This work was supported by the National Research Foundation (NRF-NRFF2011-01) and the National Medical Research Council (NMRC/CBRG/0005/2012).

1. הפקת קפסולות Sporopollenin Exine (שניות) מ ל clavatum נבגים הערה: תהליך החילוץ SEC כרוך אבקה דליקה (L. clavatum), חומצות מאכל חמות, וממסים דליקים, ולכן ציוד מתאים אישית מגן (משקפי מגן, מסיכת פנים, כפפות, חלוק מעבדה), הערכת סיכונים אושרו על שימוש, וסילוק כימיקלים על ידי אנשי מעבדה מוסמכים הם חיוניים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Spore Defatting <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן הגדרת ריפלוקס במנדף באמצעות מעבה זכוכית, מערכת זרימת מים, מים וכלי רחצה (איור 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשקול 100 גרם ל נבגי clavatum מבלי ליצור אבק הרחק מכל מקור הצתה. הערה: הנבגים משמשים כאן התקבלו מסחרי (ראה רשימת חומרים). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נבגים העברת לאט אל polytetrafluoroethylene 1 L (PTFE) בסיבוב הבקבוק התחתון עם מוט בחישה מגנטית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 500 מ&quot;ל אצטון כדי נבגים בבקבוק PTFE ולנער את הבקבוק בעדינות כדי ליצור השעיה הומוגנית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח את בקבוק PTFE במערכה באמבט מים ב 50 ° C ולהתחבר קבל ריפלוקס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע refluxing אצטון במשך 6 שעות עם ערבוב ב 200 סל&quot;ד ולאחר מכן להתקרר ב RT. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סנן את ההשעיה באמצעות נייר סינון תחת ואקום לאסוף את נבגי נטול שומן בצלחות פטרי זכוכית גדול (15 ס&quot;מ קוטר). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייבש את הנבגים בטמפרטורת חדר (במנדף) על ידי כיסוי ברדיד אלומיניום עם חורים לאידוי ממס. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Acidolysis <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כן 85% (v / v) חומצה זרחתית עם יונים (DI) מים ולהעביר נבגים יבשים נטולי שומן בבקבוק 1 ליטר PTFE. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 500 מיליליטר של חומצה זרחתית (85% v / v) את הנבגים נטולי שומן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח את בקבוק PTFE ב סט באמבט מים ב 70 ° C ולהתחבר קבל ריפלוקס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע refluxing העדין (70 מעלות צלזיוס) בחומצה זרחתית במשך 30 שעות ולאחר מכן לאפשרמגניב בטמפרטורת החדר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לדלל את ההשעיה באמצעות 500 מ&quot;ל מים חמים DI לאסוף את SEC שניות על ידי סינון ואקום באמצעות נייר סינון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעביר את השניות כדי כוס זכוכית 3 L לבצע סדרה של כביסות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כביסת SEC <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח את כוס זכוכית 3 L המכילה SEC שניות במנדף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 800 מיליליטר חם (50 מעלות צלזיוס) מים די אל SEC השני עם ערבוב עדין במשך 10 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סנן את ההשעיה באמצעות נייר סינון וכן הגדרת סינון ואקום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אסוף את SEC השניות בכוס 3 L זכוכית נקיה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 1.3.1. עד 1.3.4. חמש פעמים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 600 מיליליטר חם (45 מעלות צלזיוס) אצטון אל SEC השני עם ערבוב עדין במשך 10 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אסוף את SEC השניות על ידי סינון תחת ואקום ולהעביר את השניות כדי מבחנת 3 L זכוכית נקיה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 1.3.6. ו 1.3.7. באמצעות 600 מ&quot;ל חם (50 ° C) 2 חומצה הידרוכלורית M. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 1.3.6. ו 1.3.7. באמצעות 600 מ&quot;ל הוt (50 ° C) 2 M נתרן הידרוקסידי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 1.3.1 ו 1.3.4 שמונה פעמים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 1.3.6. ו 1.3.7. באמצעות 600 מ&quot;ל חם אצטון (45 מעלות צלזיוס). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 1.3.6. ו 1.3.7. באמצעות 600 מ&quot;ל חם אתנול (45 מעלות צלזיוס). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 1.3.6. ו 1.3.7. באמצעות 800 מ&quot;ל חם (50 מעלות צלזיוס) מים די. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעביר את SEC שניות הנקיות לשש צלחות פטרי זכוכית גדולות ויבשות במנדף ב RT למשך 24 שעות כדי להסיר את כל תכולת המים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יבש את SEC שניות בתנור ואקום ב 60 ° C ו 1 mbar ואקום במשך 10 שעות או עד משקל קבוע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אסוף את SEC השניות היבשות להעביר בקבוק פוליפרופילן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אחסן את SEC השנייה בארון יבש. </li></ol></li></ol> .2 אפיון SEC השני <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ביצוע ניתוח מיקרוסקופי אלקטרונים סורק 41 באמצעות נבגים SEC שניות המיוצר בשלבים שונים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע ניתוח יסודי 41 באמצעות נבגים SEC שניות המיוצר בשלבים שונים. Dר&quot;י כל הדגימות ב 60 מעלות צלזיוס במשך שעה 1 לפחות לפני ניתוח יסודות ולחשב את תכולת החלבון באמצעות חנקן אחוזים עם מקדם הכפלה של 6.25. 11 להשיג תוצאות באמצעות מדידות בשלושה עותקים עבור כל דגימה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנהל נכסי ניתוח micromeritic באמצעות נתח חלקיק תמונה דינמי. 41 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סרוק מעובד, מעובדים SEC שניות FITC-BSA טעונים באמצעות מיקרוסקופ סריקת לייזר confocal. 41 </li></ol> 3. Encapsulation Biomacromolecule ידי טכניקה טוען אבק <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן 1.2 מ&quot;ל של 125 מ&quot;ג / אלבומין בסרום שור מ&quot;ל פתרון (BSA) באמצעות DI מים והעברת צינור פוליפרופילן 50 מ&quot;ל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשקול 150 מ&quot;ג של SEC השנייה ולהעביר את פתרון BSA. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> וורטקס הצינור במשך 10 דקות כדי ליצור תמיסה הומוגנית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מכסים את הצינור באמצעות מסנן נייר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעבירים את הצינור בבקבוק מייבש להקפיא ויבש למשך 4 שעות עם ואקום ב 1 mbar. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע שלבים 3.13.5. במשך שלוש קבוצות עצמאיות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אסוף את SEC שניות BSA טעון ולהסיר את agglomerates באמצעות ובמכתש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעבירים את SEC שניות BSA טעונים לצינור 50 מ&quot;ל ולהוסיף מים 2 מ&quot;ל DI להסיר את BSA שיורית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אסוף את SEC שניות על ידי צנטריפוגה ב 4,704 XG במשך 5 דקות וזורקים supernatant. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על כביסה עם DI מים פעם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מכסים את הצינור המכיל SEC שניות טעון BSA באמצעות נייר סינון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעביר את השניות כדי במקפיא (-20 ° C) ולהקפיא עבור שעה 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להקפיא לייבש את SEC שניות למשך 24 שעות ולאחסן במקפיא עד אפיון נוסף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את SEC שניות פלצבו ללא BSA באותו אופן כמו צעדים 3.1. כדי 3.13. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את SEC שניות FITC-BSA טעון באותו אופן כמו צעדים 3.1. כדי 3.13. </li></ol> 4. קביעת יעילות Encapsulation <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשקול 5 מ&quot;ג של SEC שניות BSA-טעון 2 מ&quot;ל צינורות פוליפרופילן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 1.4 מ&quot;ל phosphate שנאגר מלוחים pH 7.4 (PBS) ו מערבולת למשך 5 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Probe sonicate ההשעיה ב משרעת 40% במשך 3 מחזורים של 10 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סנן את הפתרון באמצעות מסנן 0.45 מיקרומטר polyethersulfone (PES). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע אותו נוהל כמו בצעדים 4.1. ל -4.4. באמצעות SEC שניות פלצבו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את הספיגה ב 280 ננומטר באמצעות פלצבו כמו ריק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לכמת את כמות BSA במארז באמצעות עקומת סטנדרט BSA (200 עד 1,000 מיקרוגרם / מ&quot;ל) ב PBS. 42 </li></ol>

<ol>
	<li>Paunov, V. N., Mackenzie, G., Stoyanov, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sporopollenin+micro-reactors+for+in-situ+preparation,+encapsulation+and+targeted+delivery+of+active+components.">Sporopollenin micro-reactors for in-situ preparation, encapsulation and targeted delivery of active components.</a> J. Mater. Chem. 17 (7), 609-612 (2007).</li><li>Barrier, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Physical and chemical properties of sporopollenin exine particles. Doctoral dissertation thesis. , (2008).</li><li>Beckett, S. T., Atkin, S. L., Mackenzie, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dosage+Form.">Dosage Form.</a> US Patent. , (2009).</li><li>Lorch, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MRI+contrast+agent+delivery+using+spore+capsules:+controlled+release+in+blood+plasma.">MRI contrast agent delivery using spore capsules: controlled release in blood plasma.</a> Chem. Comm. (42), 6442-6444 (2009).</li><li>Wakil, A., Mackenzie, G., Diego-Taboada, A., Bell, J. G., Atkin, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+bioavailability+of+eicosapentaenoic+acid+from+fish+oil+after+encapsulation+within+plant+spore+exines+as+microcapsules.">Enhanced bioavailability of eicosapentaenoic acid from fish oil after encapsulation within plant spore exines as microcapsules.</a> Lipids. 45 (7), 645-649 (2010).</li><li>Barrier, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sporopollenin+exines:+A+novel+natural+taste+masking+material.">Sporopollenin exines: A novel natural taste masking material.</a> LWT-Food Sci. Technol. 43 (1), 73-76 (2010).</li><li>Barrier, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Viability+of+plant+spore+exine+capsules+for+microencapsulation.">Viability of plant spore exine capsules for microencapsulation.</a> J. Mater. Chem. 21 (4), 975-981 (2011).</li><li>Hamad, S. A., Dyab, A. F., Stoyanov, S. D., Paunov, V. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Encapsulation+of+living+cells+into+sporopollenin+microcapsules.">Encapsulation of living cells into sporopollenin microcapsules.</a> J. Mater. Chem. 21 (44), 18018-18023 (2011).</li><li>Diego-Taboada, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sequestration+of+edible+oil+from+emulsions+using+new+single+and+double+layered+microcapsules+from+plant+spores.">Sequestration of edible oil from emulsions using new single and double layered microcapsules from plant spores.</a> J. Mater. Chem. 22 (19), 9767-9773 (2012).</li><li>Diego-Taboada, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+free+microcapsules+obtained+from+plant+spores+as+a+model+for+drug+delivery:+Ibuprofen+encapsulation,+release+and+taste.">Protein free microcapsules obtained from plant spores as a model for drug delivery: Ibuprofen encapsulation, release and taste.</a> Mater. Chem. B. 1 (5), 707-713 (2013).</li><li>Atwe, S. U., Ma, Y., Gill, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pollen+grains+for+oral+vaccination.">Pollen grains for oral vaccination.</a> J. Control. Release. 194, 45-52 (2014).</li><li>Mackenzie, G., Beckett, S., Atkin, S., Diego-Taboada, A., Gaonkar, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ch+24.">Ch 24.</a> Microencapsulation in the Food Industry: A Practical Implementation Guide. , 283-297 (2014).</li><li>Diego-Taboada, A., Beckett, S. T., Atkin, S. L., Mackenzie, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hollow+Pollen+Shells+to+Enhance+Drug+Delivery.">Hollow Pollen Shells to Enhance Drug Delivery.</a> Pharmaceutics. 6 (1), 80-96 (2014).</li><li>Ma, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+a+novel+rape+pollen+shell+microencapsulation+and+its+use+for+protein+adsorption+and+pH-controlled+release.">Preparation of a novel rape pollen shell microencapsulation and its use for protein adsorption and pH-controlled release.</a> J. Microencapsul. 31 (7), 667-673 (2014).</li><li>Archibald, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+does+iron+interact+with+sporopollenin+exine+capsules?+An+X-ray+absorption+study+including+microfocus+XANES+and+XRF+imaging.">How does iron interact with sporopollenin exine capsules? An X-ray absorption study including microfocus XANES and XRF imaging.</a> J. Mater. Chem. B. 2 (8), 945-959 (2014).</li><li>Southworth, D., et al., Blackmore, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ch+10.">Ch 10.</a> Microspores Evolution and Ontogeny: Evolution and Ontogeny. , 193-212 (2013).</li><li>Stanley, R. G., Linskens, H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Pollen: Biology, Biochemistry, Management. , 307 (1974).</li><li>Ariizumi, T., Toriyama, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+regulation+of+sporopollenin+synthesis+and+pollen+exine+development.">Genetic regulation of sporopollenin synthesis and pollen exine development.</a> Annu. Rev. Plant Biol. 62, 437-460 (2011).</li><li>Mundargi, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Natural+Sunflower+Pollen+as+a+Drug+Delivery+Vehicle.">Natural Sunflower Pollen as a Drug Delivery Vehicle.</a> Small. 12 (9), 1167-1173 (2015).</li><li>Mundargi, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lycopodium+Spores:+A+Naturally+Manufactured,+Superrobust+Biomaterial+for+Drug+Delivery.">Lycopodium Spores: A Naturally Manufactured, Superrobust Biomaterial for Drug Delivery.</a> Adv. Funct. Mater. 26 (4), 487-497 (2015).</li><li>Beckett, S. T., Atkin, S. L., Mackenzie, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Topical+Formulations+Containing+Sporopollenin.">Topical Formulations Containing Sporopollenin.</a> US Patent. , (2007).</li><li>Zetzsche, F., Huggler, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Untersuchungen+&#252;ber+die+Membran+der+Sporen+und+Pollen+I.+1.+Lycopodium+clavatum+L.">Untersuchungen &#252;ber die Membran der Sporen und Pollen I. 1. Lycopodium clavatum L.</a> Liebigs Ann. Chem. 461 (1), 89-109 (1928).</li><li>Zetschke, F., Kaelin, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Untersuchungen+&#252;ber+die+membran+der+sporen+und+pollen+v.+4.+Zur+autoxydation+der+sporopollenine.">Untersuchungen &#252;ber die membran der sporen und pollen v. 4. Zur autoxydation der sporopollenine.</a> Helv. Chim. Acta. 14 (1), 517-519 (1931).</li><li>Zetzsche, F., Vicari, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Untersuchungen+&#252;ber+die+Membran+der+Sporen+und+Pollen+III.+2.+Picea+orientalis+Pinus+silvestris+L.,+Corylus+Avellana+L.">Untersuchungen &#252;ber die Membran der Sporen und Pollen III. 2. Picea orientalis Pinus silvestris L., Corylus Avellana L.</a> Helv. Chim. Acta. 14 (1), 62-67 (1931).</li><li>Zetzsche, F., Kalt, P., Liechti, J., Ziegler, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zur+Konstitution+des+Lycopodium-Sporonins,+des+Tasmanins+und+des+Lange-Sporonins.+XI.+Mitteilung+&#252;ber+die+Membran+der+Sporen+und+Pollen.">Zur Konstitution des Lycopodium-Sporonins, des Tasmanins und des Lange-Sporonins. XI. Mitteilung &#252;ber die Membran der Sporen und Pollen.</a> Journal f&#252;r Praktische Chemie. 148 (9-10), 267-286 (1937).</li><li>Shaw, G., Yeadon, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+studies+on+the+constitution+of+some+pollen+and+spore+membranes.">Chemical studies on the constitution of some pollen and spore membranes.</a> Grana. 5 (2), 247-252 (1964).</li><li>Shaw, G., Yeadon, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+studies+on+the+constitution+of+some+pollen+and+spore+membranes.">Chemical studies on the constitution of some pollen and spore membranes.</a> J. Chem. Soc. C Org. , 16-22 (1966).</li><li>Dom&#236;nguez, E., Mercado, J. A., Quesada, M. A., Heredia, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pollen+sporopollenin:+degradation+and+structural+elucidation.">Pollen sporopollenin: degradation and structural elucidation.</a> Sex. Plant Reprod. 12 (3), 171-178 (1999).</li><li>Mundargi, R. C., Tan, E. L., Seo, J., Cho, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Encapsulation+and+controlled+release+formulations+of+5-fluorouracil+from+natural+Lycopodium+clavatum+spores.">Encapsulation and controlled release formulations of 5-fluorouracil from natural Lycopodium clavatum spores.</a> J. Ind. Eng. Chem. 36, 102-108 (2016).</li><li>Orhan, I., K&#252;peli, E., &#350;ener, B., Yesilada, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Appraisal+of+anti-inflammatory+potential+of+the+clubmoss,+Lycopodium+clavatum+L.">Appraisal of anti-inflammatory potential of the clubmoss, Lycopodium clavatum L.</a> J. Ethnopharmacol. 109 (1), 146-150 (2007).</li><li>Baytop, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Therapy with medicinal plants in Turkey. , 334-335 (1999).</li><li>Pathak, S., Banerjee, A., Paul, S., Khuda-Bukhsh, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protective+potentials+of+a+plant+extract+(Lycopodium+clavatum)+on+mice+chronically+fed+hepato-carcinogens.">Protective potentials of a plant extract (Lycopodium clavatum) on mice chronically fed hepato-carcinogens.</a> Indian J. Exp. Biol. 47 (7), 602-607 (2009).</li><li>Ma, X., Gang, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+lycopodium+alkaloids.">The lycopodium alkaloids.</a> Nat. Prod. Rep. 21 (6), 752-772 (2004).</li><li>Bishayee, K., Chakraborty, D., Ghosh, S., Boujedaini, N., Khuda-Bukhsh, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lycopodine+triggers+apoptosis+by+modulating+5-lipoxygenase,+and+depolarizing+mitochondrial+membrane+potential+in+androgen+sensitive+and+refractory+prostate+cancer+cells+without+modulating+p53+activity:+signaling+cascade+and+drug-DNA+interaction.">Lycopodine triggers apoptosis by modulating 5-lipoxygenase, and depolarizing mitochondrial membrane potential in androgen sensitive and refractory prostate cancer cells without modulating p53 activity: signaling cascade and drug-DNA interaction.</a> Eur. J. Pharmacol. 698 (1), 110-121 (2013).</li><li>Durdun, C., Papuc, C., Crivineanu, M., Nicorescu, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antioxidant+potential+of+Lycopodium+clavatum+and+Cnicus+benedictus+hydroethanolic+extracts+on+stressed+mice.">Antioxidant potential of Lycopodium clavatum and Cnicus benedictus hydroethanolic extracts on stressed mice.</a> Scientific Works-University of Agronomical Sciences and Veterinary Medicine, Bucharest Series C, Veterinary Medicine. 57 (3), 61-68 (2011).</li><li>Banerjee, J., Biswas, S., Madhu, N. R., Karmakar, S. R., Biswas, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+better+understanding+of+pharmacological+activities+and+uses+of+phytochemicals+of+Lycopodium+clavatum:+A+review.">A better understanding of pharmacological activities and uses of phytochemicals of Lycopodium clavatum: A review.</a> J. Pharmacogn. Phytochem. 3 (1), 207-210 (2014).</li><li>Mundargi, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extraction+of+sporopollenin+exine+capsules+from+sunflower+pollen+grains.">Extraction of sporopollenin exine capsules from sunflower pollen grains.</a> RSC Adv. 6 (20), 16533-16539 (2016).</li><li>Mathias, P. M., Chen, C. C., Walters, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+Polyethylene+Fractionation+Using+the+Statistical+Associating+Fluid+Theory.">Modeling Polyethylene Fractionation Using the Statistical Associating Fluid Theory.</a> , (2000).</li><li>El-Bayaa, A., Badawy, N., Gamal, A., Zidan, I., Mowafy, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Purification+of+wet+process+phosphoric+acid+by+decreasing+iron+and+uranium+using+white+silica+sand.">Purification of wet process phosphoric acid by decreasing iron and uranium using white silica sand.</a> J. Hazar. Mater. 190 (1), 324-329 (2011).</li><li>Carr, J., Zhang, L., Davis, M., Ravishankar, S., Flieg, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scale+Controlling+Chemical+Additives+for+Phosphoric+Acid+Production+Plants.">Scale Controlling Chemical Additives for Phosphoric Acid Production Plants.</a> Procedia Engineering. 83, 233-242 (2014).</li><li>Mundargi, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eco-friendly+streamlined+process+for+sporopollenin+exine+capsule+extraction.">Eco-friendly streamlined process for sporopollenin exine capsule extraction.</a> Sci. Rep. 6, 1-14 (2016).</li><li>Smith, B. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Fundamentals of Fourier transform infrared spectroscopy. , 182 (2011).</li></ol>

החוקרים אין לי מה לחשוף.

בעבודה זו, ניתוח שיטתי של מיצוי SEC מ ל נבגי clavatum מוצגים ו מהדוח עולה כי אפשר לייצר קפסולות באיכות גבוהות תוך השגה גם התייעלות משמעותית של הפרוטוקול נפוץ קיים. 11 בניגוד לפרוטוקול הקיים המחייבת טמפרטורת תהליך גבוה (180 מעלות צלזיוס) משך תהליך ארוך (7 ימים), <s...

יש עניין משמעותי בכמוסות צמחיות טבעיות המתקבלות נבגי צמח פריחה לשימוש ביישומי מיקרואנקפסולציה. 1-15 בטבע, נבגים ואבקה לספק הגנה לחומרים גנטיים רגישים מפני תנאים סביבתיים קשים. המבנה הבסיסי של נבגי צמח ואבקה בדרך כלל כולל שכבת מעטפת חיצונית (exine), שכבת קליפה פנימית (intine), וחומר ציטופלסמית הפנימי. Exine מורכבת biopolymer חזק מבחינה כימית 1,9,10,13,16 המכונה sporopollenin ואת intine מורכבת בעיקר של חומרים מתאית. 16-18 קפסולות ריקות יכולות להיות מבודדות על ידי תהליכים שונים 7,9 להסרת חומר cytoplasmic חלבונים,, ושכבת intine. 2,12,16 אלה כמוסים exine sporopollenin (שניות) לספק חלופה איכותית encapsulants הסינטטי עקב התפלגות גודל הצרה שלהם ומורפולוגיה אחידה. 7,9,13,19,20פיתוח של תהליכים סטנדרטיים להשיג secs from מיני צמחים שונים, כגון Lycopodium clavatum, ופותח את האפשרות עבור מגוון רחב של יישומים מיקרואנקפסולציה בתחומי אספקת סמים, מזון ומוצרי קוסמטיקה. 6,10-13,21 על מנת לקבל שניות, החוקרים טיפלו הראשונה נבגים ואבקה עם ממיסים אורגניים refluxed בתמיסות בסיסיות להסיר תוכן cytoplasmic. 22-25 עם זאת, המבנה כמוסה הנותרים נקבע עדיין להכיל את שכבת intine מתאית. כדי להסיר את זה, חוקרים בחנו את השימוש בעיבוד הידרוליזה חומצית ממושך באמצעות חומצה הידרוכלורית, חומצה גופרתית חמה, או חומצה זרחתית חמה על פני כמה ימים, 22-25 עם חומצה זרחתית היא השיטה המועדפת של הסרת intine SEC. 2 עם זאת, מתמשך מחקר לאורך השנים הראה כי נבגי פריחה שונים יש דרגות שונות של חוסן אל הקשה עיבוד אותיthods נפוץ. 26,27 חלק נבגי פריחת מפורקים לחלוטין ולאבד את כל השלמות המבנית בתמיסות בסיסיות חזקות, או ניזוק בכבדות בפתרונות חומצי חזקים. 16 ההשתנות בתגובת SEC לתנאי טיפול בשל שינויים קלים הכימי מבנה ומורפולוגיה exine של חומר sporopollenin exine בין מינים. 28 לאור ההשתנות באיתנות קפסולות exine sporopollenin (שניות), יש צורך לייעל את תנאי עיבוד עבור כל מין של נבג ואבקה. נבגי צמח מן המין L. clavatum הפך המקור היחיד למד הנרחב ביותר של שניות. מוצע כי זה נובע בעיקר בזמינותו הנפוצה, בעלות נמוכה, monodispersity, וחוסנם כימי 9,29 הנבגים ניתן לקצור בקלות להכיל תוכן sporoplasmic בצורת קבוצות של 1 -. 2 מיקרומטר אברונים הסלולר בiomolecules. 11 ל נבגי clavatum שמשו כחומר סיכת אבקה טבעית, 30,31 בסיס תמרוקים, 30 ו בצמח מרפא 32-36 עבור מגוון רחב של יישומים רפואיים. SEC שניות המתקבל L. clavatum הוכח להיות עמיד יותר עיבוד מאשר SEC שניות ממינים אחרים של נבגים ואבקה. 2 לאחר עיבוד, SEC השניות וכתוצאה הוכחו לשמור מבני microridge המורכבים שלהם ואחידות מורפולוגיים גבוהה תוך מתן חלל פנימי גדול אנקפסולציה. 7 מחקרים מצביעים על כך ל SEC שניות clavatum יכולה לשמש עבור אנקפסולציה של תרופות, 10,13 חיסונים, 11 חלבונים, 7,14 תאים, 8 שמנים, 5-7,9 ותוספי מזון. 5-15 יעילות טעינת SEC נצפתה הן גבוהה יחסית בהשוואה קונבנציונלית חומרי אנקפסולציה. 7 יש גם מספר יתרונות דיווחאנקפסולציה SEC כגון היכולת להסוות טעמים, 6,10 ו לספק מידה מסוימת של הגנה טבעית מפני חמצון. 12 המחקרים הקיימים, שיטת החילוץ SEC הנפוץ ביותר עבור L. clavatum מבוססת על ארבעה שלבים עיקריים. שלב ראשון הוא refluxing ממס אצטון עד 12 שעות ב 50 ° C עד defat הנבגים. 11 שלב שני הוא refluxing אלקליין הידרוקסיד אשלגן 6% לתקופה של עד 12 שעות ב 120 ° C כדי להסיר ציטופלסמית וחומרים חלבוניים. 11 שלב שלוש הוא refluxing חומצה חומצה זרחתית 85% לתקופה של עד 7 ימים בחום של 180 מעלות כדי להסיר את החומר intine מתאית. 11 שלב רביעי הוא תהליך הכביסה מקיף באמצעות מים, ממיסים, חומצות, בסיסים כדי להסיר את כל החומר הנותר הלא exine ושאריות כימיות. המטרות העיקריות של מיצוי SEC ביחס ליישומים אנקפסולציה הן לייצר קפסולות אשר ריקות של חומר cytoplasmic, חינם הלוך ושובמ חלבונים אלרגניים פוטנציאלי, שלמים מורפולוגית. 2,37 עם זאת, מנקודת מבט ייצור תעשייתי, זה חשוב גם לקחת בחשבון גורמים כלכליים וסביבתיים נוספים, כגון, התייעלות אנרגטית, משך ייצור, בטיחות, ופסולת שהתקבלה. באשר ליעילות אנרגיה, הוא טמפרטורות גבוהות זמני עיבוד ארוכים משפיעים על מחירי ייצור, כמו גם טביעת רגל סביבתית. משך ייצור וזמן אספקה ​​הם גורמים מרכזיים המשפיעים רווחי עיבוד. דאגה מיוחדת היא עיבוד חומצה זרחתית בטמפרטורה גבוהה מגדילה בעיות בטיחות ידוע לגרום דרוג מאכל אשר מוביל עליות משמעותיות תחזוקת תשתית עיכובים בזמני הביצוע אצווה. 38-40 במידת האפשר, צמצום מספר הצעדים הנדרשים עלול להוביל כדי לצמצם את הפסולת המיוצרת באופן משמעותי. עם זאת, נפוץ תהליך ארבעה שלבים של L. מיצוי clavatum SEC יש פשוט evolved מעשרות שנים של מחקר צופה אופטימיזציה תהליך בפועל מעט. לאחרונה, Mundargi et al., 41 תרם תרומה משמעותית העבודה השוטפת בתחום זה על ידי הערכה שיטתית ואופטימיזציה אחת טכניקות חילוץ SEC הנפוצות ביותר שדווחו. בחלק הראשון של מחקר זה: defatting נבג מודגם ניצול עיבוד אצטון על 50 מעלות צלזיוס במשך 6 שעות; sporoplasm ונהלי intine הסרת מודגמות ניצול עיבוד חומצה זרחתית 85% ב 70 מעלות צלזיוס למשך 30 שעות; כביסה נרחבת עם מים, ממסים, חומצה, בסיס משמשת כדי להדגים את הסרת תוכן sporoplasmic שיורית; ייבוש SEC מודגם ניצול ייבוש הסעה וייבוש ואקום תנור. בחלק השלישי, טעינת ואקום SEC מודגם ניצול טעינת ואקום של חלבון המודל, אלבומין בסרום שור (BSA), ואחריו BSA טעון-SEC כביסה lyophilization. בקטע הרביעי, determination של יעילות אנקפסולציה BSA מודגם ניצול צנטריפוגה, לחקור sonication, ו- UV / Vis ספקטרומטריית.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="894">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Lycopodium clavatum spores (s-type)</td>
			<td style="width:235px;">Sigma</td>
			<td style="width:171px;">19108-500G-F</td>
			<td style="width:171px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Bovine serum albumin</td>
			<td style="width:235px;">Sigma</td>
			<td>A2153-50G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">FITC-conjugated BSA</td>
			<td style="width:235px;">Sigma</td>
			<td style="width:171px;">A9771-250MG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Phosphoric acid (85 % w/v)</td>
			<td style="width:235px;">Sigma</td>
			<td style="width:171px;">438081-2.5L&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Hydrochloric acid</td>
			<td style="width:235px;">Sigma</td>
			<td style="width:171px;">V800202&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Sodium hydroxide</td>
			<td style="width:235px;">Sigma</td>
			<td style="width:171px;">S5881-1KG&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Acetone</td>
			<td style="width:235px;">Sigma</td>
			<td style="width:171px;">V800022</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Ethanol</td>
			<td style="width:235px;">AcME&#160;</td>
			<td style="width:171px;">C000356</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Deionized water</td>
			<td style="width:235px;">Millipore purified water&#160;</td>
			<td style="width:171px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:319px;">Qualitative filter paper (grade No. 1, cotton cellulose)</td>
			<td style="width:235px;"></td>
			<td style="width:171px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Polystyrene microspheres (50 &#177; 1 &#181;m)&#160;</td>
			<td style="width:235px;">Thermoscientific (CA, USA)</td>
			<td style="width:171px;">4250A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Vectashield&#160;</td>
			<td style="width:235px;">Vector labs (CA, USA)</td>
			<td style="width:171px;">H-1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:319px;">Sticky-slides, D 263 M Schott glass, No.1.5H (170 &#956;m, 25 mm x 75 mm) unsterile glass slide</td>
			<td style="width:235px;">Ibidi GmbH (Munich, Germany)</td>
			<td style="width:171px;">10812</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Commercial Lycopodium SECs (L-type)</td>
			<td style="width:235px;">Polysciences, Inc. (PA, USA)</td>
			<td style="width:171px;">16867-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Heating plates</td>
			<td style="width:235px;">IKA, Germany</td>
			<td style="width:171px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Scanning electron microscope</td>
			<td style="width:235px;">Jeol, Japan</td>
			<td style="width:171px;">&#160;JFC-1600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Elemental analyzer&#160;</td>
			<td style="width:235px;">Elementar, Germany</td>
			<td style="width:171px;">VarioEL III</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">FlowCam: The benchtop system</td>
			<td style="width:235px;">Fluid Imaging Technologies, USA</td>
			<td>FlowCamVS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Confocal laser scanning microscope</td>
			<td style="width:235px;">Carl Zeiss, Germany</td>
			<td style="width:171px;">LSM710</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">Freeze dryer</td>
			<td>Labconco, USA&#160;</td>
			<td style="width:171px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:319px;">UV Spectrometer</td>
			<td>Boeco, Germany</td>
			<td style="width:171px;">S220</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

extraction of plant-based capsules for microencapsulation applications

Microcapsules נגזר נבגים על בסיס צמחי או אבקה לספק פלטפורמה איתנה עבור מגוון רחב של יישומים מיקרואנקפסולציה. קפסולות exine Sporopollenin (שניות) מתקבלות כאשר נבגים או אבקת מעובדים כדי להסיר את תוכן sporoplasmic הפנימי. Microcapsules החלול וכתוצאה להפגין רמה גבוהה של אחידות micromeritic ולשמר תכונות microstructural מורכבים קשורים מיני צמחים בפרט. בזאת, אנחנו מדגימים תהליך יעיל לייצור secs from נבגים clavatum Lycopodium ועבור והעמסת תרכובות הידרופיליות לתוך SEC שניות אלה. הליך בידוד SEC הנוכחי עבר אופטימיזציה לאחרונה כדי להפחית את דרישות העיבוד משמעותי אשר משמשות כמקובל בבידוד SEC, ועל מנת להבטיח את הייצור של microcapsules ללא פגע. טבעי L. נבגי clavatum הם נטולי שומן עם אצטון, שטופלו בחומצה זרחתית, ורחצו נרחבים כדי להסיר sporoplasmiתוכן ג. לאחר אצטון defatting, צעד עיבוד בודד באמצעות 85% חומצה זרחתית הוכח להסיר את כל התוכן sporoplasmic. על ידי הגבלת זמן עיבוד החומצה ל -30 שעות, אפשר לבודד SEC שניות נקיות ולהימנע שבירת SEC, אשר הוכחה להתרחש עם זמן עיבוד ממושך. כביסה נרחבת עם מים, לדלל חומצות, בסיסים לדלל, וממסים מבטיחים כי כל שאריות החומר כימי sporoplasmic יוסרו כראוי. הטכניקה טעינת ואקום הוא מנוצל כדי לטעון חלבון מודל (שור סרום אלבומין) כמתחם הידרופילי נציג. טעינת אבק מספקת טכניקה פשוטה לטעון תרכובות שונות ללא צורך ממסים קשים או כימיקלים לא רצויים אשר נדרשים לעתים קרובות בפרוטוקולים מיקרואנקפסולציה אחרים. מבוסס על פרוטוקולי בידוד וטעינה אלה, SEC שניות לספק חומר מבטיח לשימוש במגוון רחב של יישומי מיקרואנקפסולציה, כגון, תרופות, מזון, קוסמטיקה, לדרבן טיפוח אישיucts.

תהליך הפקה יעיל עבור קפסולות Sporopollenin Exine L. מיצוי clavatum SEC הושג על ידי שלושה שלבים עיקריים: (1) Defatting באמצעות אצטון; (2) Acidolysis באמצעות חומצה זרחתית 85% (V / V); ו (3) שטיפת SEC נרחבת באמצעות ...

Watch this Scientific Journal Video about Extraction of Plant-based Capsules for Microencapsulation Applications at JoVE.com

Extraction of Plant-based Capsules for Microencapsulation Applications

כתב יד פרוטוקול / זה מתאר תהליך יעיל לייצור קפסולות exine sporopollenin (שניות) מ נבגי clavatum Lycopodium ועבור והעמסת תרכובות הידרופיליות לתוך SEC שניות אלה.

הפקת קפסולות צמחית עבור יישומי מיקרואנקפסולציה

Microcapsules derived from plant-based spores or pollen provide a robust platform for a diverse range of microencapsulation applications. Sporopollenin ...

extraction-of-plant-based-capsules-for-microencapsulation-applications

Research

JoVE Journal

Bioengineering

11.9K Views.  Nanyang Technological University.  כתב יד פרוטוקול / זה מתאר תהליך יעיל לייצור קפסולות exine sporopollenin (שניות) מ נבגי clavatum Lycopodium ועבור והעמסת תרכובות הידרופיליות לתוך SEC שניות אלה. 

Video: Extraction of Plant-based Capsules for Microencapsulation Applications

Preparation of 3D Fibrin Scaffolds for Stem Cell Culture Applications

Stem cells are found in naturally occurring 3D microenvironments in vivo, which are often referred to as the stem cell niche 1. Culturing stem cells inside of 3D biomaterial scaffolds provides a way to accurately mimic these microenvironments, providing an advantage over traditional 2D culture methods using polystyrene as well as a method for engineering replacement tissues 2. While 2D tissue culture polystrene has been used for the majority of cell culture experiments, 3D biomaterial scaffolds can more closely replicate the microenvironments found in vivo by enabling more accurate establishment of cell polarity in the environment and possessing biochemical and mechanical properties similar to soft tissue.3 A variety of naturally derived and synthetic biomaterial scaffolds have been investigated as 3D environments for supporting stem cell growth. While synthetic scaffolds can be synthesized to have a greater range of mechanical and chemical properties and often have greater reproducibility, natural biomaterials are often composed of proteins and polysaccharides found in the extracelluar matrix and as a result contain binding sites for cell adhesion and readily support cell culture. Fibrin scaffolds, produced by polymerizing the protein fibrinogen obtained from plasma, have been widely investigated for a variety of tissue engineering applications both in vitro and in vivo 4. Such scaffolds can be modified using a variety of methods to incorporate controlled release systems for delivering therapeutic factors 5. Previous work has shown that such scaffolds can be used to successfully culture embryonic stem cells and this scaffold-based culture system can be used to screen the effects of various growth factors on the differentiation of the stem cells seeded inside 6,7.
 This protocol details the process of polymerizing fibrin scaffolds from fibrinogen solutions using the enzymatic activity of thrombin. The process takes 2 days to complete, including an overnight dialysis step for the fibrinogen solution to remove citrates that inhibit polymerization. These detailed methods rely on fibrinogen concentrations determined to be optimal for embryonic and induced pluripotent stem cell culture. Other groups have further investigated fibrin scaffolds for a wide range of cell types and applications - demonstrating the versatility of this approach 8-12.

This work details the preparation of 3D fibrin scaffolds for culturing and differentiating plutipotent stem cells. Such scaffolds can be used to screen the effects of various biological compounds on stem cell behavior as well as modified to contain drug delivery systems.

הכנת 3D הפיברין פיגומים יישומים סלולריים גזע תרבות

Stem cells are found in naturally occurring 3D microenvironments in vivo, which are often referred to as the stem cell niche 1. Culturing stem cells ...

Wideband Optical Detector of Ultrasound for Medical Imaging Applications

Optical sensors of ultrasound are a promising alternative to piezoelectric techniques, as has been recently demonstrated in the field of optoacoustic imaging. In medical applications, one of the major limitations of optical sensing technology is its susceptibility to environmental conditions, e.g. changes in pressure and temperature, which may saturate the detection. Additionally, the clinical environment often imposes stringent limits on the size and robustness of the sensor. In this work, the combination of pulse interferometry and fiber-based optical sensing is demonstrated for ultrasound detection. Pulse interferometry enables robust performance of the readout system in the presence of rapid variations in the environmental conditions, whereas the use of all-fiber technology leads to a mechanically flexible sensing element compatible with highly demanding medical applications such as intravascular imaging. In order to achieve a short sensor length, a pi-phase-shifted fiber Bragg grating is used, which acts as a resonator trapping light over an effective length of 350 &#181;m. To enable high bandwidth, the sensor is used for sideway detection of ultrasound, which is highly beneficial in circumferential imaging geometries such as intravascular imaging. An optoacoustic imaging setup is used to determine the response of the sensor for acoustic point sources at different positions.

Optical detection of ultrasound is impractical in many imaging scenarios because it often requires stable environmental conditions. We demonstrate an optical technique for ultrasound sensing in volatile environments with miniaturization and sensitivity levels appropriate for optoacoustic imaging in restrictive scenarios, e.g. intravascular applications.

Wideband גלאי אופטיים של אולטראסאונד ליישומי הדמיה רפואית

Optical sensors of ultrasound are a promising alternative to piezoelectric techniques, as has been recently demonstrated in the field of optoacoustic ...

Designing Silk-silk Protein Alloy Materials for Biomedical Applications

Fibrous proteins display different sequences and structures that have been used for various applications in biomedical fields such as biosensors, nanomedicine, tissue regeneration, and drug delivery. Designing materials based on the molecular-scale interactions between these proteins will help generate new multifunctional protein alloy biomaterials with tunable properties. Such alloy material systems also provide advantages in comparison to traditional synthetic polymers due to the materials biodegradability, biocompatibility, and tenability in the body. This article used the protein blends of wild tussah silk (Antheraea pernyi) and domestic mulberry silk (Bombyx mori) as an example to provide useful protocols regarding these topics, including how to predict protein-protein interactions by computational methods, how to produce protein alloy solutions, how to verify alloy systems by thermal analysis, and how to fabricate variable alloy materials including optical materials with diffraction gratings, electric materials with circuits coatings, and pharmaceutical materials for drug release and delivery. These methods can provide important information for designing the next generation multifunctional biomaterials based on different protein alloys.

Blending is an efficient approach to generate biomaterials with a broad range of properties and combined features. By predicting the molecular interactions between different natural silk proteins, new silk-silk protein alloy platforms with tunable mechanical resiliency, electrical response, optical transparency, chemical processability, biodegradability, or thermal stability can be designed.

עיצוב פרוטאין משי משי חומרי סגסוגת עבור יישומים ביו

Fibrous proteins display different sequences and structures that have been used for various applications in biomedical fields such as biosensors, ...

In situ TEM of Biological Assemblies in Liquid

Researchers regularly use Transmission Electron Microscopes (TEMs) to examine biological entities and to assess new materials. Here, we describe an additional application for these instruments- viewing viral assemblies in a liquid environment. This exciting and novel method of visualizing biological structures utilizes a recently developed microfluidic-based specimen holder. Our video article demonstrates how to assemble and use a microfluidic holder to image liquid specimens within a TEM. In particular, we use simian rotavirus double-layered particles (DLPs) as our model system. We also describe steps to coat the surface of the liquid chamber with affinity biofilms that tether DLPs to the viewing window. This permits us to image assemblies in a manner that is suitable for 3D structure determination. Thus, we present a first glimpse of subviral particles in a native liquid environment.

In situ TEM of Biological Assemblies in Liquid

Here we describe a procedure to image viral complexes in liquid at nanometer resolution using a transmission electron microscope.

במקום TEM של מכלולים ביולוגיים בנוזל

Researchers regularly use Transmission Electron Microscopes (TEMs) to examine biological entities and to assess new materials. Here, we describe an ...

Solid Lipid Nanoparticles (SLNs) for Intracellular Targeting Applications

Nanoparticle-based delivery vehicles have shown great promise for intracellular targeting applications, providing a mechanism to specifically alter cellular signaling and gene expression. In a previous investigation, the synthesis of ultra-small solid lipid nanoparticles (SLNs) for topical drug delivery and biomarker detection applications was demonstrated. SLNs are a well-studied example of a nanoparticle delivery system that has emerged as a promising drug delivery vehicle. In this study, SLNs were loaded with a fluorescent dye and used as a model to investigate particle-cell interactions. The phase inversion temperature (PIT) method was used for the synthesis of ultra-small populations of biocompatible nanoparticles. A 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenylphenyltetrazolium bromide (MTT) assay was utilized in order to establish appropriate dosing levels prior to the nanoparticle-cell interaction studies. Furthermore, primary human dermal fibroblasts and mouse dendritic cells were exposed to dye-loaded SLN over time and the interactions with respect to toxicity and particle uptake were characterized using fluorescence microscopy and flow cytometry. This study demonstrated that ultra-small SLNs, as a nanoparticle delivery system, are suitable for intracellular targeting of different cell types.

Solid Lipid Nanoparticles SLNs for Intracellular Targeting Applications

In this study, a method for synthesizing ultra-small populations of biocompatible nanoparticles was described, as well as several in vitro methods by which to assess their cellular interactions.

מוצקים שומנים חלקיקים (SLNs) אפליקציות לתאיות מיקוד

Nanoparticle-based delivery vehicles have shown great promise for intracellular targeting applications, providing a mechanism to specifically alter ...

Fabricating Superhydrophobic Polymeric Materials for Biomedical Applications

Superhydrophobic materials, with surfaces possessing permanent or metastable non-wetted states, are of interest for a number of biomedical and industrial applications. Here we describe how electrospinning or electrospraying a polymer mixture containing a biodegradable, biocompatible aliphatic polyester (e.g., polycaprolactone and poly(lactide-co-glycolide)), as the major component, doped with a hydrophobic copolymer composed of the polyester and a stearate-modified poly(glycerol carbonate) affords a superhydrophobic biomaterial. The fabrication techniques of electrospinning or electrospraying provide the enhanced surface roughness and porosity on and within the fibers or the particles, respectively. The use of a low surface energy copolymer dopant that blends with the polyester and can be stably electrospun or electrosprayed affords these superhydrophobic materials. Important parameters such as fiber size, copolymer dopant composition and/or concentration, and their effects on wettability are discussed. This combination of polymer chemistry and process engineering affords a versatile approach to develop application-specific materials using scalable techniques, which are likely generalizable to a wider class of polymers for a variety of applications.

Two- and three-dimensional superhydrophobic polymeric materials are prepared by electrospinning or electrospraying biodegradable polymers blended with a lower surface energy polymer of similar composition.

בודה חומרים פולימריים עבור יישומים ביו-הידרופובי

Superhydrophobic materials, with surfaces possessing permanent or metastable non-wetted states, are of interest for a number of biomedical and industrial ...

Fabrication of Mechanically Tunable and Bioactive Metal Scaffolds for Biomedical Applications

Biometal systems have been widely used for biomedical applications, in particular, as load-bearing materials. However, major challenges are high stiffness and low bioactivity of metals. In this study, we have developed a new method towards fabricating a new type of bioactive and mechanically reliable porous metal scaffolds-densified porous Ti scaffolds. The method consists of two fabrication processes, 1) the fabrication of porous Ti scaffolds by dynamic freeze casting, and 2) coating and densification of the porous scaffolds. The dynamic freeze casting method to fabricate porous Ti scaffolds allowed the densification of porous scaffolds by minimizing the chemical contamination and structural defects. The densification process is distinctive for three reasons. First, the densification process is simple, because it requires a control of only one parameter (degree of densification). Second, it is effective, as it achieves mechanical enhancement and sustainable release of biomolecules from porous scaffolds. Third, it has broad applications, as it is also applicable to the fabrication of functionally graded porous scaffolds by spatially varied strain during densification.

Bioactive and mechanically reliable metal scaffolds have been fabricated through a method which consists of two processes, dynamic freeze casting for the fabrication of porous Ti, and coating and densification of the Ti scaffolds. The densification process is simple, effective and applicable to the fabrication of functionally graded scaffolds.

המצאה של מכאני מתכוונן ויו מתכת פיגומים עבור יישומים ביו

Biometal systems have been widely used for biomedical applications, in particular, as load-bearing materials. However, major challenges are high stiffness ...

Light-mediated Formation and Patterning of Hydrogels for Cell Culture Applications

Click chemistries have been investigated for use in numerous biomaterials applications, including drug delivery, tissue engineering, and cell culture. In particular, light-mediated click reactions, such as photoinitiated thiol&#8722;ene and thiol&#8722;yne reactions, afford spatiotemporal control over material properties and allow the design of systems with a high degree of user-directed property control. Fabrication and modification of hydrogel-based biomaterials using the precision afforded by light and the versatility offered by these thiol&#8722;X photoclick chemistries are of growing interest, particularly for the culture of cells within well-defined, biomimetic microenvironments. Here, we describe methods for the photoencapsulation of cells and subsequent photopatterning of biochemical cues within hydrogel matrices using versatile and modular building blocks polymerized by a thiol&#8722;ene photoclick reaction. Specifically, an approach is presented for constructing hydrogels from allyloxycarbonyl (Alloc)-functionalized peptide crosslinks and pendant peptide moieties and thiol-functionalized poly(ethylene glycol) (PEG) that rapidly polymerize in the presence of lithium acylphosphinate photoinitiator and cytocompatible doses of long wavelength ultraviolet (UV) light. Facile techniques to visualize photopatterning and quantify the concentration of peptides added are described. Additionally, methods are established for encapsulating cells, specifically human mesenchymal stem cells, and determining their viability and activity. While the formation and initial patterning of thiol-alloc hydrogels are shown here, these techniques broadly may be applied to a number of other light and radical-initiated material systems (e.g., thiol-norbornene, thiol-acrylate) to generate patterned substrates.

We describe a sequential process for light-mediated formation and subsequent biochemical patterning of synthetic hydrogel matrices for three-dimensional cell culture applications. The construction and modification of hydrogels with cytocompatible photoclick chemistry is demonstrated. Additionally, facile techniques to quantify and observe patterns and determine cell viability within these hydrogels are presented.

אור בתיווך גיבוש דפוסים של הידרוג עבור יישומי תרבית תאים

Click chemistries have been investigated for use in numerous biomaterials applications, including drug delivery, tissue engineering, and cell culture. In ...

Rapid Mix Preparation of Bioinspired Nanoscale Hydroxyapatite for Biomedical Applications

Hydroxyapatite (HA) has been widely used as a medical ceramic due to its good biocompatibility and osteoconductivity. Recently there has been interest regarding the use of bioinspired nanoscale hydroxyapatite (nHA). However, biological apatite is known to be calcium-deficient and carbonate-substituted with a nanoscale platelet-like morphology. Bioinspired nHA has the potential to stimulate optimal bone tissue regeneration due to its similarity to bone and tooth enamel mineral. Many of the methods currently used to fabricate nHA both in the laboratory and commercially, involve lengthy processes and complex equipment. Therefore, the aim of this study was to develop a rapid and reliable method to prepare high quality bioinspired nHA. The rapid mixing method developed was based upon an acid-base reaction involving calcium hydroxide and phosphoric acid. Briefly, a phosphoric acid solution was poured into a calcium hydroxide solution followed by stirring, washing and drying stages. Part of the batch was sintered at 1,000 &#176;C for 2 h in order to investigate the products&#39; high temperature stability. X-ray diffraction analysis showed the successful formation of HA, which showed thermal decomposition to &#946;-tricalcium phosphate after high temperature processing, which is typical for calcium-deficient HA. Fourier transform infrared spectroscopy showed the presence of carbonate groups in the precipitated product. The nHA particles had a low aspect ratio with approximate dimensions of 50 x 30 nm, close to the dimensions of biological apatite. The material was also calcium deficient with a Ca:P molar ratio of 1.63, which like biological apatite is lower than the stoichiometric HA ratio of 1.67. This new method is therefore a reliable and far more convenient process for the manufacture of bioinspired nHA, overcoming the need for lengthy titrations and complex equipment. The resulting bioinspired HA product is suitable for use in a wide variety of medical and consumer health applications.

This paper describes a novel method for the rapid manufacture of high quality bioinspired nanoscale hydroxyapatite. This biomaterial is of great significance in the manufacture of a wide range of innovative medical devices for clinical applications in orthopedics, craniofacial surgery and dentistry.

הכנה מהירה מיקס של Bioinspired ננומטריים Hydroxyapatite עבור יישומים ביו-רפואיים

Hydroxyapatite (HA) has been widely used as a medical ceramic due to its good biocompatibility and osteoconductivity. Recently there has been interest ...

Two Methods for Decellularization of Plant Tissues for Tissue Engineering Applications

The autologous, synthetic, and animal-derived grafts currently used as scaffolds for tissue replacement have limitations due to low availability, poor biocompatibility, and cost. Plant tissues have favorable characteristics that make them uniquely suited for use as scaffolds, such as high surface area, excellent water transport and retention, interconnected porosity, preexisting vascular networks, and a wide range of mechanical properties. Two successful methods of plant decellularization for tissue engineering applications are described here. The first method is based on detergent baths to remove cellular matter, which is similar to previously established methods used to clear mammalian tissues. The second is a detergent-free method adapted from a protocol that isolates leaf vasculature and involves the use of a heated bleach and salt bath to clear the leaves and stems. Both methods yield scaffolds with comparable mechanical properties and low cellular metabolic impact, thus allowing the user to select the protocol which better suits their intended application.

Here we present, and contrast two protocols used to decellularize plant tissues: a detergent-based approach and a detergent-free approach. Both methods leave behind the extracellular matrix of the plant tissues used, which can then be utilized as scaffolds for tissue engineering applications.

שתי שיטות Decellularization של רקמות הצמח ליישומים הנדסת רקמות

The autologous, synthetic, and animal-derived grafts currently used as scaffolds for tissue replacement have limitations due to low availability, poor ...