이 작품은 하워드 휴즈 의학 연구소와 국립 과학 재단 (National Science Foundation) RG, 그리고 건강 (그랜트 R01 - HL98416)의 국립 연구소와 미국 심장 협회 (American Heart Association, 그랜트 09BGIA2450014)가 SM에게 수여 자금의 친교에 의해 지원되었다.

1. 없이 Transwell 삽입의 세포 단층 배양 <ol><li> 멸균, 바이오 안전성 레벨 2 세포 배양 후드에서 0.8 mm 애완 동물은 집게로 (통계적 의미에 대해, 상태 당 4 우물) 24 - 웰 플레이트에 삽입 트랜스 웰 기공 놓습니다. 후드를 입력 모든 자료는 에탄올로 소독해야한다. </li></ol> 참고 : 필터의 기공 크기가 사용되는 NC의 평균 크기에 맞는 선택해야, 멤브레인을 가로 질러 수송 가능하도록. 또한, 통계적으로 유의 한 결과를 각각의 실험 조건은 동일한 실험을 반복 내의 넷 (웰)의 최소 및 세 독립적 인 실험의 최소 필요하다. <ol start="2"><li> 수조에서 37 ° C로 세포 배양 4.5 g / L 글루코오스, 15 % 소 태아 혈청, 1 % 스트렙토 펜 보충 된 DMEM 배지를 함유하는 매체와 열을 준비한다. </li><li> 세포 매체와 장소에서 (된 Caco-2) 인간의 상피 세포 대장 선암을 희석/ cm 2 1.5 × 105 세포의 밀도로 트랜스 웰 인서트의 상부 (정점) 챔버 내로 세포 용액 200-400 μL. 세포 매체의 900 μL - 700 이하 (기저) 챔버를 입력합니다. </li><li> 단계 1.3에 표시된 양을 사용하여, 모든 3~4일 상부 및 하부 챔버에 매체를 교체 37 °의 C, 5 % CO 2 및 16-21일 95 % 습도에서 배양 세포. 하부 챔버로부터 배지를 흡인 상부 챔버로부터 매체를 대기음, 신선한 매체와 함께 상부 챔버를 채울 수 있고, 하부 챔버와 채우기 : 세포 단층 (오히려 아래보다) 위의 압력을 유지하기 위해 다음과 같은 순서로 배지를 교체 신선한 매체. </li></ol> 2. 단단한 접속점의 GI 상피 투수 Transepithelial 전기 저항을 사용하여 배리어 (봉사자)과 면역 염색의 검증 <ol><li> 단기 보관 (2 주 미만)의 경우, 전해질 솔루션에 STX100 전극 잠수함기 (0.1 ~ 0.15 M의 KCl 또는 염화나트륨). 시스템이 내부적으로 단락 전극 대칭이 유지되도록 EVOM 볼트 옴 미터의 전극 단자에 전극 케이블을 연결합니다. 장기 저장을 위해, dH보다 2 O 씻어 건조하고 어두운 상태로 저장합니다. </li><li> , 전극을 살균 15 분 동안 에탄올에 담그고 15 초 동안 공기 건조하도록 허용합니다. 대안 적으로, 전극은 UV 후드에 저장 될 수있다. 각각의 저항을 측정하기 전에, 멸균 전해질 용액 (인산 완충 식염수, PBS) 또는 0.1 ~ 0.15 M의 KCl 또는 염화나트륨 용액에 전극을 씻어. </li><li> 볼트 옴 미터는 저항 설정으로 설정 한 상태에서 수직 방향으로 상부 챔버의 짧은 전극과 우물의 바닥에 닿는 하부 챔버의 긴 전극과, 잘 트랜스 웰 인서트를 포함에 전극을 배치합니다. 각 웰에, EVOM 독서가 안정되면 (Ω 옴에 주어진)의 저항 값을 기록합니다. </li><li> 저항 (점 용접을 계산CE는 지역에 정상화; Ω × cm 2) 배경 저항 세포없이 트랜스 웰 인서트 (봉사자)를 뺀 막 면적을 곱하여 샘플. 비저항 값은 주로 문헌에보고되어있다. (설명 참조) </li><li> 봉사자는 일반적으로 세포를 땋는의 순간부터 2 ~ 3 주간 걸립니다 투과성 장벽의 형성을 나타내는 최대 및 고원에 상승 값까지 모든 1-2일 측정을 반복합니다. 고원 티이 값과 장벽의 무결성을 달성하기 위해 필요한 시간은 세포의 통과 수에 따라 다를 수 있습니다. </li><li> 높은 티이 (장벽 형성을위한 임계 값 이상 동일)와 세포 단일 층에있는 단단한 접속점의 존재를 확인하기 위해 15 분 동안 차가운 2 % 파라 포름 알데히드와 배양 세포를 고정합니다. 그런 다음, 1 ㎍ / ㎖의 안티 occludin 실온에서 30 분 동안을 PBS로 세포를 씻어 품어. PBS로 다시 세포를 세척하고 7.5 ㎍ / ㎖의 F 실온에서 30 분 동안 그들을 품어luorescently 표지 된 이차 항체. 장벽 형성을위한 음성 대조군으로 낮은 봉사자와 우물을 사용합니다. </li></ol> 참고 : 안티 occludin 대신 대체 꽉 접합 단백질에 대한 항체를 사용할 수있다. <ol start="7"><li> 조심스럽게 고정 단층이 부착되어있는 필터 멤브레인을 절제하고, 표면 형광 또는 공 초점 현미경을 사용하여 이미지에 대한 슬라이드에 탑재합니다. </li></ol> 3. 대상 사업자의 Transepithelial 전송을 평가 <ol><li> 이전에 7 설명한 바와 같이, 125 I와 표적 항체 (이 예에서 ICAM-1에 대한 마우스 단일 클론 항체, 항-ICAM를) 레이블. 표지 항체의 항체에 125 I 내용을 결정하는 단백질 농도 및 감마 카운터를 추정하기 위해 브래드 포드 분석을 사용하여, 다음 분 (CPM) 당 카운트에서 특정 활동을 계산 / MG. </li></ol> 참고 : 특이성 제어하기 위해, 다시비 표적 코팅 된 나노 결정을 제조하는 데 사용되는 표지 마우스 IgG에 의해 절차 이탄. 치료화물의 수송을 연구하기 위해,이 예에서화물을 라벨 절차, 예를 들어, 알파 - 갈 락토시다 제 (α-갈)를 반복합니다. 대안 타겟팅 에이전트가 아닌 특정 제어 또는 치료화물을 위해 사용될 수있다. 다른 방법도 또한 화합물을 라벨과 표지 된 대응의 농도를 추정하기 위해 사용될 수있다. <ol start="2"><li> 몇 나노 결정의 표면에 항체 (예에서 항 ICAM)을 대상으로 표시. 이 예에서, 7 바와 같이, 표면 흡착을 허용하도록 125 I-항-ICAM 실온에서 1 시간 동안 폴리스티렌 나노 비드 (100 nm의 직경) 부화. </li></ol> 참고 :이 아닌 특정 제어 125 I-IgG의를 사용하십시오. 화물의 이동을 추적하기 위해 항체와 125 I-표지화물 (예에서 α-갈)를 대상의 조합을 사용합니다. <ol start="3"><li> 3 분 13,000 XG에 원심 분리기와 열망에 의해 상층 액의 비 코팅 상대를 제거합니다. 잠재적 인 입자 집계 (20 ~ 30 짧은 펄스를) 방해하는 낮은 전력에서 1 % 소 혈청 피펫으로 PBS에서 알부민 (BSA), 및 초음파 처리를 이용하여 코팅 된 나노 결정을 포함하는 펠렛을 Resuspend. </li><li> NC 특성화, 크기, 분산도 및 동적 광산란 (벤더 지시에 따라)를 사용하여 코팅 된 입자의 ζ 전위를 측정하고, 수를 정량화 (125)를 사용하여 입자 표면에 항체 분자 (예, 항-ICAM)를 대상으로 I-표지 감마 카운터. </li></ol> 참고 :이 방법은 비특이적 및 치료의 대응에 대해 반복 할 수 있습니다. 코팅 된 입자의 크기는 200 나노 미터 주위에 배열한다. <ol start="5"><li> 티이 &amp;와 합류 된 Caco-2 단층 위의 상부 챔버에, 125 I-항체 나노 결정 (56 NCI / ㎖ 예를 들어 125 I-항 ICAM 나노 결정을) 추가# 8805; 배경에 350 Ω × 센티미터 2 (토론 참조) (16-21일 후 파종). 하나 이상의 원하는 시간 간격으로 37 ° C에서 알을 품다. 투과성 장벽에 나노 결정의 효과를 평가하기 위해 배양 전후 티이 (2.3)를 측정한다. </li></ol> 참고 :이 절차는 비특이적 및 치료의 대응에 대해 반복 할 수 있습니다. <ol start="6"><li> 상부 및 하부 챔버에서 매체를 수집하고 37 ° C (다락방) 또는 1 ㎖ dH보다 2 O (하부 챔버)에 0.5 ㎖의 DMEM으로 그들을 한 번 씻는다. 감마 카운터를 사용하여 방사성 동위 원소의 총 함량의 측정을위한 세척을 모은다. </li><li> 세포 분획의 측정의 경우, 가장자리가 절단, 세포를 측정하기 전에 10 분 (셀 내용 발매), 1 % 트리톤 X-100으로 감마 계수관에서 배양 면도날을 사용하여 예를 들어, 투과 필터를 절제 총 방사능 관련. </li><li> 나는 다시 125을 측정하려면때문에 잠재적 인 성능 저하, 첫 번째 믹스 PBS에서 3 % BSA 700 μL, 200 μL 트리클로로 아세트산 (TCA)와 (, 상하, 또는 세포 분획) 샘플의 300 μL를 전송하는 동안 나노 결정 또는 임대. 15 분 동안 실온에서 배양한다. 한편 이번에는 감마 카운터에있는이 샘플의 총 방사능 량을 측정합니다. </li><li> 성능이 저하 된 단백질 또는 125 I 분획 (상층)에서 그대로 단백질 (펠렛)을 분리하는 5 분 3,000 XG에 원심 분리기 TCA 샘플. 무료 125 I 분획의 방사능의 양을 원심 분리하기 전에 측정 된 총 방사능에서이 값을 뺍니다. 이것은 분해되지 않은 표지 단백질의 양을 제공 할 것입니다. </li></ol> 4. 대상 Nanocarriers의 Transepithelial 전송의 메커니즘 <ol><li> 라벨 이전에 3.1 절에 설명 된대로 내가 125 알부민 7을보고했다. </li></ol> 참고 : 알부민은 66.5입니다따라서 kDa의 단백질과, 상대적으로 큰 물질. 작은 약물 캐리어의 이동을 연구 할 때 더 큰 물체 (예를 들어 200 nm의 나노 결정이 여기에 사용)의 수동 수송에 유효한 제어, 그것은 (토론 참조) 작은 불활성 추적 분자로 대체해야하지만. <ol start="2"><li> 알부민 세포층 누설, 전술 한 바와 같이 트랜스 웰 인서트에 배양 된 Caco-2 단층을 사용하여 전송 세포층을 평가. </li><li> 세포 단일 층 위의 상부 챔버 매체 (3.5 절에 설명 된대로) 125 I-알부민 형 (누설의 기초 수준을 보여주는 음성 대조군), 또는 125 I-알부민 및 비 방사성 표지 항체를 대상으로 나노 결정 하나를 추가 할 수 있습니다. NC 전송을 테스트 할 때 조사와 일치한다 선택한 시간 간격 (들), 37 ° C에서 알을 품다. 이전, 도중 티이 (2.3 절)을 측정 한 바와 같이 배양 한 후, 다음 총 125 I 무료 125 I 측정을위한 모든 분수를 수집. 제 3 주 : 125 I-알부민 및 비 방사성 동위 원소 제어 IGG 나노 결정의 병용 추가 컨트롤로 사용할 수 있습니다. </li><li> 세포 간 접합을 열기위한 포지티브 대조군으로서, 세포 미디어 트랜스 웰 인서트의 상부 및 하부 챔버에 5 mM의 H 2 O 2를 함유하는 추가하고 30 분 동안 37 ° C에서 배양한다. 그런 다음, 티이 (2.3 절)을 측정하고 선택한 시간 간격에 대한 상부 챔버에 125 I-알부민을 추가합니다. H 2 접합 셀의 O 2에 의한 개방으로 인한 티이 값 붕괴를 확인하기 위해 배양에 걸쳐 다양한 시점에서 봉사자를 측정한다. </li><li> 병렬 실험에서, 50 μM의 monodansylcadaverine 하나와 융합 된 Caco-2 단층 배양 125 I-대상 나토, 또한 transcytosis라고, 세포 횡단 수송을 평가 (MDC, 방 clathrin 매개 엔도 시토 시스의 억제), 1 ㎍ / ㎖의 filipin (caveolar의 억제제 - 매개 엔도 시토 시스), 0.5 μM의 WORTMANN소재, 또는 20 μM [5 - (N-에틸-N-이소 프로필) 아밀로 라이드 (포스파티딜 이노시톨 3 macropinocytosis 개인 키나아제 [PI3K]의 억제제) (macropinocytosis 및 CAM - 매개 엔도 시토 시스 (15)의 억제제 EIPA). </li></ol> 참고 : 125 I-IgG의 나노 결정 (125) 및 I-알부민 이러한 억제제의 효과에 대한 음성 대조군으로서 사용될 수 있고, 다른 방법 (예를 들어 siRNA의 기법)보다 선택적 억제를 제공 할 수있다. <ol start="6"><li> 단일 층의 투과성에 억제제의 효과에 대한 추가 제어로, 티이시 이전 (2.3 절) 및 억제제 및 방사성 동위 원소 표지 물질과 세포의 배양 후를 측정한다. </li></ol>

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	<li>Deli, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Potential+use+of+tight+junction+modulators+to+reversibly+open+membranous+barriers+and+improve+drug+delivery.">Potential use of tight junction modulators to reversibly open membranous barriers and improve drug delivery.</a> Biochim. Biophys. Acta. 1788, 892-910 (2009).</li><li>Mrsny, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lessons+from+nature:+"Pathogen-Mimetic"+systems+for+mucosal+nano-medicines.">Lessons from nature: "Pathogen-Mimetic" systems for mucosal nano-medicines.</a> Adv. Drug Deliv. Rev. 61, 172-192 (2009).</li><li>Turner, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intestinal+mucosal+barrier+function+in+health+and+disease.">Intestinal mucosal barrier function in health and disease.</a> Nat. Rev. Immunol. 9, 799-809 (2009).</li><li>Torchilin, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multifunctional+and+stimuli-sensitive+pharmaceutical+nanocarriers.">Multifunctional and stimuli-sensitive pharmaceutical nanocarriers.</a> Eur. J. Pharm. Biopharm. 71, 431-444 (2009).</li><li>Sadekar, S., Ghandehari, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transepithelial+transport+and+toxicity+of+PAMAM+dendrimers:+implications+for+oral+drug+delivery.">Transepithelial transport and toxicity of PAMAM dendrimers: implications for oral drug delivery.</a> Adv. Drug Deliv. Rev. 64, 571-588 (2012).</li><li>Muro, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Challenges+in+design+and+characterization+of+ligand-targeted+drug+delivery+systems.">Challenges in design and characterization of ligand-targeted drug delivery systems.</a> J. Control. Release. , 0168-3659 (2012).</li><li>Volkheimer, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Persorption+of+particles:+physiology+and+pharmacology.">Persorption of particles: physiology and pharmacology.</a> Adv. Pharmacol. Chemother. 14, 163-187 (1977).</li><li>Dejana, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endothelial+cell-cell+junctions:+happy+together.">Endothelial cell-cell junctions: happy together.</a> Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 5, 261-270 (2004).</li><li>Jung, T., 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=Biodegradable+nanoparticles+for+oral+delivery+of+peptides:+is+there+a+role+for+polymers+to+affect+mucosal+uptake.">Biodegradable nanoparticles for oral delivery of peptides: is there a role for polymers to affect mucosal uptake.</a> Eur. J. Pharm. Biopharm. 50, 147-160 (2000).</li><li>Hubatsch, I., Ragnarsson, E. G., Artursson, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+drug+permeability+and+prediction+of+drug+absorption+in+Caco-2+monolayers.">Determination of drug permeability and prediction of drug absorption in Caco-2 monolayers.</a> Nat. Protoc. 2, 2111-2119 (2007).</li><li>Hidalgo, I. J., Raub, T. J., Borchardt, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+the+human+colon+carcinoma+cell+line+(Caco-2)+as+a+model+system+for+intestinal+epithelial+permeability.">Characterization of the human colon carcinoma cell line (Caco-2) as a model system for intestinal epithelial permeability.</a> Gastroenterology. 96, 736-749 (1989).</li><li>Tavelin, S., Grasjo, J., Taipalensuu, J., Ocklind, G., Artursson, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+of+epithelial+cell+culture+in+studies+of+drug+transport.">Applications of epithelial cell culture in studies of drug transport.</a> Methods Mol. Biol. 188, 233-272 (2002).</li><li>Bareford, L. M., Swaan, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endocytic+mechanisms+for+targeted+drug+delivery.">Endocytic mechanisms for targeted drug delivery.</a> Adv. Drug Deliv. Rev. 59, 748-758 (2007).</li><li>Tuma, P. L., Hubbard, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcytosis:+crossing+cellular+barriers.">Transcytosis: crossing cellular barriers.</a> Physiol. Rev. 83, 871-932 (2003).</li><li>Muro, 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=A+novel+endocytic+pathway+induced+by+clustering+endothelial+ICAM-1+or+PECAM-1.">A novel endocytic pathway induced by clustering endothelial ICAM-1 or PECAM-1.</a> J. Cell Sci. 116, 1599-1609 (2003).</li><li>Shah, P., Jogani, V., Bagchi, T., Misra, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+Caco-2+cell+monolayers+in+prediction+of+intestinal+drug+absorption.">Role of Caco-2 cell monolayers in prediction of intestinal drug absorption.</a> Biotechnol. Prog. 22, 186-198 (2006).</li><li>Delie, F., Rubas, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+human+colonic+cell+line+sharing+similarities+with+enterocytes+as+a+model+to+examine+oral+absorption:+advantages+and+limitations+of+the+Caco-2+model.">A human colonic cell line sharing similarities with enterocytes as a model to examine oral absorption: advantages and limitations of the Caco-2 model.</a> Crit. Rev. Ther. Drug Carrier Syst. 14, 221-286 (1997).</li><li>Kuhnline Sloan, C. D., 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=Analytical+and+biological+methods+for+probing+the+blood-brain+barrier.">Analytical and biological methods for probing the blood-brain barrier.</a> Annu. Rev. Anal. Chem. 5, 505-531 (2012).</li><li>Hatherell, K., Couraud, P. O., Romero, I. A., Weksler, B., Pilkington, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+three-dimensional,+all-human+in+vitro+model+of+the+blood-brain+barrier+using+mono-,+co-,+and+tri-cultivation+Transwell+models.">Development of a three-dimensional, all-human in vitro model of the blood-brain barrier using mono-, co-, and tri-cultivation Transwell models.</a> J. Neurosci. Methods. 199, 223-229 (2011).</li><li>Kasper, 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=Flotillin-involved+uptake+of+silica+nanoparticles+and+responses+of+an+alveolar-capillary+barrier+in+vitro.">Flotillin-involved uptake of silica nanoparticles and responses of an alveolar-capillary barrier in vitro.</a> Eur. J. Pharm. Biopharm. , 0939-6411 (2012).</li><li>Ghaffarian, R., Bhowmick, T., Muro, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transport+of+nanocarriers+across+gastrointestinal+epithelial+cells+by+a+new+transcellular+route+induced+by+targeting+ICAM-1.">Transport of nanocarriers across gastrointestinal epithelial cells by a new transcellular route induced by targeting ICAM-1.</a> J. Control. Release. 163, 25-33 (2012).</li><li>Hsu, 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=Enhanced+endothelial+delivery+and+biochemical+effects+of+alpha-galactosidase+by+ICAM-1-targeted+nanocarriers+for+Fabry+disease.">Enhanced endothelial delivery and biochemical effects of alpha-galactosidase by ICAM-1-targeted nanocarriers for Fabry disease.</a> J. Control. Release. 149, 323-331 (2011).</li><li>Schmiedlin-Ren, P., 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=Mechanisms+of+enhanced+oral+availability+of+CYP3A4+substrates+by+grapefruit+constituents.+Decreased+enterocyte+CYP3A4+concentration+and+mechanism-based+inactivation+by+furanocoumarins.">Mechanisms of enhanced oral availability of CYP3A4 substrates by grapefruit constituents. Decreased enterocyte CYP3A4 concentration and mechanism-based inactivation by furanocoumarins.</a> Drug Metab. Dispos. 25, 1228-1233 (1997).</li><li>Hughes, J., Crowe, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inhibition+of+P-glycoprotein-mediated+efflux+of+digoxin+and+its+metabolites+by+macrolide+antibiotics.">Inhibition of P-glycoprotein-mediated efflux of digoxin and its metabolites by macrolide antibiotics.</a> J. Pharmacol. Sci. 113, 315-324 (2010).</li><li>Wielinga, P. R., de Waal, E., Westerhoff, H. V., Lankelma, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+transepithelial+drug+transport+by+on-line+measurement:+cellular+control+of+paracellular+and+transcellular+transport.">In vitro transepithelial drug transport by on-line measurement: cellular control of paracellular and transcellular transport.</a> J. Pharm. Sci. 88, 1340-1347 (1999).</li><li>Morris, M. C., Deshayes, S., Heitz, F., Divita, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell-penetrating+peptides:+from+molecular+mechanisms+to+therapeutics.">Cell-penetrating peptides: from molecular mechanisms to therapeutics.</a> Biol. Cell. 100, 201-217 (2008).</li><li>Kapus, A., Szaszi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coupling+between+apical+and+paracellular+transport+processes.">Coupling between apical and paracellular transport processes.</a> Biochem. Cell Biol. 84, 870-880 (2006).</li><li>Hood, E. D., 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=Antioxidant+protection+by+PECAM-targeted+delivery+of+a+novel+NADPH-oxidase+inhibitor+to+the+endothelium+in+vitro+and+in+vivo.">Antioxidant protection by PECAM-targeted delivery of a novel NADPH-oxidase inhibitor to the endothelium in vitro and in vivo.</a> J. Control. Release. 163, 161-169 (2012).</li><li>Simone, E., 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=Endothelial+targeting+of+polymeric+nanoparticles+stably+labeled+with+the+PET+imaging+radioisotope+iodine-124.">Endothelial targeting of polymeric nanoparticles stably labeled with the PET imaging radioisotope iodine-124.</a> Biomaterials. 33, 5406-5413 (2012).</li><li>Vercauteren, D., 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=The+use+of+inhibitors+to+study+endocytic+pathways+of+gene+carriers:+optimization+and+pitfalls.">The use of inhibitors to study endocytic pathways of gene carriers: optimization and pitfalls.</a> Mol. Ther. 18, 561-569 (2010).</li></ol>

저자는 더 경쟁 재정적 이익이 없다는 것을 선언합니다.

상기 논의 된 방법을 사용하여 세포 장벽에 걸쳐 표적 나토 수송을 연구 셀 모델은 이러한 경우의 혈액으로 GI 루멘으로부터 수송을 평가 관련된 된 Caco-2 상피 세포, 제공된 예로서 확립 될 수있다 경구 용 약물 전달 시스템의. 트랜스 웰 인서트의 GI 상피 세포 단일 층의 배양은 세포 투과성 장벽의 형성을 확인하는 봉사자의 측정 꽉 접합의 형광 면역 염색을 가능하게했다. 그 후, 125로 타?...

외부 환경과 내부 구획 사이의 게이트웨이 등 신체의 행위에 휴대 장벽. 이는 위장관 혈류 1-3의 외부 노출면을 분리하는 상피의 경우입니다. 세포 장벽은 혈액과 실질 및 조직과 장기의 세포 구성 요소 사이의 인터페이스를 나타낸다. 본문에 이러한 세포 장벽을 통과 할 수있는 능력이 치료 및 진단 요원의 효율적인 전달을 위해 매우 중요 하나 이는 등 혈액 폐 장벽, 혈액 - 뇌 장벽과 같은 혈관의 안쪽 내피 안감의 경우 개입이 필요한 순환 및 조직 / 기관에. 치료 또는 진단 요원의 전달을 향상시키기 위해, 이러한 화합물은 서브 마이크로 미터 nanocarriers (나노 결정)에로드 할 수 있습니다. 이러한 약물 전달 차량은 다양한 제형으로 할 수있다화학 물질 및 약물의 용해도, 보호, 약물 동력학, 릴리스 및 신진 대사 4,5을 최적화 구조. 나노 결정은 또한 치료 조치 2,6 필요한 신체의 영역에 접착을 촉진 또는 친 화성 (예, 항체 등, 펩티드 당, 앱 타머,) 잔기를 표적으로 작용 화 될 수있다. 세포 장벽의 표면에 발현 결정에 나노 결정의 대상으로하는 것은 더 2,6로 및 / 또는 이러한 라이닝에 걸쳐 전송을 용이하게 할 수있다. 선택적으로 두 환경 사이의 물질 수송의 역할은 세포의 층 사이에서 특정 고유의 기능을 필요로합니다. 충치의 루멘에 직면 정점 막 막 형태와 지질, 운송 및 수용체 2의 구성과 관련하여, 조직의 간질을 지향 기저 막에서 변화함으로써 하나의 기능은 세포의 극성입니다. 또 다른 특징은 세포 간 junctio을 포함인접한 셀을 연결 NS. 꽉 접합, 특히 접합부 접착 분자 (용지), occludins 및 claudins을 형성하는 단백질의 규제에 루멘에서 물질의 통과를 허용, 선택적 세포층의 전송로 알려진 세포 사이의 물질의 수송을 허용하거나하지 않도록 장벽 기능을 조절 기저 공간 3. 몸에있는 세포 장벽에 많은 천연 및 합성 요소 (백혈구, 분자, 입자 및 약물 전달 시스템)의 결합은, 그러므로,의 액세스와 안전하지 않은 과도 비교적 무해한 이상 연장하고 수있는, 세포 접합 개방을 유도 할 수있다 장벽 2,5,7-9에서 바람직하지 않은 물질. 결과적으로,이 통로가 transepithelial 전기 저항 (티이) 및 분자의 수동적 세포층 확산 (본원 불리는 세포층 누설)을 측정함으로써 평가 될 수있다 전류 또는 아민의 증가 세포층 누설 저항을 감소기저 공간으로 RT 화합물은 세포 접합의 개방을 나타내는 각각 5,10,11. 염색은 모든 세포 주변 5,10,12 주위 세포 셀 테두리에 집중 나타나는 위치를 이러한 방법을 보완하기 위해, 위에 나열된 꽉 접합 단백질의는 자신의 무결성을 평가하기 위해 염색 할 수 있습니다. 또한, 같은 방 clathrin 코팅 구덩이 또는 caveolae라고 플라스크 모양의 막 함입에 관련된 것과 같은 특정 세포 표면의 결정을 대상으로 약물 전달 시스템, 세포 내 구획 5에 약물 전달을위한 수단을 제공, 엔도 시토 시스에 의해 세포에 기공을 갖는 흡수를 게재 할 수 13. 또한, 엔도 시토 시스는 기저 측 릴리스 transyctosis로 알려진 현상, 또는 세포 횡단 수송 14 세포체에서 소포의 인신 매매로 이어질 수 있습니다. 따라서, 엔도 시토 시스의 반응 속도와 메커니즘의 지식은 세포 내를 악용 할 수있다차 세포층의 노선에 비해 배달 상대적으로 안전하고 제어 모드를 제공 세포 횡단 약물 전달. 엔도 시토 시스의 메커니즘 고전 경로 (방 clathrin 및 카베 올린 매개 엔도 시토 시스, 그리고 macropinocytosis) 또는 비 고전 노선의 변조기로 평가 될 수있다 (예 : 세포 접착 분자의 경우와 (CAM) - 매개 엔도 시토 시스) 5,13,15 . 세포 내 인신 매매는 종종 표준 우물 커버 슬립으로 연구되는 반면, 기저 구획의 부재는 세포 편광 셀 계층에서 전송을 연구 할 수있는 능력을 배제한다. 이 장애물을 극복하기 위해, 세포 단일 층에 걸쳐 전송 긴 트랜스 웰은 상부 (정점) 실, 세포 부착과 꽉 단일 층을 형성 다공질 투과 막으로 구성되는, 10,11,16,17를 삽입하고, 낮은 사용하여 연구되고있다 (기저) 챔버 (그림 1). 이 구성에서는, 전송은 측정 할 수있다정점 간 측저, 상부 챔버로 치료 투여 세포 단층 및 내부 다공성 막을 통해 전송을 다음, 마지막 반송물의 정량화를위한​​ 하부 챔버에 매체를 수집하여 방향. 측저에서 첨단으로의 전송 방향은 상부 챔버 5,10,12,16로부터 하부 챔버 및 후속 컬렉션에 초기 투여에 의해 측정 될 수있다. 다양한 기술이 전술 한 바와 같이, 티이 및 세포층의 전송 분석법 등 트랜스 웰에 투과성 장벽의 형성을 확인하기 위하여 존재한다. 또, 세포가 배양되는 투과 필터 (형광 공 촛점, 전자 현미경에 의해 예) 영상 분석을 위해 제거 될 수 있고, 또한 세포 단층 모델의 검증뿐만 아니라 전송의 메커니즘. 다른 기공 크기, 재질 및 표면 영역에서 사용할 멤브레인 타입의 선택은, 다양한 사실상에 달려이러한 물질의 크기 또는 전송되는 개체, 세포 유형, 및 이미징 방법 16,18-20으로 RS. 트랜스 웰 인서트는 또한 챔버 및 세포 표면 영역의 양이 상수를 공지 된 바와 복잡한 포유류 시스템에 비해 전송 제어하고 정확한 정량을 용이하게한다. 생체 내 전달에 관련된 여러 가지 요소가 등 장 점액의 존재, 전단 응력, 소화 효소, 면역 세포를 포함하여, 제거하는 동안, 체외 모델이 작은 규모의 운송에 관한 유용한 사전 정보를 제공합니다. 휴대 장벽 10,11,16,17 통해 NC 전송을 공부하는이 방법의 적응을 설명하기 위해 예를 들어, 우리는 여기에 GI 상피에서 NC 전송의 가능성을 모델 약물 전달의 통로를 평가에 의해 모델링 된 경우를 설명 인간 상피 대장 선암 (된 Caco-2) 세포의 단일 층을 통해 시스템. 이러한 목적으로, C 들면ELL을 투명하고 현미경 이미징에 사용될 수있는 0.8 μm의 세공 폴리에틸렌 테레 프탈레이트 (PET) 필터 (6.4 mm 직경)에서, 트랜스 웰 인서트에서 배양 하였다. 투과성 장벽의 상태는 티이, 제어 물질, 알부민 및 단단한 접합부, occludin 단백질의 요소의 형광 현미경 시각화의 정점 간 측저 전송 측정에 의해 확인된다. 대상 폴리머 NC의 모델은 100 nm의, 생분해 폴리스티렌 나노 입자로 구성된 사용됩니다. 나노 결정은 표면 만 대상으로 항체 흡착 또는 표적 항체의 조합과 구성 요소 중 하나는 방사성 동위 원소 추적 125 I로 표시 할 수있는 치료화물에 의해 코팅된다. 선택된 예에서, 항체는 세포 간 부착을 분자 -1 (ICAM-1)을 인식하고, 단백질은 GI 상피의 표면에 발현 (및 기타), 세포 내 및 세포 횡단 수송 O를 용이하게하기 위해 도시 된 세포<html> F 약물 사업자와 그들의화물 21. 화물은 α-갈 락토시다 제 (α-GAL), 파브리 질환, 유전 리소좀 저장 장애 (22)의 치료에 사용되는 치료 효소이다. 크기가 약 200nm의 코팅 된 나노 결정은, 시간의 변화 기간의 세포 단일 층에 혀끝의 챔버에 첨가하고 37 ° C에서 배양 된 후 125 나노 결정에 나는 세포 단일 층 및 / 또는 관련된 검출 할 수있다 세포 아래의 기저 챔버로 이송. 무료 125 I의 추가 결정이 코팅 된 NC 전송의 성능이 저하 된 부분 및 추정의 뺄셈을 할 수 있습니다. 운송기구는 상기 세포 횡단 수송이 엔도 시토 시스와 transcytosis의 경로를 변조 할 때 전송의 변화를 검토하여 결정되는 동안, 상기 파라미터를 통해 세포층 경로에 속하는 투과성 장벽의 변화를 조사하여 평가한다. &quot;ontent&gt; 이들 방법은 모두 세포 장벽을 가로 질러 약물 전달에 대한 가능성을 평가할 수 있도록, 귀중한 셀룰러 배리어 모델에 대한 정보, 약물 전달 시스템의 전송 범위 및 속도와 같은 전송 메커니즘을 제공한다.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Transwell inserts</td>
			<td>BD Falcon</td>
			<td>353095</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s Modified Eagle&#39;s Medium (DMEM), 1x</td>
			<td>Cellgro</td>
			<td>10-013-CM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal Bovine Serum (FBS)</td>
			<td>Cellgro</td>
			<td>35-015-CV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pen Strep</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>15140</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Human epithelial colorectal adenocarcinoma (Caco-2) cells</td>
			<td>ATCC</td>
			<td>HTB-37TM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>125Iodine</td>
			<td>Perkin Elmer</td>
			<td>NEZ033H002MC</td>
			<td>Radioactive hazard</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate Buffer Saline (PBS)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>14190-235</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine Serum Albumin (BSA)</td>
			<td>Equitech Bio</td>
			<td>BAH-66</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraformaldehyde (16%)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>15710</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouse Immunoglobulin G (IgG)</td>
			<td>Jackson ImmunoResearch</td>
			<td>015-000-003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouse monoclonal antibodies to human ICAM-1 (anti-ICAM)</td>
			<td>Marlin 1987</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#945;-Galactosidase, from green coffee beans</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>G8507-25UN</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FITC latex beads, 100 nm</td>
			<td>Polysciences, Inc.</td>
			<td>17150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X-100</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>234729-500ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trichloroacetic acid (TCA)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>SA433-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Occludin antibody (Y-12), goat polyclonal anti-human</td>
			<td>Santa Cruz Biotechnology</td>
			<td>Sc-27151</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Monodansylcadaverine (MDC)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>D4008</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filipin</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>F9765</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5-(N-ethyl-N-isopropyl) amiloride (EIPA)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>A3085</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wortmannin</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>W1628</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gamma counter</td>
			<td>Perkin Elmer</td>
			<td>Wizard2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Volt-ohm meter</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>EVOM2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TEER electrodes</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>STX100</td>
			<td>Electrodes available for different well-plates</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dynamic Light Scattering (DLS)</td>
			<td>Malvern</td>
			<td>Nano-ZS90</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

models and methods to evaluate transport of drug delivery systems across cellular barriers

서브 마이크로 미터 캐리어 (nanocarriers, 나노 결정은) 용해도, 안정성, 순환 시간, 타겟팅 및 방출을 개선하여 약물의 효능을 향상시킬 수 있습니다. 또한, 몸에있는 세포 장벽을 통과하면 개입이 필요한 조직에 혈액 순환 및 전송에 치료 나노 결정의 모두 구두 전달을위한 중요합니다. 인접 셀, 또는 (ii) 상기 세포 횡단의 세포체를 통해 전송 자료는 엔도 시토 시스에 의해 내장되어 경로,,, 분비를 연동 접속점의 일시적인 중단을 통해, (I) 세포층 경로 : 세포 장벽에 걸쳐 NC 전송에 의해 달성된다 반대의 세포 표면 (transyctosis)에서. 세포 장벽에 걸쳐 배달 운송에 관련된 세포 표면 마커에 특이 적으로 결합 대상 에이전트와 치료 또는 사업자의 결합에 의해 촉진 될 수있다. 여기, 우리는 WHI 모델 세포 장벽에 걸쳐 범위와 NC 수송 메커니즘을 측정하는 방법을 제공합니다채널은 트랜스 웰 인서트에있는 다공성 막에 성장 위장의 단층 (GI) 상피 세포로 구성되어 있습니다. 투과성 장벽의 형성은 transepithelial 전기 저항 (티이), 제어 물질 transepithelial 수송, 타이트 접합부의 면역 염색을 측정함으로써 확인된다. 예로서, ~ 200 nm의 중합체 나노 결정은 치료화물을 운반하고 세포 표면 행렬식을 표적으로하는 항체로 코팅되어있는, 사용된다. 항체 또는 치료화물은 방사성 동위 원소 추적에 125 I로 표시되고, 표시된 나노 결정은 시간의 변화 기간 동안 세포 단일 층에 다락방에 추가됩니다. 내부 챔버로 이송 세포 및 / 또는 연결된 나노 결정은 검출 될 수있다. 무료 125 I의 측정 성능이 저하 된 분수의 뺄셈을 할 수 있습니다. 세포층 경로는 위에서 설명한 장벽 매개 변수에 NC 전송으로 인한 잠재적 인 변경을 결정함으로써 평가된다. 세포 횡단 수송 난엔도 시토 시스와 transcytosis 경로를 조절하는 효과를 주소에 의해 결정들.

대상으로 나노 결정의 transepithelial 전송을 공부하는 우리의 세포 모델의 검증으로, 그림 2는, 된 Caco-2 세포 단층이 합류 ~ 12 일째에 도달 1.5 × 10 5 세포 / ㎠의 밀도로 도금 일 18까지 단일 층의 무결성을 유지하고 있음을 보여줍니다 티이 (그림 2A)로 표시. 이 낮은 티이에서 가난한 꽉 접합 라벨 (17 Ω × 센티미터 2, 5 일에 비해 높은 티이 (390 Ω × 센?...

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Models and Methods to Evaluate Transport of Drug Delivery Systems Across Cellular Barriers

많은 치료 응용 프로그램은 신체의 세포 장벽에 걸쳐 약물 사업자와 그들의화물의 안전하고 효율적인 전송을 필요로합니다. 이 문서는 위장 (GI) 상피 세포와 같은 세포 장벽에 걸쳐 약 nanocarriers (나노 결정)의 전송 속도와 메커니즘을 평가하기 위해 설립 방법의 적응을 설명합니다.

모델 및 세포 장벽에 걸쳐 약물 전달 시스템의 전송을 평가하는 방법

Sub-micrometer carriers (nanocarriers; NCs) enhance efficacy of drugs by improving solubility, stability, circulation time, targeting, and release. ...

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Determination of the Transport Rate of Xenobiotics and Nanomaterials Across the Placenta using the ex vivo Human Placental Perfusion Model

Decades ago the human placenta was thought to be an impenetrable barrier between mother and unborn child. However, the discovery of thalidomide-induced birth defects and many later studies afterwards proved the opposite. Today several harmful xenobiotics like nicotine, heroin, methadone or drugs as well as environmental pollutants were described to overcome this barrier. With the growing use of nanotechnology, the placenta is likely to come into contact with novel nanoparticles either accidentally through exposure or intentionally in the case of potential nanomedical applications. Data from animal experiments cannot be extrapolated to humans because the placenta is the most species-specific mammalian organ 1. Therefore, the ex vivo dual recirculating human placental perfusion, developed by Panigel et al. in 1967 2 and continuously modified by Schneider et al. in 1972 3, can serve as an excellent model to study the transfer of xenobiotics or particles.
Here, we focus on the ex vivo dual recirculating human placental perfusion protocol and its further development to acquire reproducible results.
The placentae were obtained after informed consent of the mothers from uncomplicated term pregnancies undergoing caesarean delivery. The fetal and maternal vessels of an intact cotyledon were cannulated and perfused at least for five hours. As a model particle fluorescently labelled polystyrene particles with sizes of 80 and 500 nm in diameter were added to the maternal circuit. The 80 nm particles were able to cross the placental barrier and provide a perfect example for a substance which is transferred across the placenta to the fetus while the 500 nm particles were retained in the placental tissue or maternal circuit. The ex vivo human placental perfusion model is one of few models providing reliable information about the transport behavior of xenobiotics at an important tissue barrier which delivers predictive and clinical relevant data.

Determination of the Transport Rate of Xenobiotics and Nanomaterials Across the Placenta using the ex vivo Human Placental Perfusion Model

The ex vivo dual recirculating human placental perfusion model can be used to investigate the transfer of xenobiotics and nanoparticles across the human placenta. In this video protocol we describe the equipment and techniques required for a successful execution of a placenta perfusion.

태반의 맞은 편에 생체이 물과 나노 물질의 전송 속도의 결정을 사용하여<em&gt; 생체</em&gt; 인간 태반 관류 모델

Decades ago the human placenta was thought to be an impenetrable barrier between mother and unborn child. However, the discovery of thalidomide-induced ...

연구

생체공학

Self-reporting Scaffolds for 3-Dimensional Cell Culture

Culturing cells in 3D on appropriate scaffolds is thought to better mimic the in vivo microenvironment and increase cell-cell interactions. The resulting 3D cellular construct can often be more relevant to studying the molecular events and cell-cell interactions than similar experiments studied in 2D. To create effective 3D cultures with high cell viability throughout the scaffold the culture conditions such as oxygen and pH need to be carefully controlled as gradients in analyte concentration can exist throughout the 3D construct. Here we describe the methods of preparing biocompatible pH responsive sol-gel nanosensors and their incorporation into poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) electrospun scaffolds along with their subsequent preparation for the culture of mammalian cells. The pH responsive scaffolds can be used as tools to determine microenvironmental pH within a 3D cellular construct. Furthermore, we detail the delivery of pH responsive nanosensors to the intracellular environment of mammalian cells whose growth was supported by electrospun PLGA scaffolds. The cytoplasmic location of the pH responsive nanosensors can be utilized to monitor intracellular pH (pHi) during ongoing experimentation.

Biocompatible pH responsive sol-gel nanosensors can be incorporated into poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) electrospun scaffolds. The produced self-reporting scaffolds can be used for in&#160;situ monitoring of microenvironmental conditions whilst culturing cells upon the scaffold. This is beneficial as the 3D cellular construct can be monitored in real-time without disturbing the experiment.

3 차원 세포 배양을위한 자기보고 발판

Culturing cells in 3D on appropriate scaffolds is thought to better mimic the in vivo microenvironment and increase cell-cell interactions. The resulting ...

In Vitro Permeation of FITC-loaded Ferritins Across a Rat Blood-brain Barrier: a Model to Study the Delivery of Nanoformulated Molecules

Brain microvascular endothelial cells, supported by pericytes and astrocytes endfeet, are responsible for the low permeation of large hydrosoluble drugs through the blood-brain barrier (BBB), causing difficulties for effective pharmacological therapies. In recent years, different strategies for promoting brain targeting have aimed to improve drug delivery and activity at this site, including innovative nanosystems for drug delivery across the BBB. In this context, an in vitro approach based on a simplified cellular model of the BBB provides a useful tool to investigate the effect of nanoformulations on the trans-BBB permeation of molecules. This study describes the development of a double-layer BBB, consisting of co-cultured commercially available primary rat brain microvascular endothelial cells and astrocytes. A multiparametric approach for the validation of the model, based on the measurement of the transendothelial electrical resistance and the apparent permeability of a high molecular weight dextran, is also described. As proof of concept for the employment of this BBB model to study the effect of different nanoformulations on the translocation of fluorescent molecules across the barrier, we describe the use of fluorescein isothiocyanate (FITC), loaded into ferritin nanoparticles. The ability of ferritins to improve the trans-BBB permeation of FITC was demonstrated by flux measurements and confocal microscopy analyses. The results suggest this is a useful system for validating nanosystems for delivery of drugs across the BBB.

In Vitro Permeation of FITC-loaded Ferritins Across a Rat Blood-brain Barrier: a Model to Study the Delivery of Nanoformulated Molecules

A method to establish an in vitro model of blood-brain barrier based on a co-culture of rat brain microvascular endothelial cells and astrocytes is described and validated. This system proved to be a valid tool to study the effect of nanoformulation on the trans-barrier permeation of fluorescent molecules.

쥐 뇌 혈관 벽의 맞은 편에 FITC로드 Ferritins의 생체 외 투과 년 : 모델 Nanoformulated 분자의 배달을 공부하기

Brain microvascular endothelial cells, supported by pericytes and astrocytes endfeet, are responsible for the low permeation of large hydrosoluble drugs ...

Manufacture and Drug Delivery Applications of Silk Nanoparticles

Silk is a promising biopolymer for biomedical and pharmaceutical applications due to its outstanding mechanical properties, biocompatibility and biodegradability, as well its ability to protect and subsequently release its payload in response to a trigger. While silk can be formulated into various material formats, silk nanoparticles are emerging as promising drug delivery systems. Therefore, this article covers the procedures for reverse engineering silk cocoons to yield a regenerated silk solution that can be used to generate stable silk nanoparticles. These nanoparticles are subsequently characterized, drug loaded and explored as a potential anticancer drug delivery system. Briefly, silk cocoons are reverse engineered first by degumming the cocoons, followed by silk dissolution and clean up, to yield an aqueous silk solution. Next, the regenerated silk solution is subjected to nanoprecipitation to yield silk nanoparticles &#8211; a simple but powerful method that generates uniform nanoparticles. The silk nanoparticles are characterized according to their size, zeta potential, morphology and stability in aqueous media, as well as their ability to entrap a chemotherapeutic payload and kill human breast cancer cells. Overall, the described methodology yields uniform silk nanoparticles that can be readily explored for a myriad of applications, including their use as a potential nanomedicine.

Nanoparticles are emerging as promising drug delivery systems for a broad range of indications. Here, we describe a simple yet powerful method to manufacture silk nanoparticles using reverse engineered Bombyx mori silk. These silk nanoparticles can be readily loaded with a therapeutic payload and subsequently explored for drug delivery applications.

실크 나노 입자의 제조 및 약물 전달 응용 프로그램

Silk is a promising biopolymer for biomedical and pharmaceutical applications due to its outstanding mechanical properties, biocompatibility and ...

An Experimental and Finite Element Protocol to Investigate the Transport of Neutral and Charged Solutes across Articular Cartilage

Osteoarthritis (OA) is a debilitating disease that is associated with degeneration of articular cartilage and subchondral bone. Degeneration of articular cartilage impairs its load-bearing function substantially as it experiences tremendous chemical degradation, i.e. proteoglycan loss and collagen fibril disruption. One promising way to investigate chemical damage mechanisms during OA is to expose the cartilage specimens to an external solute and monitor the diffusion of the molecules. The degree of cartilage damage (i.e. concentration and configuration of essential macromolecules) is associated with collisional energy loss of external solutes while moving across articular cartilage creates different diffusion characteristics compared to healthy cartilage. In this study, we introduce a protocol, which consists of several steps and is based on previously developed experimental micro-Computed Tomography (micro-CT) and finite element modeling. The transport of charged and uncharged iodinated molecules is first recorded using micro-CT, which is followed by applying biphasic-solute and multiphasic finite element models to obtain diffusion coefficients and fixed charge densities across cartilage zones.

We propose a protocol to investigate the transport of charged and uncharged molecules across articular cartilage with the aid of recently developed experimental and numerical methods.

실험적 및 유한 요소 의정서는 관절 연골에서 중립 및 충전 용질의 운송을 조사하기 위해

Osteoarthritis (OA) is a debilitating disease that is associated with degeneration of articular cartilage and subchondral bone. Degeneration of articular ...

Creating a Structurally Realistic Finite Element Geometric Model of a Cardiomyocyte to Study the Role of Cellular Architecture in Cardiomyocyte Systems Biology

With the advent of three-dimensional (3D) imaging technologies such as electron tomography, serial-block-face scanning electron microscopy and confocal microscopy, the scientific community has unprecedented access to large datasets at sub-micrometer resolution that characterize the architectural remodeling that accompanies changes in cardiomyocyte function in health and disease. However, these datasets have been under-utilized for&#160;investigating the role of cellular architecture remodeling in cardiomyocyte function. The purpose of this protocol is to outline how to create an accurate finite element model of a cardiomyocyte using high resolution electron microscopy and confocal microscopy images. A detailed and accurate model of cellular architecture has significant potential to provide new insights into cardiomyocyte biology, more than experiments alone can garner. The power of this method lies in its ability to computationally fuse information from two disparate imaging modalities of cardiomyocyte ultrastructure to develop one unified and detailed model of the cardiomyocyte. This protocol outlines steps to integrate electron tomography and confocal microscopy images of adult male Wistar (name for a specific breed of albino rat) rat cardiomyocytes to develop a half-sarcomere finite element model of the cardiomyocyte. The procedure generates a 3D finite element model that contains an accurate, high-resolution depiction (on the order of ~35 nm) of the distribution of mitochondria, myofibrils and ryanodine receptor clusters that release the necessary calcium for cardiomyocyte contraction from the sarcoplasmic reticular network (SR) into the myofibril and cytosolic compartment. The model generated here as an illustration does not incorporate details of the transverse-tubule architecture or the sarcoplasmic reticular network and is therefore a minimal model of the cardiomyocyte. Nevertheless, the model can already be applied in simulation-based investigations into the role of cell structure in calcium signaling and mitochondrial bioenergetics, which is illustrated and discussed using two case studies that are presented following the detailed protocol.

This protocol outlines a novel method to create a spatially detailed finite element model of the intracellular architecture of cardiomyocytes from electron microscopy and confocal microscopy images. The power of this spatially detailed model is demonstrated using case studies in calcium signaling and bioenergetics.

Cardiomyocyte 시스템 생물학에서 세포 아키텍처의 역할을 연구 하기 Cardiomyocyte의 구조적으로 현실적인 유한 요소 형상 모델 생성

With the advent of three-dimensional (3D) imaging technologies such as electron tomography, serial-block-face scanning electron microscopy and confocal ...

Surface Functionalization of Hepatitis E Virus Nanoparticles Using Chemical Conjugation Methods

Virus-like particles (VLPs) have been used as nanocarriers to display foreign epitopes and/or deliver small molecules in the detection and treatment of various diseases. This application relies on genetic modification, self-assembly, and cysteine conjugation to fulfill the tumor-targeting application of recombinant VLPs. Compared with genetic modification alone, chemical conjugation of foreign peptides to VLPs offers a significant advantage because it allows a variety of entities, such as synthetic peptides or oligosaccharides, to be conjugated to the surface of VLPs in a modulated and flexible manner without alteration of the VLP assembly.
Here, we demonstrate how to use the hepatitis E virus nanoparticle (HEVNP), a modularized theranostic capsule, as a multifunctional delivery carrier. Functions of HEVNPs include tissue-targeting, imaging, and therapeutic delivery. Based on the well-established structural research of HEVNP, the structurally independent and surface-exposed residues were selected for cysteine replacement as conjugation sites for maleimide-linked chemical groups via thiol-selective linkages. One particular cysteine-modified HEVNP (a Cys replacement of the asparagine at 573 aa (HEVNP-573C)) was conjugated to a breast cancer cell-specific ligand, LXY30 and labeled with near-infrared (NIR) fluorescence dye (Cy5.5), rendering the tumor-targeted HEVNPs as effective diagnostic capsules (LXY30-HEVNP-Cy5.5). Similar engineering strategies can be employed with other macromolecular complexes with well-known atomic structures to explore potential applications in theranostic delivery.

We have engineered the capsid protein of hepatitis E virus as a theranostic nanoparticle (HEVNP). HEVNP self-assembles into a stable icosahedral cage in mucosal delivery. Here, we describe the modification of HEVNPs for tumor targeting by mutating surface-exposed residues to cysteines, which conjugate synthetic ligands that specifically bind tumor cells.

간염 E 바이러스 나노 화학 활용 방법을 사용 하 여의 표면 기능화

Virus-like particles (VLPs) have been used as nanocarriers to display foreign epitopes and/or deliver small molecules in the detection and treatment of ...

Comprehensive Evaluation of the Effectiveness and Safety of Placenta-Targeted Drug Delivery Using Three Complementary Methods

No effective treatments currently exist for placenta-associated pregnancy complications, and developing strategies for the targeted delivery of drugs to the placenta while minimizing fetal and maternal side effects remains challenging. Targeted nanoparticle carriers provide new opportunities to treat placental disorders. We recently demonstrated that a synthetic placental chondroitin sulfate A binding peptide (plCSA-BP) could be used to guide nanoparticles to deliver drugs to the placenta. In this protocol, we describe in detail a system for assessing the efficiency of drug delivery to the placenta by plCSA-BP that employs three separate methods used in combination: in vivo imaging, high-frequency ultrasound (HFUS), and high-performance liquid chromatography (HPLC). Using in vivo imaging, plCSA-BP-guided nanoparticles were visualized in the placentas of live animals, while HFUS and HPLC demonstrated that plCSA-BP-conjugated nanoparticles efficiently and specifically delivered methotrexate to the placenta. Thus, a combination of these methods can be used as an effective tool for the targeted delivery of drugs to the placenta and development of new treatment strategies for several pregnancy complications.

We describe a system that utilizes three methods to evaluate the safety and effectiveness of placenta-targeted drug delivery: in vivo imaging to monitor nanoparticle accumulation, high-frequency ultrasound to monitor placental and fetal development, and HPLC to quantify drug delivery to tissue.

3 보완 방법을 사용 하 여 태 반 대상 약물 전달의 안전과 효율성의 종합 평가

No effective treatments currently exist for placenta-associated pregnancy complications, and developing strategies for the targeted delivery of drugs to ...

Repressing Gene Transcription by Redirecting Cellular Machinery with Chemical Epigenetic Modifiers

Regulation of chromatin compaction is an important process that governs gene expression in higher eukaryotes. Although chromatin compaction and gene expression regulation are commonly disrupted in many diseases, a locus-specific, endogenous, and reversible method to study and control these mechanisms of action has been lacking. To address this issue, we have developed and characterized novel gene-regulating bifunctional molecules. One component of the bifunctional molecule binds to a DNA-protein anchor so that it will be recruited to an allele-specific locus. The other component engages endogenous cellular chromatin-modifying machinery, recruiting these proteins to a gene of interest. These small molecules, called chemical epigenetic modifiers (CEMs), are capable of controlling gene expression and the chromatin environment in a dose-dependent and reversible manner. Here, we detail a CEM approach and its application to decrease gene expression and histone tail acetylation at a Green Fluorescent Protein (GFP) reporter located at the Oct4 locus in mouse embryonic stem cells (mESCs). We characterize the lead CEM (CEM23) using fluorescent microscopy, flow cytometry, and chromatin immunoprecipitation (ChIP), followed by a quantitative polymerase chain reaction (qPCR). While the power of this system is demonstrated at the Oct4 locus, conceptually, the CEM technology is modular and can be applied in other cell types and at other genomic loci.

Regulation of the chromatin environment is an essential process required for proper gene expression. Here, we describe a method for controlling gene expression through the recruitment of chromatin-modifying machinery in a gene-specific and reversible manner.

세포질 기계 화학 Epigenetic 한정자를 리디렉션하여 억압 유전자 전사

Regulation of chromatin compaction is an important process that governs gene expression in higher eukaryotes. Although chromatin compaction and gene ...

3D Analysis of Multi-cellular Responses to Chemoattractant Gradients

Various limitations of 2D cell culture systems have sparked interest in 3D cell culture and analysis platforms, which would better mimic the spatial and chemical complexity of living tissues and mimic in vivo tissue functions. Recent advances in microfabrication technologies have facilitated the development of 3D in vitro environments in which cells can be integrated into a well-defined extracellular matrix (ECM) and a defined set of soluble or matrix associated biomolecules. However, technological barriers have limited their widespread use in research laboratories. Here, we describe a method to construct simple devices for 3D culture and experimentation with cells and multicellular organoids in 3D microenvironments with a defined chemoattractant gradient. We illustrate the use of this platform for analysis of the response of epithelial cells and organoids to gradients of growth factors, such as epidermal growth factor (EGF). EGF gradients were stable in the devices for several days leading to directed branch formation in breast organoids. This analysis allowed us to conclude that collective gradient sensing by groups of cells is more sensitive vs. single cells. We also describe the fabrication method, which does not require photolithography facilities nor advanced soft lithography techniques. This method will be helpful to study 3D cellular behaviors in the context of the analysis of development and pathological states, including cancer.

We describe a method to construct devices for 3D culture and experimentation with cells and multicellular organoids. This device allows analysis of cellular responses to soluble signals in 3D microenvironments with defined chemoattractant gradients. Organoids are better than single cells at detection of weak noisy inputs.

화학 유인 그라데이션에 대 한 다중 세포 반응의 3D 분석

Various limitations of 2D cell culture systems have sparked interest in 3D cell culture and analysis platforms, which would better mimic the spatial and ...