자금 조달 : 미국 육군 의학 연구 및 군수품 명령 (USAMRMC) 및 원격 의료 및 고급 기술 연구 센터에 의해 관리. Shunxi 지 여기에 설명 된대로 주사기의 수정을 기여했다.

1. 시스템 셋업 시스템은 단일 단계 믹서, 라인 고전 단 균질화, HCT 및 균질화 사이의 유체를 이동하는 롤러 펌프 및 열교환 기 (도 1)를 장착 유지 탱크를 집중 (HCT)로 구성된다. <ol><li> 단일 단계 믹서 아래 2 기본 포트와 3 사이드 포트가 장착 된 살균, 입이 큰 4 L 유리 수집 용기를 놓습니다. 용기의 입구까지 믹서 헤드를 내리고 (헤드 공간을 오염으로부터 외기를 방지하기 위해) 고무 씰 또는 테이프를 사용하여 기밀 끼워 맞춤을 보장한다. </li><li> 멸균 3 / 8와 HCT의 (그림 1, 포트 # 1) 기본 포트 중 하나에 맞게 &quot;(ID) 클리어 튜브, 약 10&quot;오래, 농축 에멀젼의 수집을위한 팁에서 3 방향 스톱 콕이 장착 . </li><li> 제 2베이스 포트 멸균 3 / 8와 (그림 1, 포트 # 2) &quot;(ID) 튜브, approximatel를 장착길이 Y 36 &quot;. 롤러 펌프를 통해 튜브를 넣습니다. 두 개의 포트를 포함하는 T-조각으로 높은 전단 균질의 입구에 맞게 다음과 같이 연결 : 롤러 펌프를 통해, 포트 # 2에서 튜브를 연결하고 T 조각의 측면 포트에 연결합니다. 저 유량 산소 가스 유량계를 사용하여 산소 탱크에 다른 포트를 연결합니다. </li><li> 4 ℃에서 라인 열 교환기의 유입구에 고 전단 균질의 출구 포트에 연결 폐 루프 시스템을 생성, HCT의 리턴 포트 (도 1, 포트 # 3)에 열교환 기의 출구 포트를 연결한다. </li><li> HCT에 (유량계를 통해) 산소 탱크를 연결합니다 (그림 1, 포트 # 4). HCT의 상단 포트 (그림 1, 포트 # 5)을 대기에 개방 된 가스 조성 모니터를 연결합니다. </li><li> 무균 원하는 경우, 오토 클레이브 각각 사용 전에 유리 및 금속 성분을 살균. 튜브의 구성 요소 및 플라스틱 공동 소독각 사용하기 전에 산화 에틸렌 nnectors. 제품은 생체 내에서 테스트 할 경우 특히 중요합니다. </li></ol> 2. LOM 제조 <ol><li> GMP 1,2 - 디스 테아-SN-글리세로 -3 - 포스 포 콜린 (DSPC) 및 HCT의 기본 콜레스테롤 10 g을 20 g의를 놓습니다. 수성 단계로 가능한 한 많은 지질을 통합, 1 분의 HCT와 손을 저어 플라즈마 LYTE의 1 L를 추가합니다. </li><li> 전체 믹서 헤드 성상 의해 포함되도록 보장 수성 상에 단일 단계 믹서를 낮추. HCT의 상단이 꽉 가스입니다 (위의 단계 1.1 참조) 열린 사이드 포트가 있는지 확인하십시오. 포트 번호 4에 부착 된 가스 소스를 켜고 HCT 헤드 스페이스의 산소 분율&gt; 95 %에 도달 할 때까지 기다립니다. 10 L / 분 (LPM),이는 ~ 10 분 소요됩니다. </li><li> 단일 단계 믹서를 사용하여 5,000 rpm에서 5 분 동안 전구체 에멀젼을 혼합. 생성 된 혼합물을 옅은 백색을 표시하고 가시적 lipi 포함될 없어야D 덩어리. 일단 혼합되지 않는 지질 물 혼합물은 단일 사용하기 전에 최대 30 일 동안 4 º C에 저장할 수 있습니다. </li><li> 국무 1.3 LPM에서 롤러 펌프를 돌려 전구체 에멀젼 전체 폐 루프 시스템. 시스템이 끝났다되면, 1.3 LPM에서의 펌프를 유지합니다. </li><li> LOM의 제조를 시작하려면, 7,500 rpm의 인라인 높은 전단 균질의 전원을 켭니다. 그 직후, 0.5 LPM에서 균질의 입구 부분에 산소 흐름을 켭니다. 3,500 rpm에서에 (HCT의) 단일 단계 믹서를 유지합니다. LOM의이 라인 모지 나이저 (도 2) 내의 로터 블레이드 및 emulsor 스크린의 계면에 형성된다. 분 안에 액체가 눈에 띄게 더 점성이 될 것이다. 보다 엄격한 방식은 제조 중에 포트 (1)로부터 분취 량을 제거하고 점도계로 분석하여 수행 할 수있는 시간의 함수로서 점도를 결정하는 것이다. 참고 : 보이는 기포 믹서, 산소를 배출 튜브에 존재한다면라인 모지 나이저로 유동은 너무 높다. 유체가 불투명이고 가시적 인 기포를 포함하지 않을 때까지 가스 유량을 적정한다. </li><li> 15 분 동안 시스템을 실행 한 다음에 높은 전단 균질과 산소 유입을 끄십시오. 에멀젼이 제거 될 때까지 HCT에서 단일 단계 믹서를 계속 실행; 이 상 분리를 완화하고 HCT 내에서 비​​교적 균일 한 제품을 유지합니다. 주의 : 가스 충전 에멀젼의 부피가 직렬 농축 단계에서 약 2 ~ 3 배 증가한다. 그것을 보장하기 위해 검사하지 않는 경우 산소는 높은 전단 균질로 유입되고 전구체 에멀젼 그 지질 농도는 정확하다. 지질 농도가 감소함에 따라 생산의 효율성은 감소한다. </li></ol> 3. 수집, 집중, 평가, 및 LOM의 저장 <ol><li> 멸균을 연결, 수집 용기에 기본 포트 # 1에 부착 된 크레인에 140 ㎖의 루어 잠금 주사기를 수정했습니다. (10)을 작성유체의 0 ML. 모든 유체가 제거 될 때까지 단단히 주사기를 반복 모자. <ol><li> 주사기로 공기 100 ㎖를 회수 한 후 140 ㎖의 마크 위의 여분의 플런저와 주사기 재료를 절단하여 주사기를 수정합니다. 를 입력하고 플런저를 그리는 이가 집게를 사용하여 빈 주사기. 이 수정은 쉽게 원심 분리를 할 수 있습니다. </li></ol></li><li> 10 분 225 XG에 냉장 (4 º C에서) 버킷 원심 분리기 하향 지향 덮인 끝이 원심 분리기 주사기. </li><li> 물질의 세 가지 층은 원심 분리 한 후 나타납니다. 초과 흐린 수상의 바닥 층을 추방 버린다. 제 2 층은 밝은 흰색과 집중 LOM의가 포함되어 있습니다. 주위 가스의 오염을 방지하기 위해 삼방 스톱 콕을 이용하여 가스 배리어 주사기로 농축 발포체를 전송합니다. 파열 된 LOM의에서 무료로 산소 가스를 포함하는 마지막 층을 폐기하십시오. </li><li> 거품 품질이 집중 거품의 ≥ 90 % 가스를 도달에 의해 평가 될 수있다. calcul을다음과 같이 가스 농도를 먹었다 : 볼륨 % 가스 = [(거품 무게 / 거품 볼륨) - 1] × 100 <ol><li> 입경이 기대 범위 내에 있다면 제 품질 관리 같이, 광 엄폐 의한 미세 기포의 크기가 결정한다. 그것은 균질화 시간 또는 제형의 변화가 기포 크기를 변경할 수 있음을 주목해야한다. </li></ol></li><li> 단단히 루어 잠금 피팅 유리 주사기 모자. 농축 LOM의 사용시에 플라즈마 LYTE로 희석 될 수있다. 주사기는 22 일 4에 저장 될 수있다, 또는 -20 º C; 추운 온도는 향상된 저장 수명 안정성 7을 제공 할 수있다. </li></ol>

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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=Phospholipid-Stabilized+Microbubble+Foam+for+Injectable+Oxygen+Delivery.">Phospholipid-Stabilized Microbubble Foam for Injectable Oxygen Delivery.</a> Langmuir. 26 (20), 15726-15729 (2010).</li><li>Kv&#229;le, 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=Size+fractionation+of+gas-filled+microspheres+by+flotation.">Size fractionation of gas-filled microspheres by flotation.</a> Separations Technology. 6 (4), 219-226 (1996).</li><li>Dressaire, 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=Interfacial+polygonal+nanopatterning+of+stable+microbubbles.">Interfacial polygonal nanopatterning of stable microbubbles.</a> Science. 320 (5880), 1198-1201 (2008).</li><li>Kheir, J. N., 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=Bulk+Manufacture+of+Concentrated+Oxygen+Gas-Filled+Microparticles+for+Intravenous+Oxygen+Delivery.">Bulk Manufacture of Concentrated Oxygen Gas-Filled Microparticles for Intravenous Oxygen Delivery.</a> Advanced Healthcare Materials. , (2013).</li></ol>

저자는 더 경쟁 재정적 이익이 없다는 것을 선언합니다.

집중, 높은 산소 LOM의를 만드는 가장 중요한 단계는 다음과 같습니다 : 1) HCT 내의 빈 공간이 완전히 산소 상태를 유지하는 것이 보장을; 2) 지질 부형제의 순도 () 저장 조건 및 GMP 제품의 사용을 포함하여 최적임을 보장; 3) 분말 지질 시스템을 프라이밍하기 전에 수 성상과 완전히 혼합 것을 보장; 및 4) 기체의 체적 분율이 70 %를 초과하지 않도록 보장하기 위해 HCT 내의 가스 분율의 증가에 세심한?...

단백질, 폴리머, 지질 껍질 이루어지는 미세 기포는 약물 전달 벡터, 유전자 치료, 초음파 조영제 1-5로 개발되어왔다. 이러한 치료가 사용하는 혈관 마이크로 버블 지속성을 필요로하기 때문에, 이러한 마이크로 버블은 일반적으로 혈액에서 낮은 용해도를 가지고 거품 3,4 안정 과불 화탄소 6, 불활성, 높은 분자량의 가스로 채워져있다. 최근, 지질 기반 산소 마이크로 버블 (LOM의)는 최종 장기 산소 전달을 유지하고기도 폐쇄 또는 저산소증 (7)의 기간 동안 혈역학 적 불안정을 방지 할 수 있습니다 산소 치료 용량을 제공하도록 설계되었습니다. 정맥 가스 공급을 위해 설계 유제 초음파 조영제 또는 타겟 약물 전달을 위해 사용되는 것보다 다른 디자인의 기능을 필요로합니다. 신체가 산소 가스 (~ 200 ㎖ / 분)를 대량 소비하기 때문에 먼저, LOM의 생산되어야큰 규모에 주입했다. 이는 제조 공정이 효율적으로 될 것을 요구한다. 둘째, 제조 공정이 외기 행 (100 % 산소로 채워 져야)의 LOM의 노광 질소 오염을 방지하기 위해 폐쇄 루프이어야한다. LOM의의 목적은 정맥 내 가스 전달이므로 셋째, LOM의 가스의 분율은 에멀젼 점도 (7)에 의해 부과 된 제한 사항을 인식 최대화되어야한다. 마지막으로, 정맥 내 주사와 같이 입자 크기 분포에 대한 정밀한 제어는 미세 혈관 폐색 8을 피하는 것이 필수적이다. 마이크로 버블의 제조를위한 여러 가지 설정 방법이 있습니다. 초음파는 고강도를 이용한다 저주파 초음파 7,9 미세 기포를 생성하는 헤드 스페이스 가스의 존재 하에서 예컨대 인지질과 같은 양친 매성 계면 활성제를 포함 에멀젼의 공기 - 액체 인터페이스에 적용. 이 과정은 매우 다양하여 제어 할 수 있습니다초음파 드물게 임상 사용 미세 기포의 제조에 사용되지 않지만 음향 주파수, 전력 및 펄스 지속 시간, 생성 된 크기 분포는 특정 크기 분포의 미세 기포를 생성하기 위하여 맞추어 질 수있다. 융합은 대량 2를 수용하도록 확장하는 것도 어렵다 폐쇄계에서 계면 활성제 및 가스의 격렬한 기계적 교반이다. 액적 기반 미세 유체는 마이크로 버블의 크기 분포 10-13을 정밀하게 제어 할 수 있습니다. 전통적으로 어려운까지 확장 할 수 있지만, 멀티 채널, 고속 미세 유체는 마이크로 버블 생산 효율이 13 증가하는 기술되었다. 이러한 방법을 사용하여 제조 된 마이크로 버블은 원심 분획 (14, 15) 및 마이크로 버블 부상 16, 17 등의 제조 후 사이즈 감소 프로세스를 필요로 할 수있다. 매우 안정적인 마이크로 버블의 제조를위한 또 다른 설치 방법은 전단 homogeniz입니다마이크로 버블의 표면 (18)에 안정화 육각형 인지질 패턴이 발생할 수 있습니다 ATION 6. 이 개념에 기반하여, 우리는 자기 조립 LOM의 19을 만들 수있는 인라인 높은 전단 균질의 설립에 대해 설명합니다. 이 과정에서, 균질 빠르게 미세 기포의 생성을 위해 높은 기계적 및 유압 전단을 만들어 이중 미세 메쉬 emulsor 스크린 가까이에 블레이드를 회전 이용한다. 이 시스템을 통해 지질 에멀젼의 직렬 농도는 더욱 원심 분리에 의해 농축 될 수 점점 농축 기체 분획을 산출한다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:43px;width:239px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:141px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:405px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:239px;">1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DSPC)</td>
			<td style="width:141px;">Avanti Polar Lipids</td>
			<td style="width:119px;">770365</td>
			<td>Alternate product: non-GMP from NOF America (Coatsome MC-8080)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:239px;">Cholesterol</td>
			<td style="width:141px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">C75209</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:239px;">Plasma-Lyte A</td>
			<td style="width:141px;">VWR</td>
			<td style="width:119px;">80089-818</td>
			<td>Alternatively can use NaCl</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:239px;">Glass collection vessel</td>
			<td style="width:141px;">Specialty Glass, Inc.</td>
			<td style="width:119px;">Custom</td>
			<td>Contact: Pam Zurbrick - 281-595-2210</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:239px;">Gas composition (oxygen) monitor</td>
			<td style="width:141px;">Precision Medical</td>
			<td style="width:119px;">PM5900L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:239px;">Sarns 8000 roller pump</td>
			<td style="width:141px;">Calicut Medical</td>
			<td style="width:119px;">16407</td>
			<td>Part of a modular perfusion system</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:239px;">BIOtherm Heat Exchanger</td>
			<td style="width:141px;">Medtronic</td>
			<td style="width:119px;">ECMOtherm-II</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:239px;">Verso laboratory in-line mixer</td>
			<td style="width:141px;">Silverson Machines, Inc</td>
			<td style="width:119px;">TH-IL-102-VERSO</td>
			<td>Use multistage workheads and front-end extension with T piece</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:239px;">T-piece for Silverson Verso inlet port</td>
			<td style="width:141px;">Process Innovations</td>
			<td style="width:119px;">Custom</td>
			<td>Contact: Brian Leavitt - 508-423-2266</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:239px;">L5M-A laboratory mixer</td>
			<td style="width:141px;">Silverson Machines, Inc</td>
			<td style="width:119px;">NC0136483</td>
			<td>Use mesh emulsor screen (fine)</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:239px;">Rochester-Ochsner toothed forceps</td>
			<td style="width:141px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">13-812-18</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:239px;">140 mL syringe</td>
			<td style="width:141px;">Kendall Healthcare Monoject&#160;</td>
			<td style="width:119px;">8881114030</td>
			<td>Ensure there is a luer lock.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:239px;">IX71 Inverted light microscope</td>
			<td style="width:141px;">Olympus</td>
			<td style="width:119px;">IX71</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:239px;">Retiga-2000R microscope camera</td>
			<td style="width:141px;">QImaging</td>
			<td style="width:119px;">RET-2000R-F-M-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:239px;">Accusizer 780A Autodilution</td>
			<td style="width:141px;">PSS-NICOMP Particle Sizing Systems</td>
			<td style="width:119px;">Out of production</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

manufacture of concentrated, lipid-based oxygen microbubble emulsions by high shear homogenization and serial concentration

가스 충전 미세 기포 초음파 대비 및 약물 전달 에이전트로 개발되고있다. 마이크로 버블은 초음파 처리, 기계적 교반, 마이크로 유체 장치 또는 균질화를 사용하여 계면 활성제를 처리함으로써 제조 할 수있다. 최근, 지질 기반 산소 마이크로 버블 (LOM의)는 생명을 위협하는 저산소 혈증을 반전, 응급 의료 상황시 정맥 산소를 제공 할 수 있도록 설계하고, 이후의 장기 손상, 심장 마비, 사망을 방지하고 있습니다. 우리는 폐쇄 루프 높은 전단 균질기를 사용하여 높은 산소 마이크로 버블의 스케일 업 생산을위한 방법을 제시한다. 이 과정은 90 분에 집중 LOM의 2 L (부피 기준 90 %)를 생성 할 수 있습니다. 생성 된 기포가 혈액의 60 부피 %로 희석 할 때와 일치 ~ 2 ㎛의 평균 직경 및 레올 프로필이. 이 기술은이 기술 번역 연구소에 유용 할 수 있다는 것을 제안, 높은 용량과 높은 산소 순도 LOM의를 생성합니다.

높은 전단 균질화는 동물 연구에 대한 충분한 LOM의 효율적 (한 오후 내에서, 즉) 생산이 가능하고 기술적 인 전문 지식을 필요로하지 않습니다. 일단 실력, 집중 LOM의 최대 2 L는 90 분으로 제조 할 수있다. 마이크로 버블의 크기와 형태는 광학 현미경으로 빛 엄폐에 의해 평가되었다. LOM의의 10 μL 샘플이 가시화 될 때, 구면 LOM의 언급은,뿐만 아니라 지질 파편의 상대적?...

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Manufacture of Concentrated, Lipid-based Oxygen Microbubble Emulsions by High Shear Homogenization and Serial Concentration

우리는 높은 전단 균질화 및 일련 농도를 사용하여 정맥 산소 전달을 위해 설계 지질 기반 산소 마이크로 버블 (LOM의) 많은 양의 제조 방법을 설명합니다.

높은 가위 균질화 및 시리얼 농도로 농축, 지질 기반 산소 마이크로 버블 에멀젼의 제조

Gas-filled microbubbles have been developed as ultrasound contrast and drug delivery agents. Microbubbles can be produced by processing surfactants using ...

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

14.9K 조회수.  Harvard Medical School.  우리는 높은 전단 균질화 및 일련 농도를 사용하여 정맥 산소 전달을 위해 설계 지질 기반 산소 마이크로 버블 (LOM의) 많은 양의 제조 방법을 설명합니다. 

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Introduction to the Ultrasound Targeted Microbubble Destruction Technique

In UTMD, bioactive molecules, such as negatively charged plasmid DNA vectors encoding a gene of interest, are added to the cationic shells of lipid microbubble contrast agents7-9. In mice these vector-carrying microbubbles can be administered intravenously or directly to the left ventricle of the heart. In larger animals they can also be infused through an intracoronary catheter. The subsequent delivery from the circulation to a target organ occurs by acoustic cavitation at a resonant frequency of the microbubbles. It seems likely that the mechanical energy generated by the microbubble destruction results in transient pore formation in or between the endothelial cells of the microvasculature of the targeted region10. As a result of this sonoporation effect, the transfection efficiency into and across the endothelial cells is enhanced, and transgene-encoding vectors are deposited into the surrounding tissue. Plasmid DNA remaining in the circulation is rapidly degraded by nucleases in the blood, which further reduces the likelihood of delivery to non-sonicated tissues and leads to highly specific target-organ transfection.

Ultrasound Targeted Microbubble Destruction (UTMD) can be used to direct site-specific delivery of bioactive molecules, including therapeutic genes, to target organs accessible to ultrasound, such as the heart and liver1-6.

초음파 타겟 Microbubble 파괴 기술 소개

In UTMD, bioactive molecules, such as negatively charged plasmid DNA vectors encoding a gene of interest, are added to the cationic shells of lipid ...

연구

생체공학

Characteristics of Precipitation-formed Polyethylene Glycol Microgels Are Controlled by Molecular Weight of Reactants

This work describes the formation of poly(ethylene glycol) (PEG) microgels via a photopolymerized precipitation reaction. Precipitation reactions offer several advantages over traditional microsphere fabrication techniques. Contrary to emulsion, suspension, and dispersion techniques, microgels formed by precipitation are of uniform shape and size, i.e.&#160;low polydispersity index, without the use of organic solvents or stabilizers. The mild conditions of the precipitation reaction, customizable properties of the microgels, and low viscosity for injections make them applicable for in vivo purposes. Unlike other fabrication techniques, microgel characteristics can be modified by changing the starting polymer molecular weight. Increasing the starting PEG molecular weight increased microgel diameter and swelling ratio. Further modifications are suggested such as encapsulating molecules during microgel crosslinking. Simple adaptations to the PEG microgel building blocks are explored for future applications of microgels as drug delivery vehicles and tissue engineering scaffolds.

This work describes the formation of poly(ethylene glycol) (PEG) microgels via a photopolymerized precipitation reaction. Increasing the PEG molecular weight increased microgel diameter and swelling ratio. Simple adaptations to the PEG microgel precipitation reaction are explored for future applications of microgels as drug delivery vehicles and tissue engineering scaffolds.

This work describes the formation of poly(ethylene glycol) (PEG) microgels via a photopolymerized precipitation reaction. Precipitation reactions offer ...

Generation of Shear Adhesion Map Using SynVivo Synthetic Microvascular Networks

Cell/particle adhesion assays are critical to understanding the biochemical interactions involved in disease pathophysiology and have important applications in the quest for the development of novel therapeutics. Assays using static conditions fail to capture the dependence of adhesion on shear, limiting their correlation with in vivo environment. Parallel plate flow chambers that quantify adhesion under physiological fluid flow need multiple experiments for the generation of a shear adhesion map. In addition, they do not represent the in vivo scale and morphology and require large volumes (~ml) of reagents for experiments. In this study, we demonstrate the generation of shear adhesion map from a single experiment using a microvascular network based microfluidic device, SynVivo-SMN. This device recreates the complex in vivo vasculature including geometric scale, morphological elements, flow features and cellular interactions in an in vitro format, thereby providing a biologically realistic environment for basic and applied research in cellular behavior, drug delivery, and drug discovery. The assay was demonstrated by studying the interaction of the 2 &#181;m biotin-coated particles with avidin-coated surfaces of the microchip. The entire range of shear observed in the microvasculature is obtained in a single assay enabling adhesion vs. shear map for the particles under physiological conditions.

Flow chambers used in adhesion experiments typically consist of linear flow paths and require multiple experiments at different flow rates to generate a shear adhesion map. SynVivo-SMN enables the generation of shear adhesion map using a single experiment utilizing microliter volumes resulting in significant savings in time and consumables.

SynVivo 합성 미세 혈관의 네트워크를 사용하여 전단 접착지도의 생성

Cell/particle adhesion assays are critical to understanding the biochemical interactions involved in disease pathophysiology and have important ...

High-resolution Spatiotemporal Analysis of Receptor Dynamics by Single-molecule Fluorescence Microscopy

Single-molecule microscopy is emerging as a powerful approach to analyze the behavior of signaling molecules, in particular concerning those aspect (e.g., kinetics, coexistence of different states and populations, transient interactions), which are typically hidden in ensemble measurements, such as those obtained with standard biochemical or microscopy methods. Thus, dynamic events, such as receptor-receptor interactions, can be followed in real time in a living cell with high spatiotemporal resolution. This protocol describes a method based on labeling with small and bright organic fluorophores and total internal reflection fluorescence (TIRF) microscopy to directly visualize single receptors on the surface of living cells. This approach allows one to precisely localize receptors, measure the size of receptor complexes, and capture dynamic events such as transient receptor-receptor interactions. The protocol provides a detailed description of how to perform a single-molecule experiment, including sample preparation, image acquisition and image analysis. As an example, the application of this method to analyze two G-protein-coupled receptors, i.e., &#946;2-adrenergic and &#947;-aminobutyric acid type B (GABAB) receptor, is reported. The protocol can be adapted to other membrane proteins and different cell models, transfection methods and labeling strategies.

This protocol describes how to use total internal reflection fluorescence microscopy to visualize and track single receptors on the surface of living cells and thereby analyze receptor lateral mobility, size of receptor complexes as well as to visualize transient receptor-receptor interactions. This protocol can be extended to other membrane proteins.

단일 분자 형광 현미경에 의한 수용체 역학의 고해상도 시공간 분석

Single-molecule microscopy is emerging as a powerful approach to analyze the behavior of signaling molecules, in particular concerning those aspect (e.g., ...

Synthesis of Gold Nanoparticle Integrated Photo-responsive Liposomes and Measurement of Their Microbubble Cavitation upon Pulse Laser Excitation

Photo-responsive nanoparticles (NPs) have received considerable attention because of their potential in providing spatial, temporal, and dosage control over the drug release. However, most of the relevant technologies are still in the development process and are unprocurable by clinics. Here, we describe a facile fabrication of these photo-responsive NPs with commercially available gold NPs and thermo-responsive liposomes. Calcein is used as a model drug to evaluate the encapsulation efficiency and the release kinetic profile upon heat/light stimulation. Finally, we show that this photo-triggered release is due to the membrane disruption caused by microbubble cavitation, which can be measured with hydrophone.

This protocol describes a simple preparation method for gold nanoparticle integrated photo-responsive liposomes with the commercially available materials. It also shows how to measure the microbubble cavitation process of the synthesized liposomes upon the treatment of pulsed laser.

펄스 레이저인가 전압에 따라 금 나노 입자 통합 사진 응답 리포좀과 그들의 마이크로 버블 공동 현상의 측정의 합성

Photo-responsive nanoparticles (NPs) have received considerable attention because of their potential in providing spatial, temporal, and dosage control ...

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 ...

Quantifying Intermembrane Distances with Serial Image Dilations

A recently-described extracellular nanodomain, termed the perinexus, has been implicated in ephaptic coupling, which is an alternative mechanism for electrical conduction between cardiomyocytes. The current method for quantifying this space by manual segmentation is slow and has low spatial resolution.We developed an algorithm that uses serial image dilations of a binary outline to count the number of pixels between two opposing 2 dimensional edges.This algorithm requires fewer man hours and has a higher spatial resolution than the manual method while preserving the reproducibility of the manual process.In fact, experienced and novice investigators were able to recapitulate the results of a previous study with this new algorithm.The algorithm is limited by the human input needed to manually outline the perinexus and computational power mainly encumbered by a pre-existing pathfinding algorithm.However, the algorithm&#39;s high-throughput capabilities, high spatial resolution and reproducibility make it a versatile and robust measurement tool for use across a variety of applications requiring the measurement of the distance between any 2-dimensional (2D) edges.

The purpose of this algorithm is to continuously measure the distance between two 2-dimensional edges using serial image dilations and pathfinding. This algorithm can be applied to a variety of fields such as cardiac structural biology, vascular biology, and civil engineering.

직렬 이미지 Dilations Intermembrane 거리 측정

A recently-described extracellular nanodomain, termed the perinexus, has been implicated in ephaptic coupling, which is an alternative mechanism for ...

Catalytic Scavenging of Plant Reactive Oxygen Species In Vivo by Anionic Cerium Oxide Nanoparticles

Reactive oxygen species (ROS) accumulation is a hallmark of plant abiotic stress response. ROS play&#160;a dual role in plants by acting as signaling molecules at low levels and damaging molecules at high levels. Accumulation of ROS in stressed plants can damage metabolites, enzymes, lipids, and DNA, causing a reduction of plant growth and yield. The ability of cerium oxide nanoparticles (nanoceria) to catalytically scavenge ROS in vivo provides a unique tool to understand and bioengineer plant abiotic stress tolerance. Here, we present a protocol to synthesize and characterize poly (acrylic) acid coated nanoceria (PNC), interface the nanoparticles with plants via leaf lamina infiltration, and monitor their distribution and ROS scavenging in vivo using confocal microscopy. Current molecular tools for manipulating ROS accumulation in plants are limited to model species and require laborious transformation methods. This protocol for in vivo ROS scavenging has the potential to be applied to wild type plants with broad leaves and leaf structure like Arabidopsis thaliana.

Catalytic Scavenging of Plant Reactive Oxygen Species In Vivo by Anionic Cerium Oxide Nanoparticles

Here, we present a protocol for the synthesis and characterization of cerium oxide nanoparticles (nanoceria) for ROS (reactive oxygen species) scavenging in vivo, nanoceria imaging in plant tissues by confocal microscopy, and in vivo monitoring of nanoceria ROS scavenging by confocal microscopy.

식물 반응 산소 종에서 Vivo에서 음이온 세 륨 산화물 나노 입자의 촉매 청소

Reactive oxygen species (ROS) accumulation is a hallmark of plant abiotic stress response. ROS play&#160;a dual role in plants by acting as signaling ...

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) Assays

When present in pharmaceutical products, a Gram-negative bacterial cell wall component endotoxin (often also called lipopolysaccharide) can cause inflammation, fever, hypo- or hypertension, and, in extreme cases, can lead to tissue and organ damage that may become fatal. The amounts of endotoxin in pharmaceutical products, therefore, are strictly regulated. Among the methods available for endotoxin detection and quantification, the Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) assay is commonly used worldwide. While any pharmaceutical product can interfere with the LAL assay, nano-formulations represent a particular challenge due to their complexity. The purpose of this paper is to provide a practical guide to researchers inexperienced in estimating endotoxins in engineered nanomaterials and nanoparticle-formulated drugs. Herein, practical recommendations for performing three LAL formats including turbidity, chromogenic and gel-clot assays are discussed. These assays can be used to determine endotoxin contamination in nanotechnology-based drug products, vaccines, and adjuvants.

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate LAL Assays

Detection of endotoxins in engineered nanomaterials represents one of the grand challenges in the field of nanomedicine. Here, we present a case study that describes the framework composed of three different LAL formats to estimate potential endotoxin contamination in nanoparticles.

나노 제형에도 Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) 분석 실험을 사용 하 여

When present in pharmaceutical products, a Gram-negative bacterial cell wall component endotoxin (often also called lipopolysaccharide) can cause ...

Fabrication of Zero Mode Waveguides for High Concentration Single Molecule Microscopy

In single molecule fluorescence enzymology, background fluorescence from labeled substrates in solution often limits fluorophore concentration to pico- to nanomolar ranges, several orders of magnitude less than many physiological ligand concentrations. Optical nanostructures called zero mode waveguides (ZMWs), which are 100&#8722;200 nm in diameter apertures fabricated in a thin conducting metal such as aluminum or gold, allow imaging of individual molecules at micromolar concentrations of fluorophores by confining visible light excitation to zeptoliter effective volumes. However, the need for expensive and specialized nanofabrication equipment has precluded the widespread use of ZMWs. Typically, nanostructures such as ZMWs are obtained by direct writing using electron beam lithography, which is sequential and slow. Here, colloidal, or nanosphere, lithography is used as an alternative strategy to create nanometer-scale masks for waveguide fabrication. This report describes the approach in detail, with practical considerations for each phase. The method allows thousands of aluminum or gold ZMWs to be made in parallel, with final waveguide diameters and depths of 100&#8722;200 nm. Only common lab equipment and a thermal evaporator for metal deposition are required. By making ZMWs more accessible to the biochemical community, this method can facilitate the study of molecular processes at cellular concentrations and rates.

Described here is a nanosphere lithography method for parallel fabrication of zero mode waveguides, which are arrays of nanoapertures in a metal-clad glass microscopy coverslip for single molecule imaging at nano- to micromolar concentrations of fluorophores. The method takes advantage of colloidal crystal self-assembly to create a waveguide template.

고농도 단일 분자 현미경 검사용 제로 모드 파도가이드 제조

In single molecule fluorescence enzymology, background fluorescence from labeled substrates in solution often limits fluorophore concentration to pico- to ...