Name: combinatorial synthesis of and high-throughput protein release from polymer film and nanoparticle libraries
Uploaded: 2012-09-06T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Combinatorial Synthesis of and High-throughput Protein Release from Polymer Film and Nanoparticle Libraries at JoVE.com

Författarna erkänner ONR-MURI Award (NN00014-06-1-1176) och US Army Medical Research och Materielverk (Grant No W81XWH-10-1-0806) för ekonomiskt stöd. Detta material är baserad på arbete som stöds av National Science Foundation i Grant No EEG 0552584 och 0851519.

1. Kombinatorisk Polymer Library syntes (varierande i polymerkemi) - se Figur 1 för Robotic inställning <ol><li> Lös varje monomer i lämpligt lösningsmedel (koncentration = 25 mg / ml) och ladda varje till en 10cc gastät spruta. </li><li> Fäst lösningsmedelsbeständiga locka lås kapillärrör till slutet av varje spruta. </li><li> Placera sprutorna på sprutan pumpar (New Era programmerbara sprutpumpar) och lås fast. </li><li> Ställ de linjära manöverdonen (Zaber) till utgångsläget. </l...

<ol>
	<li>Petersen, L. K., Sackett, C. K., Narasimhan, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel,+high-throughput+method+to+study+in+vitro+protein+release+from+polymer+nanospheres.">A novel, high-throughput method to study in vitro protein release from polymer nanospheres.</a> J. Comb. Chem. 12, 51-56 (2010).</li><li>Petersen, L. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activation+of+innate+immune+responses+in+a+pathogen-mimicking+manner+by+amphiphilic+polyanhydride+nanoparticle+adjuvants.">Activation of innate immune responses in a pathogen-mimicking manner by amphiphilic polyanhydride nanoparticle adjuvants.</a> Biomaterials. 32, 6815-6822 (2011).</li><li>Vogel, B. M., Cabral, J. T., Eidelman, N., Narasimhan, B., Mallapragada, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parallel+synthesis+and+high-throughput+dissolution+testing+of+biodegradable+polyanhydride+copolymers.">Parallel synthesis and high-throughput dissolution testing of biodegradable polyanhydride copolymers.</a> J. Comb. Chem. 7, 921-928 (2005).</li><li>Petersen, L. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+evaluation+of+in+vivo+biodistribution+of+polyanhydride+nanoparticles.">High-throughput evaluation of in vivo biodistribution of polyanhydride nanoparticles.</a> Adv. Healthcare Mater. , (2012).</li><li>Petersen, L. K., Narasimhan, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combinatorial+design+of+biomaterials+for+drug+delivery:+opportunities+and+challenges.">Combinatorial design of biomaterials for drug delivery: opportunities and challenges.</a> Expert Opin. Drug Deliv. 5, 837-846 (2008).</li><li>Petersen, L. K., Oh, J., Sakaguchi, D. S., Mallapragada, S. K., Narasimhan, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amphiphilic+polyanhydride+films+promote+neural+stem+cell+adhesion+and+differentiation.">Amphiphilic polyanhydride films promote neural stem cell adhesion and differentiation.</a> Tissue Eng. 17, 2533-2541 (2011).</li><li>Petersen, L. K., Sackett, C. K., Narasimhan, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+analysis+of+protein+stability+in+polyanhydride+nanoparticles.">High-throughput analysis of protein stability in polyanhydride nanoparticles.</a> Acta Biomater. 6, 3873-3881 (2010).</li><li>Petersen, L. K., Xue, L., Wannemuehler, M. J., Rajan, K., Narasimhan, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+simultaneous+effect+of+polymer+chemistry+and+device+geometry+on+the+in+vitro+activation+of+murine+dendritic+cells.">The simultaneous effect of polymer chemistry and device geometry on the in vitro activation of murine dendritic cells.</a> Biomaterials. 30, 5131-5142 (2009).</li><li>Thorstenson, J. B., Petersen, L. K., Narasimhan, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combinatorial/high-throughput+methods+for+the+determination+of+polyanhydride+phase+behavior.">Combinatorial/high-throughput methods for the determination of polyanhydride phase behavior.</a> J. Comb. Chem. 11, 820-828 (2009).</li><li>Xue, L., Petersen, L., Broderick, S., Narasimhan, B., Rajan, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identifying+factors+controlling+protein+release+from+combinatorial+biomaterial+libraries+via+hybrid+data+mining+methods.">Identifying factors controlling protein release from combinatorial biomaterial libraries via hybrid data mining methods.</a> ACS Comb. Sci. 13, 50-58 (2011).</li><li>Adler, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+cell-based+screening+of+biodegradable+polyanhydride+libraries.">High-throughput cell-based screening of biodegradable polyanhydride libraries.</a> Comb. Chem. High Through. Screen. 12, 634-645 (2009).</li><li>Determan, A. S., Trewyn, B. G., Lin, V. S., Nilsen-Hamilton, M., Narasimhan, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Encapsulation,+stabilization,+and+release+of+BSA-FITC+from+polyanhydride+microspheres.">Encapsulation, stabilization, and release of BSA-FITC from polyanhydride microspheres.</a> J. Control. Release. 100, 97-109 (2004).</li><li>Determan, A. S., Wilson, J. H., Kipper, M. J., Wannemuehler, M. J., Narasimhan, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+stability+in+the+presence+of+polymer+degradation+products:+consequences+for+controlled+release+formulations.">Protein stability in the presence of polymer degradation products: consequences for controlled release formulations.</a> Biomaterials. 27, 3312-3320 (2006).</li><li>Torres, M. P., Determan, A. S., Anderson, G. L., Mallapragada, S. K., Narasimhan, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amphiphilic+polyanhydrides+for+protein+stabilization+and+release.">Amphiphilic polyanhydrides for protein stabilization and release.</a> Biomaterials. 28, 108-116 (2007).</li><li>Torres, M. P., Vogel, B. M., Narasimhan, B., Mallapragada, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+characterization+of+novel+polyanhydrides+with+tailored+erosion+mechanisms.">Synthesis and characterization of novel polyanhydrides with tailored erosion mechanisms.</a> J. Biomed. Mater. Res. A. 76, 102-110 (2006).</li><li>Carrillo-Conde, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Encapsulation+into+amphiphilic+polyanhydride+microparticles+stabilizes+Yersinia+pestis+antigens.">Encapsulation into amphiphilic polyanhydride microparticles stabilizes Yersinia pestis antigens.</a> Acta Biomater. 6, 3110-3119 (2010).</li></ol>

Kunskap om de nödvändiga syntesbetingelser och glasövergångstemperaturer (Tg s) hos polymererna som syntetiserade är väsentliga för biblioteket tillverkning. Om Tg s är under rumstemperatur, kan nanopartiklar tillverkningssteget måste utföras i en kontrollerad temperatur miljö under Tg för polymererna. Dessutom bör försiktighet iakttas för att säkerställa att all utrustning som kommer i kontakt med höga temperaturer och lösningsmedel måste vara i stånd att hantera de...

<table border="1"><tbody><tr><td> Namn </td><td> Företag </td><td> Katalognummer </td></tr><tr><td> Motoriserade XYZ Scen: 3x T-LSM050A, 50 mm slaglängd per axel </td><td> Zaber Technologies </td><td> T-XYZ-LSM050A-KT04 </td></tr><tr><td> NE-1000 Single sprutpump </td><td> New Era pumpsystem </td><td> NE-1000 </td></tr><tr><td> Pyrex * Vista * Rimless Återanvändbara Glass odlingsrör </td><td> Corning </td><td> 07-250-125 </td></tr><tr><td> Glas kyvetter </td><td> Vetenskapliga strategier </td><td> G102 </td></tr><tr><td> LabVIEW </td><td> National Instruments </td><td> 776671-35 </td></tr><tr><td> SGE Gastät sprutor, Luer Loc </td><td> Sigma Aldrich </td><td> 509.507 </td></tr><tr><td> U96 Deepwell Plattorna 1,3 ml &amp; 2,0 ml </td><td> Thermo Scientific: Nunc </td><td> 278.743 </td></tr><tr><td> Well cap mattor </td><td> Thermo Scientific: Nunc </td><td> 276.000 </td></tr><tr><td> Typhoon 9400 </td><td> GE Healthcare </td><td> 63-0055-79 </td></tr><tr><td> Whatman Grade 50 cirklar 90 mm </td><td> Whatman </td><td> 1450-090 </td></tr></tbody></table>

combinatorial synthesis of and high-throughput protein release from polymer film and nanoparticle libraries

Polyanhydrider är en klass av biomaterial med utmärkt biokompatibilitet och läkemedel leveransförmåga. Medan de har studerats ingående med konventionella ett-prov-till-en-time syntestekniker, har en nyare hög genomströmning metod utvecklats som möjliggör syntes och testning av stora bibliotek av polyanhydrider 1. Detta kommer att underlätta en effektivare optimering och designprocess dessa biomaterial för läkemedel och vaccin leverans applikationer. Metoden i detta arbete beskriver kombinatorisk syntes av biologiskt nedbrytbara polyanhydrid film och bibliotek nanopartiklar och hög genomströmning detektion av protein-frisättning från dessa bibliotek. I denna robot manövrerad metod (figur 1), är linjära ställdon och pumpar sprutan kontrolleras av LabVIEW, vilket möjliggör en hands-free automatiserad protokoll, vilket eliminerar användarfel. Dessutom gör denna metod snabba tillverkning av mikro-skala polymer bibliotek, röducing satsstorleken samtidigt resulterar i skapandet av multivariant polymersystem. Denna kombinatoriska tillvägagångssätt för polymersyntes underlättar syntesen av upp till 15 olika polymerer i en motsvarande mängd tid det skulle ta att syntetisera en polymer konventionellt. Dessutom, kan det kombinatoriska biblioteket polymeren tillverkas till tomma eller protein-laddade geometrier inklusive filmer eller nanopartiklar vid upplösning av polymeren biblioteket i ett lösningsmedel och utfällning i ett icke-lösningsmedel (för nanopartiklar) eller genom vakuumtorkning (för filmer). Vid laddning av en fluorokrom-konjugerat protein i polymerpartiklarna biblioteken, kan protein frisättningskinetik bedömas vid hög genomströmning med en fluorescens-baserad detektionsmetod (figurerna 2 och 3) såsom beskrivits tidigare 1. Denna kombinatoriska plattform har validerats med konventionella metoder 2 och polyanhydrid film och bibliotek nanopartiklar har karaktäriserats med <sup&gt; 1 H NMR och FTIR. Biblioteken har screenats för kinetik protein frisättning, stabilitet och antigenicitet, in vitro-cellulär toxicitet, cytokinproduktion, ytmarkör uttryck, vidhäftning, proliferation och differentiering, och in vivo biofördelning och mukoadhesion 1-11. Den kombinatoriska metod som utvecklats häri möjliggör hög genomströmning polymersyntes och tillverkning av protein-laddade nanopartiklar och bibliotek film, som kan, i sin tur, kan screenas in vitro och in vivo för optimering av biomaterial prestanda.

Watch this Scientific Journal Video about Combinatorial Synthesis of and High-throughput Protein Release from Polymer Film and Nanoparticle Libraries at JoVE.com

Combinatorial Synthesis of and High-throughput Protein Release from Polymer Film and Nanoparticle Libraries

Denna metod beskriver den kombinatoriska syntesen av biologiskt nedbrytbara polyanhydrid film och bibliotek nanopartiklar och hög genomströmning detektion av protein-frisättning från dessa bibliotek.

Kombinatorisk syntes av och hög kapacitet Protein Release från Polymer Film och bibliotek nanopartiklar

Polyanhydrides are a class of biomaterials with excellent biocompatibility and drug delivery capabilities. While they have been studied extensively with ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Synthesis, Assembly, and Characterization of Monolayer Protected Gold Nanoparticle Films for Protein Monolayer Electrochemistry

Syntes, församling, och karakterisering av monolager skyddade guld nanopartiklar Films för protein monolager Elektrokemi

Colloidal gold nanoparticles protected with alkanethiolate ligands called monolayer protected gold clusters (MPCs) are synthesized and subsequently ...

A Chitosan Based, Laser Activated Thin Film Surgical Adhesive, 'SurgiLux': Preparation and Demonstration

En Chitosan baserade, Laser aktiverad Thin Film kirurgiskt klister &quot;SurgiLux&quot;: Förberedelser och demonstration

Sutures are a 4,000 year old technology that remain the 'gold-standard' for wound closure by virtue of their repair strength (~100 KPa). However, sutures ...

Polymer Microarrays for High Throughput Discovery of Biomaterials

Polymer Microarrays för hög genomströmning Upptäckt av Biomaterial

The discovery of novel biomaterials that are optimized for a specific biological application is readily achieved using polymer microarrays, which allows a ...

High-throughput Protein Expression Generator Using a Microfluidic Platform

Hög genomströmning Protein Expression Generator Med en mikroflödessystem plattform

Rapidly increasing fields, such as systems biology, require the development and implementation of new technologies, enabling high-throughput and ...

High-throughput Synthesis of Carbohydrates and Functionalization of Polyanhydride Nanoparticles

Hög kapacitet Syntes av kolhydrater och Funktionalisering av polyanhydrid Nanopartiklar

Transdisciplinary approaches involving areas such as material design, nanotechnology, chemistry, and immunology have to be utilized to rationally design ...

High Throughput Single-cell and Multiple-cell Micro-encapsulation

Hög genomströmning Single-cell och flera celler mikroinkapsling

Microfluidic encapsulation methods have been previously utilized to capture cells in picoliter-scale aqueous, monodisperse drops, providing confinement ...

Evaluation of Polymeric Gene Delivery Nanoparticles by Nanoparticle Tracking Analysis and High-throughput Flow Cytometry

Utvärdering av polymera Gene Delivery nanopartiklar genom nanopartikel Tracking Analys och hög kapacitet flödescytometri

Non-viral gene delivery using polymeric nanoparticles has emerged as an attractive approach for gene therapy to treat genetic diseases1 and as a ...

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

Syntes av guld nanopartiklar Integrerad fotokänsliga liposomer och mätning av deras mikrobubblor Kavitation på Pulse laser excitation

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

Film Extrusion of Crambe abyssinica/Wheat Gluten Blends

Film Extrusion of Crambe abyssinica/Wheat Gluten Blends

Film Extrusion av<em&gt; Crambe abyssinica</em&gt; / Vetegluten Blends

Crambe abyssinica is a plant with potential for use in industrial (non-food) plant oil production. The side stream from this oil production is a ...

Magnetic and Thermal-sensitive Poly(N-isopropylacrylamide)-based Microgels for Magnetically Triggered Controlled Release

Magnetic and Thermal-sensitive PolyN-isopropylacrylamide-based Microgels for Magnetically Triggered Controlled Release

Magnetisk och termisk känslig poly (<em&gt; N</em&gt; -isopropylacrylamid) -baserade mikrogeler för magnetiskt utlösande kontrollerad frisättning

Magnetically and thermally sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm)/Fe3O4-NH2 microgels with the encapsulated anti-cancer drug curcumin (Cur) were ...