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

Arbetet har finansierats med bidrag 1P01DA028555-01A1, 2R01 NS034239, 2R37 NS36126, P01 NS31492, P20RR 15.635, P01MH64570 och P01 NS43985 (till HEG) från National Institutes of Health. Författarna tackar Ms Robin Taylor för kritisk läsning av manuskriptet och enastående grafik och litterära stöd. Vi vill tacka Steve Grzelak för hans våta-fräsning expertis. Vi vill också tacka Dr Han Chen vid University of Nebraska-Lincoln elektronmikroskopi core facilitet för att leverera de skanning och transmissionselektronmikroskopi bilder mikroskopi. Slutligen vill vi tacka Megan Marquart för hennes expertis använder levande konfokalmikroskopi.

<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 är utformade för att förbättra hiv-1 läkemedel. Vi har föreslagit en monocyt-makrofagcellinjer baserade Drug Delivery System som ett första steg för att utveckla sådan teknik för klinisk användning och som ett laboratorium testa system för nanoformulated läkemedelsutveckling. Våra tidigare arbeten har visat att systemet är lönsamt för en sådan ansökan 5,6. I den aktuella rapporten har vi illustrerat metoder för att syntetisera NP i vanliga HIV-1 läkemedel (indinavir, IDV, ritonovir, RTV, efavirenz, EFV och atazanavir, ATV). Detta uppnåddes genom våtmalning, homogenisering och ultraljud. Viktigt möjliggör vår strategi för ändringar av nanoART fysiska egenskaper såsom storlek, form och ladda 5,6. Genom noggrant urval av ytaktiva ämnen, kan man styra hand om partiklar från mycket negativ till neutral till mycket positiv. Genom att ändra handläggningstiden och intensitet, kan man styra storleken och göra så små partiklar som ≤ 200 nm eller lika stor som ≥ 3 mikrometer. Formen på partikeln kan också kontrolleras, men i mindre utsträckning än övriga fysiska egenskaper. Till exempel kan sfäriska partiklar göras via ultraljudsbehandling med polymerer medan mångsidig geometriska former kan framställas genom våtmalning eller homogenisering. Våtmalning och homogenisering producera olika formade partiklar, men denna process är beroende av fraktionering metoden och kan inte direkt kontrolleras för. Dessa egenskaper av tillverkningsmetoderna kan göra det möjligt forskningar att enkelt producera nanoART till exakta specifikationer för konstruktionen. Detta är oerhört viktigt eftersom fysikalisk-kemiska egenskaper nanoART ha en kraftfull effekt på både stabilitet och hur de interagerar med celler. Till exempel har vi visat att nanoART som är ca 1 mikrometer i storlek, har en stark positiv laddning, och har en multisided geometrisk form är snabbare tas upp av makrofager, stabilare gång inne i cellerna, och släppte över en längre period av tiden 6. En metod för att testa nanoART har utvecklats som möjliggör enkel screening av partiklarnas förmåga att tas upp, bevaras och släpptes av makrofager, en av cellerna principen mål av HIV-1, utöver deras förmåga att hämma virusreplikation. Detta gör att man lätt skilja nanoART baserat på prestation och identifiera de som har bäst chans att lyckas i en in vivo-modell, vilket ökar både effektivitet och snabbhet för att utveckla nanoART för humant bruk. Det har visat att benmärg från mus makrofager när den är lastad ex vivo med nanoART och adoptively överförs genom intravenös injektion i humaniserad HIV-1 infekterade möss kan resa till ställen där aktiv infektion, inklusive det centrala nervsystemet, och droger övergå till upp till 2 veckor att hämma virusreplikation 2-4. Dessutom var dessa nanoART laddade celler också möjlighet att effektivt minska antalet virusinfekterade celler i plasma, lymfkörtlar, mjälte, lever och lungor samt skyddar CD4 + celler 2. Dessa studier, även om preliminära, visar att en cellmedierad nanoART leveranssystem kan distribuera kliniskt signifikanta mängder av drogen för att både blod och infekterade vävnader. På grund av de uppmuntrande preliminära resultat från HIV-1 infekterade möss studier, utvecklar vi nu ett Simian immuno deficiency virusinfekterade makak-modellen för att ytterligare testa potentialen av nanoART för klinisk användning.

Förkortningar i tabellen: IDV: indinavir, RTV: ritonavir, ATV: atazanavir; EFV: effavirenz; PVA: polyvinylalcohol; SDS natriumdodecylsulfat, P188: poloxamer 188 (även kallad Pluronic F68), MPEG 2000-DSPE: metyl-poly (etylen-glykol) 1,2-distearoyl-fosfatidyl-etanolamin, DOTAP: (1-oleoyl-2-[6 - [(7-nitro-21 ,3-benzoxadiazol-4-yl) amino] Hexanoyl] - 3-trimetylammonium propan), PLGA: poly (mjölksyra-co-glykolsyra), CTAB: cetyltrimethyl ammonium bromid, DMEM: Dulbecco s Modified Eagle Medium, MCSF: Makrofag kolonistimulerande faktor, HPLC: högtrycks-vätskekromatografi, HIV-1 : humant immunbristvirus-1

methods development for blood borne macrophage carriage of nanoformulated antiretroviral drugs

Nanoformulated läkemedel kan förbättra farmakodynamik och biotillgänglighet medan han tjänstgjorde också till att minska läkemedelsförgiftningar för antiretroviral (ART) läkemedel. För detta ändamål har vårt laboratorium tillämpat principerna av nanomedicin att förenkla ART regimer och som sådan minskar toxicitet och samtidigt förbättra efterlevnaden och drog farmakokinetik. Enkla och tillförlitliga metoder för tillverkning nanoformulated ART (nanoART) visas. Partiklar av rent läkemedel är inkapslade i ett tunt lager av ytaktiva ämnen lipid beläggning och producerad av fraktionering större drog kristaller i mindre antingen våtmalning eller högt tryck homogenisering. I en alternativ metod, fritt läkemedel är upphängd i en droppe av en polymer. Häri är läkemedlet löst sig inom en polymer så upprörd av ultrasonication till enskilda nanostorlek droppar bildas. Dynamisk ljusspridning och mikroskopisk undersökning karakterisera de fysikaliska egenskaperna hos de partiklar (partikelstorlek, laddning och form). Deras biologiska egenskaper (cellens upptag och retention, cytotoxicitet och antiretrovirala effekt) bestäms med mänskliga monocyte-derived makrofager (MDM). MDM härrör från humant perifert blod monocyter isolerade från leukopacks använda centrifugal elutriation för rening. Sådana blodburna makrofager kan användas som cellulära transportörer för nanoART distribution till humant immunbristvirus (HIV) infekterade organ. Vi posit att ompaketeringen av kliniskt tillgängliga antiretrovirala läkemedel till nanopartiklar för HIV-1-behandlingar kan förbättra efterlevnaden och positivt påverka sjukdomen resultat.

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

Nanopartiklar av indinavir, ritonavir, efavirenz och atazanavir tillverkades med hjälp av våtmalning, homogenisering och ultraljud. Dessa nanoformulations, kollektivt benämnt nanoformulated antiretroviral behandling (nanoART), bedömde makrofager-baserade läkemedlet leverans. Monocyte-derived makrofager nanoART upptag, lagring och frisättningen fastställdes. Dessa preliminära studier tyder på potential nanoART för klinisk användning.

Metodutveckling för blodburna Makrofag Transport av Nanoformulated antiretrovirala läkemedel

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

Fluorescens detektionsmetoder för mikroflödessystem droppe plattformar

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

Förbättrad metod för framställning av en human cellbaserad, Kontakta modell av blod-hjärnbarriären

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

Metoder för att karakterisera Co-utveckling Biofilm och Habitat Heterogen

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

I vitro-modell av fysiologiska och patologiska blodflöde med Application till Undersökningar av Vascular Cell ombyggnad

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

Helautomatiska centrifugala mikroflödessystem enhet för Ultraproteindetektion från helblod

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

I vitro Permeation av FITC-laddade ferritiner över en råtta blod-hjärnbarriär: en modell för att studera Leverans av Nanoformulated molekyler

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

Två metoder för Decellularization av växt vävnader för Tissue Engineering program

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

Icke-förstörande övervakning av nedbrytbara byggnadsställning-baserade vävnadstekniska blodkärl utveckling med hjälp av optisk koherenstomografi

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-kardiell sido bränning ljus kateter för övervakning cellulär metabolism med transmural Absorbansspektroskopi av parfymera däggdjurs hjärtan

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

Lindring av blodburna cellen bilaga till metallimplantat genom CD47-derived Peptide Immobilization

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