Name: methods development for blood borne macrophage carriage of nanoformulated antiretroviral drugs
Uploaded: 2010-12-09T15:00:00
Duration: 18 min 46 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Methods Development for Blood Borne Macrophage Carriage of Nanoformulated Antiretroviral Drugs at JoVE.com

Het werk werd ondersteund door subsidies 1P01DA028555-01A1, 2R01 NS034239, 2R37 NS36126, P01 NS31492, P20RR 15.635, P01MH64570, en P01 NS43985 (tot HEG) van de National Institutes of Health. De auteurs danken mevrouw Robin Taylor voor de kritische lezing van het manuscript en uitstekende grafische en literaire ondersteuning. We willen graag Steve GRZELAK bedanken voor zijn natte-frezen expertise. Wij zouden ook graag dr. Han Chen van de Universiteit van Nebraska-Lincoln elektronenmicroscopie kernfaciliteit bedanken voor het leveren van de scanning en transmissie elektronenmicroscopie beelden. Tot slot willen we Megan Marquart bedanken voor haar expertise met behulp van live confocale microscopie.

<ol>
	<li>Gendelman, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+isolation+and+propagation+of+human+immunodeficiency+virus+on+recombinant+colony-stimulating+factor+1-treated+monocytes.">Efficient isolation and propagation of human immunodeficiency virus on recombinant colony-stimulating factor 1-treated monocytes.</a> J Exp Med. 167 (4), 1428-1441 (1988).</li><li>Dou, H. <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+macrophage-based+nanoparticle+platform+for+antiretroviral+drug+delivery.">Development of a macrophage-based nanoparticle platform for antiretroviral drug delivery.</a> Blood. 108 (8), 2827-2835 (2006).</li><li>Dou, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laboratory+investigations+for+the+morphologic,+pharmacokinetic,+and+anti-retroviral+properties+of+indinavir+nanoparticles+in+human+monocyte-derived+macrophages.">Laboratory investigations for the morphologic, pharmacokinetic, and anti-retroviral properties of indinavir nanoparticles in human monocyte-derived macrophages.</a> Virology. 358, 148-158 (2007).</li><li>Dou, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Macrophage+delivery+of+nanoformulated+antiretroviral+drug+to+the+brain+in+a+murine+model+of+neuroAIDS.">Macrophage delivery of nanoformulated antiretroviral drug to the brain in a murine model of neuroAIDS.</a> J Immunol. 183 (1), 661-669 (2009).</li><li>Nowacek, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoformulated+Antiretroviral+Drug+Combinations+Extend+Drug+Release+and+Antiretroviral+Responses+in+HIV-1-Infected+Macrophages:+Implications+for+NeuroAIDS+Therapeutics.">Nanoformulated Antiretroviral Drug Combinations Extend Drug Release and Antiretroviral Responses in HIV-1-Infected Macrophages: Implications for NeuroAIDS Therapeutics.</a> J Neuroimmune Pharmacol. , (2010).</li><li>Nowacek, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NanoART+synthesis,+characterization,+uptake,+release+and+toxicology+for+human+monocyte-macrophage+drug+delivery.">NanoART synthesis, characterization, uptake, release and toxicology for human monocyte-macrophage drug delivery.</a> Nanomed. 4 (8), 903-917 (2009).</li><li>Kalter, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+HIV+replication+in+macrophage+colony-stimulating+factor-treated+monocytes.">Enhanced HIV replication in macrophage colony-stimulating factor-treated monocytes.</a> J Immunol. 146 (1), 298-306 (1991).</li></ol>

NanoArt zijn ontworpen om HIV-1 therapeutica te verbeteren. We hebben voorgesteld een monocyt-macrofaag op basis van drug delivery systeem als een eerste stap om dergelijke technologieën te ontwikkelen voor klinisch gebruik en als een laboratorium testsysteem voor nanoformulated de ontwikkeling van geneesmiddelen. Ons verleden werken hebben aangetoond dat het systeem is haalbaar voor een dergelijke toepassing 5,6. In het huidige rapport, hebben wij geïllustreerd methodes voor het synthetiseren van NP van veelgebruikte hiv-1-medicatie (indinavir, IDV, ritonovir, RTV, efavirenz, EFV en atazanavir, ATV). Dit werd bereikt door nat frezen, homogenisering en ultrasone trillingen. Belangrijk is dat onze aanpak zorgt voor wijzigingen van NanoArt fysieke kenmerken zoals grootte, vorm en lading 5,6. Door zorgvuldige selectie van oppervlakteactieve stoffen, kan men de lading van het deeltje van zeer negatieve controle op neutraal tot zeer positief. Door het veranderen van de doorlooptijd en intensiteit, kan men de grootte en maken deeltjes zo klein als ≤ 200 nm of zo groot als ≥ 3 micrometer. De vorm van het deeltje kan ook worden geregeld, maar in mindere mate dan de andere fysieke kenmerken. Kan bijvoorbeeld bolvormige deeltjes worden gemaakt via sonicatie met polymeren, terwijl multi-zijdige geometrische vormen kan worden geproduceerd via natmalen of homogenisering. Nat frezen en homogenisering produceren verschillend gevormde deeltjes, maar dit proces is afhankelijk van de fractionering methode en kan niet direct worden gecontroleerd voor. Deze eigenschappen van de fabricagemethoden kunt inschakelen onderzoeken om gemakkelijk te produceren NanoArt om de exacte specificaties van het ontwerp. Dit is van vitaal belang, omdat de fysisch-chemische eigenschappen van NanoArt hebben een krachtig effect op zowel de stabiliteit en de manier waarop ze omgaan met cellen. Zo hebben we aangetoond dat NanoArt die ongeveer 1 micrometer in omvang, een sterke positieve lading hebben, en hebben een multisided geometrische vorm worden sneller opgenomen door macrofagen, meer stabiele eenmaal binnen de cellen, en bracht over een langere periode van tijd 6. Een methode voor het testen van NanoArt werd ontwikkeld die het mogelijk maakt voor een eenvoudige screening van de deeltjes &#39;vermogen om te worden opgenomen, behouden, en vrijgegeven door macrofagen, een van de belangrijkste doelwitcellen van HIV-1, in aanvulling op hun capaciteit om virale replicatie te remmen. Hierdoor kan een eenvoudig NanoArt differentiëren op basis van prestaties en degenen die de beste kans van slagen in een in vivo model, dus, waardoor zowel de efficiëntie en snelheid van de ontwikkeling van NanoArt voor menselijk gebruik zijn te identificeren. Het is aangetoond dat de muis beenmerg macrofagen als ex vivo geladen met NanoArt en adoptief overgedragen door intraveneuze injectie in gehumaniseerd HIV-1 geïnfecteerde muizen kunnen reizen naar sites van actieve infectie, waaronder het centrale zenuwstelsel, en laat geneesmiddelen voor maximaal 2 weken om virale replicatie remmen 2-4. Bovendien zijn deze NanoArt geladen cellen werden ook in staat om effectief het aantal virus-geïnfecteerde cellen te verminderen in het plasma, lymfeklieren, milt, lever en longen en CD4 + cellen 2 te beschermen. Deze studies, hoewel voorlopig, aan te tonen dat een cel-gemedieerde NanoArt aflevering systeem kan klinisch significante hoeveelheden van de drug te verdelen om zowel bloed en geïnfecteerde weefsels. Vanwege de bemoedigende voorlopige resultaten van HIV-1 geïnfecteerde muizen studies, zijn we op dit moment het ontwikkelen van een aap immuno-deficiëntie virus besmet makaak model verder te testen van de mogelijkheden van NanoArt voor klinisch gebruik.

Gebruikte afkortingen in de tabel: IDV: indinavir; RTV: ritonavir, ATV: atazanavir, EFV: effavirenz; PVA: polyvinylalcohol; SDS natriumdodecylsulfaat; P188: poloxameer 188 (ook wel Pluronic F68); mPEG 2000-DSPE: methyl-poly (ethyleen-glycol) 1,2-distearoyl-fosfatidyl-ethanolamine, DOTAP: (1-oleoyl-2-[6 - [(7-nitro-21 ,3-benzoxadiazol-4-yl) amino] hexanoyl] - 3-trimethylammonium propaan); PLGA: poly (melkzuur-co-glycolzuur), CTAB: cetyltrimethyl ammonium bromide; DMEM: Dulbecco&#39;s Modified Eagle Medium; MCSF: macrofaag kolonie-stimulerende factor, HPLC: hoge-druk vloeistofchromatografie, HIV-1 : Human Immunodeficiency Virus-1

methods development for blood borne macrophage carriage of nanoformulated antiretroviral drugs

Nanoformulated drugs kunnen verbeteren farmacodynamiek en de biologische beschikbaarheid, terwijl die ook aan drugs toxiciteit te verminderen voor de antiretrovirale (ARV) medicijnen. Daartoe heeft ons laboratorium toegepast de principes van de nanogeneeskunde om ART regimes vereenvoudigen en als zodanig te verminderen toxiciteiten terwijl het verbeteren van de naleving en drugs farmacokinetiek. Eenvoudige en betrouwbare methoden voor de productie van nanoformulated ART (NanoArt) worden getoond. Deeltjes van pure drugs worden ingekapseld door een dunne laag van oppervlakte-actieve stof lipide coating en geproduceerd door fractionering van grotere kristallen drugs in kleinere door een nat malen of hoge druk homogenisatie. In een alternatieve methode vrij geneesmiddel wordt gesuspendeerd in een druppel van een polymeer. Hierin is het medicijn opgelost in een polymeer vervolgens geagiteerd door ultrasone trillingen totdat de individuele nanogrootte druppeltjes worden gevormd. Dynamische lichtverstrooiing en microscopisch onderzoek karakteriseren van de fysische eigenschappen van de deeltjes (deeltjesgrootte, lading en vorm). Hun biologische eigenschappen (cel-opname en retentie, cytotoxiciteit en antiretrovirale effectiviteit) worden bepaald met menselijke monocyt-afgeleide macrofagen (MDM). MDM afkomstig zijn van menselijke perifeer bloed monocyten geïsoleerd uit leukopacks gebruikmakend van centrifugaalkracht elutriatie voor zuivering. Dergelijke bloed overgedragen macrofagen kunnen worden gebruikt als cellulaire transporteurs voor NanoArt distributie naar het humaan immunodeficiëntie virus (HIV) geïnfecteerde organen. We stellen dat de ompakking van klinisch beschikbare antiretrovirale medicijnen in nanodeeltjes voor HIV-1 behandelingen kunnen naleving te verbeteren en een positieve invloed ziekte resultaten.

Watch this Scientific Journal Video about Methods Development for Blood Borne Macrophage Carriage of Nanoformulated Antiretroviral Drugs at JoVE.com

Methods Development for Blood Borne Macrophage Carriage of Nanoformulated Antiretroviral Drugs

Nanodeeltjes van indinavir, ritonavir, efavirenz en atazanavir zijn vervaardigd met behulp van nat vermalen, homogenisering en ultrasone trillingen. Deze nanoformulations, gezamenlijk aangeduid als nanoformulated antiretrovirale therapie (NanoArt), beoordeeld macrofaag-based drug delivery. Monocyt-afgeleide macrofaag NanoArt opname, retentie en vertraagde afgifte werden bepaald. Deze voorbereidende studies suggereren de mogelijkheden van NanoArt voor klinisch gebruik.

Methoden Ontwikkeling voor Blood Borne Macrofaag vervoer van Nanoformulated antiretrovirale geneesmiddelen

Nanoformulated drugs can improve pharmacodynamics and bioavailability while serving also to reduce drug toxicities for antiretroviral (ART) medicines. To ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Fluorescence detection methods for microfluidic droplet platforms

Fluorescentie detectiemethoden voor microfluïdische druppel platforms

The development of microfluidic platforms for performing chemistry and biology has in large part been driven by a range of potential benefits that ...

Improved Method for the Preparation of a Human Cell-based, Contact Model of the Blood-Brain Barrier

Verbeterde werkwijze voor de bereiding van een Human-Cell gebaseerde, Contact Model van de bloed-hersenbarrière

The blood-brain barrier (BBB) comprises impermeable but adaptable brain capillaries which tightly control the brain environment. Failure of the BBB has ...

Methods for Characterizing the Co-development of Biofilm and Habitat Heterogeneity

Methoden voor het karakteriseren van de co-ontwikkeling van biofilm en Habitat Heterogeniteit

Biofilms are surface-attached microbial communities that have complex structures and produce significant spatial heterogeneities. Biofilm development is ...

In Vitro Model of Physiological and Pathological Blood Flow with Application to Investigations of Vascular Cell Remodeling

In Vitro Model of Physiological and Pathological Blood Flow with Application to Investigations of Vascular Cell Remodeling

In vitro model van de fysiologische en pathologische Blood Flow met toepassing op onderzoeken van Vascular celremodelering

Vascular disease is a common cause of death within the United States. Herein, we present a method to examine the contribution of flow dynamics towards ...

Fully Automated Centrifugal Microfluidic Device for Ultrasensitive Protein Detection from Whole Blood

Volautomatische centrifugale microfluïdische apparaat voor Ultragevoelige Protein Detection uit volbloed

Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) is a promising method to detect small amount of proteins in biological samples. The devices providing a platform ...

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

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

In Vitro Permeatie van FITC-geladen Ferritins Across een Rat bloed-hersenbarrière: een model om de Levering van Nanoformulated Molecules Studie

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

Two Methods for Decellularization of Plant Tissues for Tissue Engineering Applications

Twee methoden voor Decellularization van plantaardige weefsels voor Tissue Engineering toepassingen

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

Nondestructive Monitoring of Degradable Scaffold-Based Tissue-Engineered Blood Vessel Development Using Optical Coherence Tomography

Niet-destructieve controle van afbreekbaar steiger gebaseerde weefsel-Engineered bloedvat ontwikkelen met behulp van optische coherentie tomografie

Engineered vascular grafts with structural and mechanical properties similar to natural blood vessels are expected to meet the growing demand for arterial ...

Intra-cardiac Side-Firing Light Catheter for Monitoring Cellular Metabolism using Transmural Absorbance Spectroscopy of Perfused Mammalian Hearts

Intra-cardiale side-afvuren licht katheter voor het monitoren van cellulaire metabolisme met behulp van Transmural extinctie spectroscopie van Geperfectiongebruikt zoogdieren harten

Absorbance spectroscopy of cardiac muscle provides non-destructive assessment of cytosolic and mitochondrial oxygenation via myoglobin and cytochrome ...

Mitigation of Blood Borne Cell Attachment to Metal Implants through CD47-Derived Peptide Immobilization

Mitigatie van Blood Borne Cell Attachment to Metal Implants through CD47-Derived Peptide Immobilisatie

The key complications associated with bare metal stents and drug eluting stents are in-stent restenosis and late stent thrombosis, respectively. Thus, ...