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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El trabajo fue apoyado por becas 1P01DA028555-01A1, 2R01 NS034239, 2R37 NS36126, P01 NS31492, P20RR 15635, P01MH64570 y P01 NS43985 (a HEG) de los Institutos Nacionales de Salud. Los autores agradecen a la Sra. Robin Taylor para la lectura crítica del manuscrito y el excelente gráfica y literaria. Nos gustaría agradecer a Steve por su Grzelak molienda húmeda experiencia. También nos gustaría agradecer al Dr. Han Chen de la Universidad de Nebraska-Lincoln instalaciones básicas de microscopía electrónica para el suministro de la exploración y las imágenes de microscopía electrónica de transmisión. Por último, queremos agradecer a Megan Marquart por su experiencia mediante microscopía confocal en 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>

Nanoarte están diseñados para mejorar la terapéutica del VIH-1. Hemos propuesto un monocito-macrófago sistema basado en la administración de fármacos, como primer paso para desarrollar esas tecnologías para uso clínico y como un sistema de pruebas de laboratorio para el desarrollo de fármacos nanoformulated. Nuestros trabajos anteriores han demostrado que el sistema es viable para este tipo de aplicación 5,6. En el presente informe, se han puesto de manifiesto los métodos para la síntesis de NP de uso común del VIH-1 medicamentos (indinavir, IDV, ritonovir, RTV, efavirenz, EFV y atazanavir, ATV). Esto se logró mediante la molienda húmeda, la homogeneización y ultrasonidos. Es importante destacar que nuestro enfoque permite que las modificaciones de Nanoarte características físicas tales como tamaño, forma y carga 5,6. Mediante una cuidadosa selección de los tensioactivos, se puede controlar la carga de la partícula de muy negativo a neutro de muy positiva. Al alterar el tiempo de procesamiento y la intensidad, se puede controlar el tamaño y hacer que partículas tan pequeñas como ≤ 200 nm o tan grandes como ≥ 3 micras. La forma de las partículas también se puede controlar, pero en menor medida que las características físicas. Por ejemplo, las partículas esféricas se pueden hacer a través de ultrasonidos con polímeros, mientras que varias caras formas geométricas se pueden producir a través de la molienda húmeda o la homogeneización. Molienda húmeda y la homogeneización producir partículas de diferente forma, pero este proceso depende del método de fraccionamiento y no pueden ser directamente controlados. Estas propiedades de los métodos de fabricación pueden permitir las investigaciones para producir fácilmente Nanoarte a las especificaciones exactas. Esto es de vital importancia ya que las propiedades físico-químicas de Nanoarte tener un efecto poderoso en tanto su estabilidad y la forma en que interactúan con las células. Por ejemplo, hemos demostrado que Nanoarte que son aproximadamente 1 micra de tamaño, tienen una fuerte carga positiva, y tienen una forma geométrica varios lados son más rápidamente por los macrófagos, más estable, una vez dentro de las células, y puesto en libertad durante un largo periodo de tiempo 6. Un método para probar Nanoarte fue desarrollado que permite la detección simple de la capacidad de las partículas que deben abordarse, retenidos y liberados por los macrófagos, una de las celdas principio objetivo de VIH-1, además de su capacidad para inhibir la replicación viral. Esto permite diferenciar fácilmente Nanoarte basado en el rendimiento e identificar aquellas que tienen la mejor oportunidad de tener éxito en un modelo in vivo, por lo tanto, el aumento de la eficiencia y la velocidad de desarrollo Nanoarte para uso humano. Se ha demostrado que los macrófagos de médula ósea del ratón cuando se cargan ex vivo con Nanoarte y adoptively transferido por inyección intravenosa en humanizada del VIH-1 ratones infectados pueden viajar a los sitios de infección activa, incluyendo el sistema nervioso central, y las drogas de liberación de hasta 2 semanas para inhibir la replicación viral 2-4. Además, estas células Nanoarte carga también fueron capaces de reducir de manera efectiva el número de células infectadas por el virus en el plasma, los ganglios linfáticos, bazo, hígado y pulmón, así como proteger a las células CD4 + 2. Estos estudios, aunque preliminares, demuestran que un sistema Nanoarte mediada por células de entrega puede distribuir cantidades clínicamente significativas de la droga a la sangre y los tejidos infectados. Debido a los alentadores resultados preliminares de VIH-1 en estudios con ratones infectados, actualmente estamos desarrollando un simio de inmunodeficiencia infectados con el virus modelo de macacos para poner a prueba el potencial de la Nanoarte para uso clínico.

Abreviaturas utilizadas en la tabla: IDV: indinavir, RTV: ritonavir, ATV: atazanavir, EFV: effavirenz; PVA: alcohol polivinílico, de sodio SDS dodecil sulfato; P188: poloxámero 188 (también llamado Pluronic F68), MPEG-2000 DSPE: metil-poli (etileno-glicol) 1,2-distearoil-fosfatidil-etanolamina; DOTAP: (1-oleoil-2-[6 - [(7-nitro-21 ,3-benzoxadiazol-4-il) amino] hexanoilo] - 3-trimetilamonio propano); PLGA: poli (láctico-co-glicólico); CTAB: bromuro de amonio cetiltrimetil; DMEM: Dulbecco modificado de Eagle Medium, MCSF: macrófagos factor estimulante de colonias, HPLC: alta presión, cromatografía líquida, el VIH-1 : virus de inmunodeficiencia humana-1

methods development for blood borne macrophage carriage of nanoformulated antiretroviral drugs

Drogas Nanoformulated puede mejorar la farmacodinamia y biodisponibilidad, mientras que sirven también para reducir la toxicidad de los medicamentos para el tratamiento antirretroviral (ART) los medicamentos. Con este fin, nuestro laboratorio ha aplicado los principios de la nanomedicina a simplificar los regímenes de terapia antirretroviral y, como tal, reducir la toxicidad al tiempo que mejora el cumplimiento y la farmacocinética de la droga. Métodos simples y fiables para la fabricación nanoformulated ART (Nanoarte) se muestran. Las partículas de la droga pura se encapsulan por una fina capa de surfactante lípidos y producida por el fraccionamiento de los cristales más grandes de drogas en los más pequeños ya sea por vía húmeda o la homogeneización de alta presión. En un método alternativo libre de drogas se ha suspendido en una gota de un polímero. En esto, la droga se disuelve dentro de un polímero se agita por ultrasonidos hasta que las gotas individuales de tamaño nanométrico se forman. Dispersión de luz dinámica y el examen microscópico caracterizar las propiedades físicas de las partículas (tamaño de partícula, de carga y forma). Sus propiedades biológicas (la captación celular y la retención, la citotoxicidad y la eficacia antirretroviral) se determinan con humanos macrófagos derivados de monocitos (MDM). MDM se derivan de los monocitos de sangre periférica humana aislada de leukopacks con elutriación centrífuga para la purificación. Tal transmitidas por la sangre los macrófagos se pueden utilizar como transportadores celulares para la distribución de Nanoarte al virus de inmunodeficiencia humana (VIH) órganos infectados. Postulamos que el reenvasado de los medicamentos antirretrovirales disponibles clínicamente en nanopartículas para el VIH-1 tratamientos pueden mejorar el cumplimiento e influir positivamente en el desarrollo de enfermedades.

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Methods Development for Blood Borne Macrophage Carriage of Nanoformulated Antiretroviral Drugs

Las nanopartículas de indinavir, ritonavir, efavirenz y atazanavir se fabrican con molienda húmeda, la homogeneización y ultrasonidos. Estos nanoformulations, denominados colectivamente nanoformulated la terapia antirretroviral (Nanoarte), evaluaron los macrófagos basados ​​en la administración de fármacos. Derivados de los monocitos macrófagos Nanoarte la captación, retención y liberación sostenida se han determinado. Estos estudios preliminares sugieren que el potencial de Nanoarte para uso clínico.

Métodos de desarrollo para el transporte de macrófagos transmitidas por la sangre de los medicamentos antirretrovirales Nanoformulated

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 detección de fluorescencia para las plataformas de las gotas de microfluidos

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

Investigación

Bioingeniería

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

Método mejorado para la preparación de una base de células, Contacto Modelo Humano de la barrera hematoencefálica

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

Los métodos para la caracterización de la Co-desarrollo de la biopelícula y Hábitat Heterogeneidad

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

En Vitro Modelo de fisiológicos y patológicos de flujo de sangre con aplicación a las investigaciones de remodelado vascular celular

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 automatizada de dispositivos de microfluidos para centrífuga Ultrasensible detección de proteínas a partir de sangre entera

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 de permeación de ferritinas cargados con FITC través de una barrera sangre-cerebro de rata: un modelo para estudiar la entrega de moléculas Nanoformulated

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

Dos métodos de descelularización de tejidos vegetales para aplicaciones de ingeniería de tejidos

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

Monitoreo no destructivos del desarrollo Degradable andamio base ingeniería de tejido vascular mediante tomografía de coherencia 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

Catéter de luz intracardiaca para monitorear el metabolismo celular utilizando espectroscopia de absorbancia transmural de corazones de mamíferos perfundidos

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

Mitigación de la fijación de células de flujo sanguíneo a implantes metálicos a través de la inmovilización de péptidos derivados de CD47

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