Name: methods development for blood borne macrophage carriage of nanoformulated antiretroviral drugs
Uploaded: 2010-12-09T15:00:00
Duration: 18 min 46 s
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O trabalho foi suportado por concessões 1P01DA028555-01A1, 2R01 NS034239, 2R37 NS36126, P01 NS31492, P20RR 15.635, P01MH64570 e P01 NS43985 (para HEG) do National Institutes of Health. Os autores agradecem a Sra. Robin Taylor para a leitura crítica do manuscrito e suporte gráfico e literário em circulação. Gostaríamos de agradecer a Steve Grzelak para sua perícia de moagem úmida. Gostaríamos também de agradecer ao Dr. Han Chen, da Universidade de Nebraska-Lincoln instalação do núcleo de microscopia eletrônica de varredura para fornecer as imagens e microscopia eletrônica de transmissão. Finalmente, gostaríamos de agradecer a Megan Marquart por sua especialização através de microscopia confocal ao vivo.

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	<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>

Não há conflitos de interesse declarados.

NanoART são concebidas para melhorar HIV-1 terapêutica. Propusemos um sistema de monócitos e macrófagos de entrega com base de drogas como um primeiro passo para desenvolver tais tecnologias para uso clínico e como um sistema de testes de laboratório para o desenvolvimento de drogas nanoformulated. Nossos trabalhos anteriores mostraram que o sistema é viável para essa aplicação 5,6. No relatório atual, nós temos ilustrado métodos para a síntese de NP de usados ​​medicamentos HIV-1 (indinavir, IDV; ritonovir, RTV; efavirenz, EFV e atazanavir, ATV). Isto foi conseguido por via húmida, homogeneização e ultra-som. Importante, a nossa abordagem permite modificações de nanoART características físicas como tamanho, forma e taxa de 5,6. Pela cuidadosa seleção de surfactantes, pode-se controlar a carga da partícula de altamente negativo para neutro para altamente positivo. Alterando o tempo de processamento e intensidade, pode-se controlar o tamanho e tornar partículas tão pequenas quanto ≤ 200 nm ou tão grande quanto ≥ 3 mm. A forma da partícula também pode ser controlada, mas em menor grau do que a outras características físicas. Por exemplo, partículas esféricas podem ser feitas através de sonicação com polímeros, enquanto multi-sided formas geométricas podem ser produzidos através de moagem úmida ou homogeneização. Moagem e homogeneização produzir partículas de diferentes formatos, mas este processo é dependente do método de fracionamento e não pode ser diretamente controlado. Estas propriedades dos métodos de fabricação podem permitir pesquisas para produzir facilmente nanoART para especificações exatas. Isso é de vital importância uma vez que as propriedades físico-nanoART ter um efeito poderoso sobre a sua estabilidade e como eles interagem com as células. Por exemplo, nós mostramos que nanoART que são aproximadamente 1 mícron de tamanho, tem uma forte carga positiva, e têm uma forma geométrica de vários lados são mais rapidamente absorvido pelos macrófagos, mais estável, uma vez dentro das células, e lançado durante um longo período de tempo 6. Um método para o teste nanoART foi desenvolvido que permite uma seleção simples de capacidade das partículas a serem tomadas para cima, retidos e liberados por macrófagos, uma das células princípio alvo de HIV-1, além de sua capacidade de inibir a replicação viral. Este permite facilmente diferenciar nanoART com base no desempenho e identificar aqueles que têm a melhor chance de sucesso em um modelo in vivo, assim, aumentando a eficiência ea velocidade de desenvolvimento nanoART para uso humano. Tem sido demonstrado que os macrófagos da medula óssea do rato quando carregado ex vivo com nanoART e adotivamente transferidos por injecção intravenosa em humanizado HIV-1 camundongos infectados pode viajar para locais de infecção ativa, incluindo o sistema nervoso central, e as drogas de liberação por até 2 semanas para inibir a replicação viral 2-4. Além disso, essas células nanoART carregado também foram capazes de reduzir efetivamente o número de células infectadas por vírus no plasma, gânglios linfáticos, baço, fígado e pulmão, bem como proteger as células CD4 + 2. Estes estudos, embora preliminares, mostram que uma célula-mediada sistema de entrega nanoART pode distribuir quantidades clinicamente significativas de droga para tanto sangue e nos tecidos infectados. Por causa dos resultados preliminares encorajadoras de HIV-1 estudos com ratos infectados, estamos actualmente a desenvolver um símio imuno deficiência vírus infectou macacos modelo para testar ainda mais o potencial de nanoART para uso clínico.

Abreviaturas utilizadas na tabela: IDV: indinavir; RTV: ritonavir; ATV: atazanavir; EFV: effavirenz; PVA: Álcool polivinílico; SDS dodecilsulfato de sódio; P188: poloxamer 188 (também denominado PLURONIC F68); MPEG 2000-DSPE: metil-poli (etileno glicol) 1,2-distearoyl-fosfatidil-etanolamina; DOTAP: (1-oleoil-2-[6 - [(7-nitro-21 ,3-benzoxadiazol-4-il) amino] hexanoyl] - 3 trimetilamónio-propano); PLGA: poli (láctico-co-glicólico ácido); CTAB: O brometo de amônio cetiltrimetilamônio; DMEM: Modified Dulbecco Eagle Medium; MCSF: Estimulador de Colônias de Macrófagos Fator; HPLC: alta pressão cromatografia líquida; HIV-1 : Vírus da Imunodeficiência Humana-1

methods development for blood borne macrophage carriage of nanoformulated antiretroviral drugs

Nanoformulated drogas podem melhorar farmacodinâmica e biodisponibilidade, servindo também para reduzir a toxicidade da droga para anti-retroviral (ART) medicamentos. Para este fim, nosso laboratório tem aplicado os princípios da nanomedicina para simplificar os regimes ART e, como tal, reduzir a toxicidade, melhorando a farmacocinética de conformidade e de drogas. Métodos simples e confiável para a ART de fabricação nanoformulated (nanoART) são mostrados. Partículas de drogas puras são encapsulados por uma fina camada de revestimento de lipídios surfactante e produzido por fracionamento cristais maiores de drogas nos menores por um ou outro moagem úmida ou de alta pressão de homogeneização. Em um método alternativo de droga livre é suspenso em uma gota de um polímero. Aqui, a droga é dissolvida em um polímero, em seguida agitado por ultra-som até individuais gotículas nanométricos são formadas. Espalhamento de luz dinâmico e exame microscópico caracterizar as propriedades físicas das partículas (tamanho de partícula de carga, e forma). Suas propriedades biológicas (captação celular e citotoxicidade, retenção e eficácia anti-retroviral) são determinados com humanos macrófagos derivados de monócitos (MDM). MDM são derivadas de monócitos do sangue periférico humano isolado leukopacks usando elutriação centrífuga para a purificação. Transmitidas pelo sangue, tais macrófagos podem ser utilizados como transportadores celulares para distribuição nanoART ao vírus da imunodeficiência humana (HIV) órgãos infectados. Postulamos que a reembalagem de medicamentos anti-retrovirais disponíveis clinicamente em nanopartículas para HIV-1 tratamentos podem melhorar o cumprimento e afetar positivamente a evolução das doenças.

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Methods Development for Blood Borne Macrophage Carriage of Nanoformulated Antiretroviral Drugs

Nanopartículas de indinavir, ritonavir, efavirenz e atazanavir foram fabricados usando moagem, homogeneização e ultra-som. Estes nanoformulations, coletivamente denominados nanoformulated terapia anti-retroviral (nanoART), avaliados com base em macrófagos entrega da droga. Derivados de monócitos macrófagos nanoART captação, retenção e liberação sustentada foram determinados. Estes estudos preliminares sugerem o potencial de nanoART para uso clínico.

Métodos de Desenvolvimento de Sangue Transporte Macrófago Borne de Nanoformulated medicamentos anti-retrovirais

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

Métodos de detecção de fluorescência para as plataformas de gotículas microfluídicos

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

Bioengenharia

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

Melhoria da Metodologia para a Elaboração de um baseado em celular, Contact Modelo Humano da barreira hemato-encefálica

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

Métodos de caracterização da Co-desenvolvimento de biofilme e Habitat Heterogeneidade

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 Modelo de fisiológicos e patológicos fluxo de sangue com aplicativos para Investigações de Reformas celular Vascular

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

Totalmente dispositivo automático centrífugo microfluídicos para a detecção de proteínas Ultrasensitive de Sangue Total

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 permeação de Ferritinas FITC-carregados através de um Rat barreira sangue-cérebro: um modelo para estudar a Entrega de Nanoformulated Moléculas

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

Dois métodos para Decellularization de tecidos vegetais para aplicações de engenharia de tecidos

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

Monitoramento não destrutiva de desenvolvimento degradáveis baseados em andaime engenharia de tecidos dos vasos sanguíneos, usando a tomografia de coerência óptica

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

Cateter de luz de queima lateral intra-cardíaco para monitoramento do metabolismo celular usando espectroscopia de absorvência transmural de corações de mamíferos perfused

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

Mitigação do apego de células transmitidas sanguíneas a implantes metálicos através da imobilização de peptídeos derivados do CD47

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