, C. R., Bawendi, M. G., Frank, E. H., Grodzinsky, A. J. Avidin as a model for charge driven transport into cartilage and drug delivery for treating early stage post-traumatic osteoarthritis. Biomaterials. 35 (1), 538-549 (2014).
- Vedadghavami, A., et al. Cartilage penetrating cationic peptide carriers for applications in drug delivery to avascular negatively charged tissues. Acta Biomaterialia. 93, 258-269 (2019).
- Mehta, S., Akhtar, S., Porter, R. M., Önnerfjord, P., Bajpayee, A. G. Interleukin-1 receptor antagonist (IL-1Ra) is more effective in suppressing cytokine-induced catabolism in cartilage-synovium co-culture than in cartilage monoculture. Arthritis Research & Therapy. 21 (1), 238(2019).
- Vedadghavami, A., Zhang, C., Bajpayee, A. G. Overcoming negatively charged tissue barriers: Drug delivery using cationic peptides and proteins. Nano Today. 34, 100898(2020).
- Young, C. C., Vedadghavami, A., Bajpayee, A. G. Bioelectricity for Drug Delivery: The Promise of Cationic Therapeutics. Bioelectricity. , (2020).
- Felson, D. T. Osteoarthritis of the knee. New England Journal of Medicine. 354 (8), 841-848 (2006).
- Wieland, H. A., Michaelis, M., Kirschbaum, B. J., Rudolphi, K. A. Osteoarthritis - An untreatable disease. Nature Reviews Drug Discovery. 4 (4), 331-344 (2005).
- Martel-Pelletier, J. Pathophysiology of osteoarthritis. Osteoarthritis and Cartilage. 7 (4), 371-373 (1999).
- Sophia Fox, A. J., Bedi, A., Rodeo, S. A. The basic science of articular cartilage: Structure, composition, and function. Sports Health. 1 (6), 461-468 (2009).
- Chevalier, X., et al. Intraarticular injection of anakinra in osteoarthritis of the knee: A multicenter, randomized, double-blind, placebo-controlled study. Arthritis Care and Research. 61 (3), 344-352 (2009).
- Cohen, S. B., et al. A randomized, double-blind study of AMG 108 (a fully human monoclonal antibody to IL-1R1) in patients with osteoarthritis of the knee. Arthritis Research and Therapy. 13 (4), 125(2011).
- Evans, C. H., Kraus, V. B., Setton, L. A. Progress in intra-articular therapy. Nature Reviews Rheumatology. 10 (1), 11-22 (2014).
- He, T., et al. Multi-arm Avidin nano-construct for intra-cartilage delivery of small molecule drugs. Journal of Controlled Release. 318, 109-123 (2020).
- Bajpayee, A. G., Scheu, M., Grodzinsky, A. J., Porter, R. M. A rabbit model demonstrates the influence of cartilage thickness on intra-articular drug delivery and retention within cartilage. Journal of Orthopaedic Research. 33 (5), 660-667 (2015).
- Bajpayee, A. G., Quadir, M. A., Hammond, P. T., Grodzinsky, A. J. Charge based intra-cartilage delivery of single dose dexamethasone using Avidin nano-carriers suppresses cytokine-induced catabolism long term. Osteoarthritis and Cartilage. 24 (1), 71-81 (2016).
- Zhang, C., et al. Avidin-biotin technology to synthesize multi-arm nano-construct for drug delivery. MethodsX. , 100882(2020).
- Wagner, E. K., et al. Avidin grafted dextran nanostructure enables a month-long intra-discal retention. Scientific Reports. 10.1, 1-14 (2020).
- Troeberg, L., Nagase, H. Proteases involved in cartilage matrix degradation in osteoarthritis. Biochimica et Biophysica Acta - Proteins and Proteomics. 1824 (1), 133-145 (2012).
- Kirk, T. B., Wilson, A. S., Stachowiak, G. The effects of dehydration on the surface morphology of articular cartilage. Journal of Orthopaedic Rheumatology. 6 (2-3), 75-80 (1993).
- Ateshian, G. A., Maas, S., Weiss, J. A. Solute transport across a contact interface in deformable porous media. Journal of Biomechanics. 45 (6), 1023-1027 (2012).
- Arbabi, V., Pouran, B., Weinans, H., Zadpoor, A. A. Multiphasic modeling of charged solute transport across articular cartilage: Application of multi-zone finite-bath model. Journal of Biomechanics. 49 (9), 1510-1517 (2016).
- Arbabi, V., Pouran, B., Zadpoor, A. A., Weinans, H. An experimental and finite element protocol to investigate the transport of neutral and charged solutes across articular cartilage. Journal of Visualized Experiments. 2017 (122), (2017).
- Sampson, S. L., Sylvia, M., Fields, A. J. Effects of dynamic loading on solute transport through the human cartilage endplate. Journal of Biomechanics. 83, 273-279 (2019).
- Bajpayee, A. G., Scheu, M., Grodzinsky, A. J., Porter, R. M. Electrostatic interactions enable rapid penetration, enhanced uptake and retention of intra-articular injected avidin in rat knee joints. Journal of Orthopaedic Research : Official Publication of the Orthopaedic Research Society. 32 (8), 1044-1051 (2014).
- Bajpayee, A. G., et al. Sustained intra-cartilage delivery of low dose dexamethasone using a cationic carrier for treatment of post traumatic osteoarthritis. European Cells & Materials. 34, 341-364 (2017).
- Malda, J., et al. Of Mice, Men and Elephants: The Relation between Articular Cartilage Thickness and Body Mass. PLoS One. 8 (2), 57683(2013).
- Frisbie, D. D., Cross, M. W., McIlwraith, C. W. A comparative study of articular cartilage thickness in the stifle of animal species used in human pre-clinical studies compared to articular cartilage thickness in the human knee. Veterinary and Comparative Orthopaedics and Traumatology. 19 (3), 142-146 (2006).
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yeniden basım ve izinler
