Name: high-throughput synthesis of carbohydrates and functionalization of polyanhydride nanoparticles
Uploaded: 2012-07-06T12:00:00
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Die Autoren möchten sich an die US Army Medical Research und Materiel Command danken (Grant # W81XWH-10-1-0806) und die National Institutes of Health (Grant # U19 AI091031-01 und Grant # 1R01GM090280) für finanzielle Unterstützung. BN erkennt die Balloun Professur für Chemie-und Bioingenieurwesen und NLBP Wilkinson erkennt die Professur für Interdisziplinäre Engineering. Wir danken Julia Vela für ihre Hilfe bei der Durchführung der Nanopartikel-Funktionalisierung Experimente.

1. Hochdurchsatz-Synthese von Kohlenhydraten <ol><li> Vor der automatisierten Synthese dimannoside, eine entsprechend geschützte Zuckerdonor, typischerweise Trichloracetimidat, und Akzeptor, vor allem eine Alkenylgruppe fluorierten Alkohol, auf dem Arbeitstisch synthetisiert. </li><li> Ein Programm wurde für die automatisierte Synthese von dimannoside geschrieben. Eine schematische Darstellung der grundlegenden automatisierten Verfahrens ist in 2 dargestellt. In dem Programm, wird sichergestellt, da...

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	<li>Zepp, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Principles+of+vacine+design-lessons+from+nature.">Principles of vacine design-lessons from nature.</a> Vaccine. 28, C14-C24 (2010).</li><li>Ulery, B. D., Phanse, Y., Sinha, A., Wannemuehler, M. J., Narasimhan, B., Bellaire, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymer+chemistry+influences+monocytic+uptake+of+polyanhydride+nanospheres.">Polymer chemistry influences monocytic uptake of polyanhydride nanospheres.</a> Pharm. Res. 26, 683-690 (2009).</li><li>Torres, M. P., Wilson-Welder, J. H., Lopac, S. K., Phanse, Y., Carrillo-Conde, B., Ramer-Tait, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polyanhydride+microparticles+enhance+dendritic+cell+antigen+presentation+and+activation.">Polyanhydride microparticles enhance dendritic cell antigen presentation and activation.</a> Acta Biomater. 7, 2857-2864 (2011).</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>Petersen, L. K., Ramer-Tait, A. E., Broderick, S. R., Kong, C. S., Ulery, B. D., 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=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>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>Lopac, S. K., Torres, M. P., Wilson-Welder, J. H., 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=Effect+of+polymer+chemistry+and+fabrication+method+on+protein+release+and+stability+from+polyanhydride+microspheres.">Effect of polymer chemistry and fabrication method on protein release and stability from polyanhydride microspheres.</a> J. Biomed. Mater. Res. B. 91, 938-947 (2009).</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>Determan, A. S., Lin, V. S. Y., 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. Controlled Release. 100, 97-109 (2004).</li><li>Chavez-Santoscoy, A., Roychoudhury, R., Ramer-Tait, A. E., Pohl, N. L. B., 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=Tailoring+the+immune+response+of+alveolar+macrophages+by+targeting+different+C-type+lectin+receptors+using+"pathogen-like"+amphiphilic+polyanhydride+nanoparticles.">Tailoring the immune response of alveolar macrophages by targeting different C-type lectin receptors using "pathogen-like" amphiphilic polyanhydride nanoparticles.</a> Biomaterials. , (2011).</li><li>Carrillo-Conde, B., Song, E. -. H., Chavez-Santoscoy, A., Phanse, Y., Ramer-Tait, A., Pohl, N. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mannose-functionalized+"pathogen-like"+polyanhydride+nanoparticles+target+C-type+lectin+receptors+on+dendritic+cells.">Mannose-functionalized "pathogen-like" polyanhydride nanoparticles target C-type lectin receptors on dendritic cells.</a> Mol. Pharmaceutics. 8, 1877-1886 (2011).</li><li>Carrillo-Conde, B., Schiltz, E., Torres, M. P., Yu, J., Phillips, G., Minion, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amphipilic+polyanhydrides+for+stabilization+of+Yersinia+pestis+antigens.">Amphipilic polyanhydrides for stabilization of Yersinia pestis antigens.</a> Acta. Biomater. 6, 3110-3119 (2010).</li><li>Reddy, S. T., Swartz, M. A., Hubbell, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeting+dendritic+cells+with+biomaterials:+developing+the+next+generation+of+vaccines.">Targeting dendritic cells with biomaterials: developing the next generation of vaccines.</a> Trends Immunol. 27, 573-580 (2006).</li><li>Higashi, N., Fujioka, K., Denda-Nagai, K., Hashimoto, S., Nagai, S., Sato, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+macrophage+C-type+lectin+specific+for+galactose/N-acetylgalactosamine+is+an+endocytic+receptor+expressed+on+monocyte-derived+immature+dendritic+cells.">The macrophage C-type lectin specific for galactose/N-acetylgalactosamine is an endocytic receptor expressed on monocyte-derived immature dendritic cells.</a> J. Biol. Chem. 277, 20686 (2002).</li><li>Geijtenbeek, T. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Signalling+through+C-type+lectin+receptors:+shaping+immune+responses.">Signalling through C-type lectin receptors: shaping immune responses.</a> Nat. Rev. Immunol. 9, 465-479 (2009).</li><li>Seeberger, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+oligosaccharide+synthesis.">Automated oligosaccharide synthesis.</a> Chem. Soc. Rev. 37, 19-28 (2008).</li><li>Seeberger, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+Carbohydrate+Synthesis+as+Platform+to+Address+Fundamental+Aspects+of+Glycobiology-Current+Status+and+Future+Challenges.">Automated Carbohydrate Synthesis as Platform to Address Fundamental Aspects of Glycobiology-Current Status and Future Challenges.</a> Carb. Res. 343, 1889-1896 (2008).</li><li>Jaipuri, F. A., Pohl, N. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+solution-phase+automated+iterative+synthesis:+fluorous-tag+assisted+solution-phase+synthesis+of+linear+and+branched+mannose+oligomers.">Toward solution-phase automated iterative synthesis: fluorous-tag assisted solution-phase synthesis of linear and branched mannose oligomers.</a> Org. Biomol. Chem. 6, 2686-2691 (2008).</li><li>Petersen, L. K., Chavez-Santoscoy, A., 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+synthesis+of+and+high-throughput+protein+release+from+polymer+film+and+nanoparticle+libraries.">Combinatorial synthesis of and high-throughput protein release from polymer film and nanoparticle libraries.</a> J. Vis. Exp. , (2011).</li><li>Song, E. -. H., Osanya, A. O., Petersen, C. A., Pohl, N. L. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+multivalent+tuberculosis+and+Leishmania-associated+capping+carbohydrates+reveals+structure-dependent+responses+allowing+immune+evasion.">Synthesis of multivalent tuberculosis and Leishmania-associated capping carbohydrates reveals structure-dependent responses allowing immune evasion.</a> J. Am. Chem. Soc. 132, 11428-11430 (2010).</li><li>Hakamori, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aberrant+glycosylation+in+tumor+and+tumor+associated+carbohydrate+antigens.">Aberrant glycosylation in tumor and tumor associated carbohydrate antigens.</a> Adv. Cancer Res. 59, 257-331 (1989).</li><li>Atherton, T., Sheppard, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Solid-phase peptide synthesis: a practical approach. , (1999).</li><li>Caruthers, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gene+synthesis+machines:+DNA+chemistry+and+the+uses.">Gene synthesis machines: DNA chemistry and the uses.</a> Science. 230, 281-285 (1985).</li><li>Plante, O. J., Palmacci, E. R., Seeberger, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+solid-+phase+synthesis+of+oligosaccharides.">Automated solid- phase synthesis of oligosaccharides.</a> Science. 291, 1523-1527 (2001).</li><li>Ko, K. -. S., Park, G., Yu, Y., Pohl, N. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protecting+group-based+colorimetric+monitoring+of+fluorous-phase+and+solid-phase+synthesis+of+oligoglucosamines.">Protecting group-based colorimetric monitoring of fluorous-phase and solid-phase synthesis of oligoglucosamines.</a> Org. Lett. 10, 5381-5384 (2008).</li><li>Pohl, N. L., Chen, X. H. R., Wang, G. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+solution-phase+oligosaccharide+synthesis+and+carbohydrate+microarrays:+development+of+fluorous-based+tools+for+glycomics.">Automated solution-phase oligosaccharide synthesis and carbohydrate microarrays: development of fluorous-based tools for glycomics.</a> Chemical Glycobiology. , 272-287 (2008).</li></ol>

Die Wirksamkeit von Kohlenhydraten als Targeting-Agenten, um direkte Interaktionen von Nanopartikeln an Immunzellen wurde bereits 10, 11 gezeigt. Frühere Untersuchungen in unserem Labor haben gezeigt, dass spezifische Zucker an Polyanhydrid Nanopartikel können verschiedene CLR auf Antigen-präsentierenden Zellen (APCs) ausgerichtet sind, wodurch die Aktivierung von Immunzellen, die wichtig sein kann für weitere T-Zell-Aktivierung 10, 11. Um jedoch eine optimale Ausrichtung mehrerer Parameter-wie...

<table border="1"><tbody><tr><td> Name </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td></tr><tr><td> Xyz: 3x T-LSM050A, 50 mm Stellweg je Achse </td><td> Zaber Technologies </td><td> T-XYZ-LSM050A-KT04 </td></tr><tr><td> NE-1000 Einzel-Spritzenpumpe </td><td> New Era Pump Systems </td><td> NE-1000 </td></tr><tr><td> Pyrex * Vista * Randlose Wiederverwendbare Glas Kultur Tubes </td><td> Corning </td><td> 07-250-125 </td></tr><tr><td> ASW 1000 </td><td> Chemspeed Technologies </td><td></td></tr><tr><td> LabVIEW </td><td> National Instruments </td><td> 776671-35 </td></tr><tr><td> SGE Gasdichte Spritzen, Luer Loc </td><td> Sigma Aldrich </td><td> 509507 </td></tr><tr><td> XL-2000 Sonicator </td><td> Qsonica </td><td> Q55 </td></tr><tr><td> Mini-Tube Rotator </td><td> Fisher Scientific </td><td> 05-450-127 </td></tr></tbody></table>

high-throughput synthesis of carbohydrates and functionalization of polyanhydride nanoparticles

Transdisziplinäre Ansätze unter Einbeziehung Bereichen wie Material-Design, Nanotechnologie, Chemie, Immunologie und müssen genutzt werden, um rational zu entwerfen wirksame Impfstoffe Carriern werden. Nanopartikel-basierte Plattformen können verlängert die Persistenz der Impfstoff-Antigene, die Verbesserung der Immunogenität Impfstoff könnte 1. Mehrere biologisch abbaubare Polymere sind als Impfstoffen Fahrzeugen 1 untersucht, insbesondere Polyanhydrid Teilchen die Fähigkeit zur Freisetzung von stabilen Protein-Antigene bereitzustellen und Antigen-präsentierenden Zellen zu aktivieren und zu modulieren Immunantworten 2-12 gezeigt. Die molekularen Aufbau von diesen Vakzin-Trägern muss die rationale Auswahl der Eigenschaften von Polymeren sowie den Einbau von geeigneten Zielmittel integrieren. Hoher Durchsatz automatisierter Herstellung von Targeting-Liganden und funktionalisierte Partikel ist ein leistungsfähiges Werkzeug, das die Fähigkeit, ein breites r studieren verbessern wirdAnge von Eigenschaften und trägt zur Gestaltung von reproduzierbaren Impfstoff Abgabevorrichtungen führen. Die Zugabe von Zielliganden, die durch spezifische Rezeptoren auf Zellen erkannt wurde gezeigt, zu modulieren und Schneider Immunantworten 10,11,13 C-Typ Lektin-Rezeptoren (CLR) sind Mustererkennungsrezeptoren (PRR), die auf der Kohlenhydratgehalt erkennen Oberfläche von Krankheitserregern. Die Stimulation von Immunzellen über CLRs erlaubt eine gute Internalisierung des Antigens und anschließende Präsentation für weitere T-Zell-Aktivierung 14,15. Daher spielen Kohlenhydrat-Moleküle eine wichtige Rolle bei der Untersuchung der Immunantwort, jedoch die Verwendung dieser Biomoleküle leidet oft die mangelnde Verfügbarkeit von strukturell gut definiert und reine Kohlenhydrate. Ein Automatisierungs-Plattform auf iterative Lösung-Phasen-Reaktionen basieren, können eine schnelle und kontrollierte Synthese dieser Moleküle synthetisch herausfordernden mit deutlich niedrigeren bEBÄUDE Block Mengen als herkömmliche Festphasenmethoden 16,17. Hier berichten wir über ein Protokoll für die automatisierte Lösung-Phasen-Synthese von Oligosacchariden wie Mannose-based Targeting-Liganden mit fluorierten Festphasenextraktion für die Zwischen-Reinigung. Nach der Entwicklung von automatisierten Verfahren, um die Kohlenhydrat-Zielmittel machen, beschreiben wir für ihre Befestigung auf der Oberfläche der Nanopartikel Polyanhydrid Verwendung einer automatisierten Roboter-Einrichtung betrieben werden, wie zuvor LabVIEW 10 beschrieben. Funktionalisierung von Oberflächen mit Kohlenhydraten hat seine Wirksamkeit bei der Ausrichtung der CLRs 10,11 und die Erhöhung der Durchsatzleistung des Herstellungsverfahrens auszugraben die Komplexität mit einer multi-parametrischen Systems verbunden sind, werden von großem Wert (Abbildung 1a) gezeigt werden.

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High-throughput Synthesis of Carbohydrates and Functionalization of Polyanhydride Nanoparticles

In diesem Artikel wird ein hoher Durchsatz Verfahren zur Synthese von Oligosacchariden und ihre Befestigung an der Oberfläche der Nanopartikel Polyanhydrid zur weiteren Verwendung bei der Ausrichtung der spezifische Rezeptoren auf Antigen-präsentierenden Zellen präsentiert wird.

Hochdurchsatz-Synthese von Kohlenhydraten und Funktionalisierung von Nanopartikeln Polyanhydrid

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Polymer Microarrays for High Throughput Discovery of Biomaterials

Polymer Microarrays für High Throughput Discovery of Biomaterials

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

Forschung

Biotechnik

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

Kombinatorische Synthese von und High-Throughput-Protein Release von Polymer Film-und Nanopartikel-Bibliotheken

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

Harvesting Murine Alveolar Macrophages and Evaluating Cellular Activation Induced by Polyanhydride Nanoparticles

Ernte Murine Alveolarmakrophagen und Auswerten zelluläre Aktivierung von Polyanhydrid Nanopartikel Induced

Biodegradable nanoparticles have emerged as a  versatile platform for the design and implementation of new intranasal vaccines  against respiratory ...

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

High-Throughput-Einzel-Zell-und Multiple-Zelle Mikroverkapselung

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

Evaluation von polymeren Gene Delivery-Nanopartikeln durch Nanopartikel Tracking-Analyse und High-throughput Durchflusszytometrie

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

Microwave-driven Synthesis of Iron Oxide Nanoparticles for Fast Detection of Atherosclerosis

Mikrowelle gesteuerte Synthese von Eisenoxid-Nanopartikeln für die schnelle Erkennung von Atherosclerosis

A fast and reproducible microwave-driven protocol has been developed for the synthesis of neridronate-functionalized nanoparticles. Starting from the ...

A Microfluidic Platform for High-throughput Single-cell Isolation and Culture

Ein Mikrofluidik-Plattform für Hochdurchsatz-Einzelzell-Isolierung und Kultur

Studying the heterogeneity of single cells is crucial for many biological questions, but is technically difficult. Thus, there is a need for a simple, yet ...

High-throughput Identification of Bacteria Repellent Polymers for Medical Devices

Hochdurchsatz-Identifizierung von Bakterien abstoßenden Polymere für medizinische Geräte

Medical devices are often associated with hospital-acquired infections, which place enormous strain on patients and the healthcare system as well as ...

3D Microtissues for Injectable Regenerative Therapy and High-throughput Drug Screening

3D Microtissues für injizierbare Regenerative Therapie und Hochdurchsatz-Drogen-Screening

To upgrade traditional 2D cell culture to 3D cell culture, we have integrated microfabrication with cryogelation technology to produce macroporous ...

Surface Functionalization of Hepatitis E Virus Nanoparticles Using Chemical Conjugation Methods

Oberfläche Funktionalisierung der Hepatitis E Virus Nanopartikel chemische Konjugation Methoden

Virus-like particles (VLPs) have been used as nanocarriers to display foreign epitopes and/or deliver small molecules in the detection and treatment of ...