Name: high-throughput synthesis of carbohydrates and functionalization of polyanhydride nanoparticles
Uploaded: 2012-07-06T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about High-throughput Synthesis of Carbohydrates and Functionalization of Polyanhydride Nanoparticles at JoVE.com

Författarna vill tacka den amerikanska armén medicinsk forskning och Materielverk (Grant # W81XWH-10-1-0806) och National Institutes of Health (Grant # U19 AI091031-01 och Grant # 1R01GM090280) för ekonomiskt stöd. BN erkänner Balloun professur i kemi-och bioteknik, och NLBP erkänner Wilkinson professur av tvärvetenskaplig Engineering. Vi tackar Julia Vela för hennes hjälp att utföra experimenten nanopartiklar funktionalisering.

1. Med hög kapacitet kolhydratsyntes <ol><li> Före den automatiserade syntesen av dimannoside, en lämpligt skyddad sockerdonator, typiskt trikloracetimidat, och acceptorn, huvudsakligen en alkenylgrupp fluorous alkohol, syntetiseras på bänkbaserade. </li><li> Ett program är skrivet för automatisk syntes av dimannoside. En schematisk representation av den grundläggande automatiskt förfarande presenteras i figur 2. I programmet, är det säkerställt att före tillsatsen av promotorn, är bland...

<ol>
	<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>

Effekten av kolhydrater som målsökande medel för att direkt nanopartiklar interaktioner för immunceller har tidigare visats 10, 11. Tidigare forskning i våra laboratorier har visat att specifika sockerarter fästa polyanhydrid nanopartiklar kan riktas mot olika CLRs på antigenpresenterande celler (APC), och därigenom öka aktiveringen av immunceller som kan vara viktig för ytterligare T-cellaktivering 10, 11. Men för att uppnå optimal inriktning flera parametrar, såsom polyanhydriden kem...

<table border="1"><tbody><tr><td> Namn </td><td> Företaget </td><td> Katalognummer </td></tr><tr><td> Motoriserad XYZ Scen: 3x T-LSM050A, 50 mm resor per axel </td><td> Zaber Technologies </td><td> T-XYZ-LSM050A-KT04 </td></tr><tr><td> NE-1000 Single sprutpump </td><td> New Era Pump Systems </td><td> NE-1000 </td></tr><tr><td> Pyrex * Vista * Helgarnityr Återanvändbara Glas Kultur Rör </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> 776.671-35 </td></tr><tr><td> SGE gastäta Sprutor och Luer Loc </td><td> Sigma Aldrich </td><td> 509.507 </td></tr><tr><td> XL-2000 Sonicator </td><td> Qsonica </td><td> F55 </td></tr><tr><td> Mini-röret rotatorn </td><td> Fisher Scientific </td><td> 05-450-127 </td></tr></tbody></table>

high-throughput synthesis of carbohydrates and functionalization of polyanhydride nanoparticles

Tvärvetenskapliga tillvägagångssätt som inbegriper områden som material design, nanoteknik, kemi och immunologi måste användas för att rationellt utforma effektiva vacciner bärare. Nanopartiklar-baserade plattformar kan förlänga ihållande vaccinantigen, vilket skulle kunna förbättra vaccinet immunogenicitet 1. Flera biologiskt nedbrytbara polymerer har studerats som fordon vaccin leverans 1, i synnerhet, har polyanhydrid partiklar visat förmåga att åstadkomma fördröjd frisättning av stabila protein antigener och för att aktivera antigenpresenterande celler och modulerar immunsvar 2-12. Den molekylära utformningen av dessa vaccinbärare måste integrera en rationell selektion av polymeregenskaperna samt inkorporering av lämpliga målsökande medel. Hög kapacitet automatiserad tillverkning av inriktning ligander och funktionaliserade partiklar är ett kraftfullt verktyg som kommer att öka förmågan att studera ett brett rÅnge av fastigheter och kommer att leda till utformningen av reproducerbara enheter vaccin leverans. Tillsatsen av målsökande ligander med förmåga att kännas igen av specifika receptorer på immunceller har visat sig modulera och skräddarsy immunsvar 10,11,13 C-typ lektin receptorer (CLRs) är mönsterigenkänningstekniker receptorer (PRRS) som igenkänner kolhydrater är närvarande på yta av patogener. Stimulering av immunceller via CLRs möjliggör ökad internalisering av antigen och efterföljande presentation för ytterligare T-cell aktivering 14,15. Därför kolhydratmolekyler spela en viktig roll i studien av immunsvar, men användningen av dessa biomolekyler ofta lider brist på tillgänglighet av strukturellt väldefinierad och rena kolhydrater. En automation plattform som bygger på iterativ lösning fas reaktioner kan möjliggöra en snabb och kontrollerad syntes av dessa syntetiskt utmanande molekyler med betydligt lägre BTT SKAPA blockera mängder än traditionella fastfasmetoder 16,17. Häri rapporterar vi ett protokoll för den automatiserade lösningen fas syntes av oligosackarider såsom mannos-baserade målligander med fluorous fast fas extraktion för mellanliggande rening. Efter utveckling av automatiserade metoder för att göra kolhydrat-baserade målsökande medel, beskriver vi metoder för deras fastsättning på ytan av polyanhydriden nanopartiklar använda en automatiserad robot som inrättats drivs av LabVIEW som tidigare beskrivits 10. Yta funktionalisering med kolhydrater har visat effekt i att rikta CLRs 10,11 och öka genomströmningen av tillverkning metod för att gräva den komplexa samband med en multi-parametrisk systemet kommer att vara av stort värde (Figur 1a).

Watch this Scientific Journal Video about High-throughput Synthesis of Carbohydrates and Functionalization of Polyanhydride Nanoparticles at JoVE.com

High-throughput Synthesis of Carbohydrates and Functionalization of Polyanhydride Nanoparticles

I denna artikel är en hög genomströmning metod presenteras för syntes av oligosackarider och deras fastsättning på ytan av polyanhydrid nanopartiklar för vidare användning vid målsökning specifika receptorer på antigenpresenterande celler.

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 ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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 ...

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

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 ...

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

Skörd Murina alveolära makrofager och utvärdera cellulär aktivering inducerad av polyanhydrid Nanopartiklar

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

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 ...

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

Mikrovågsugn driven Syntes av järnoxid nanopartiklar för snabb detektion av åderförkalkning

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

En mikroflödessystem plattform för hög genomströmning Single-cell isolering och 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

Hög genomströmning identifiering av bakterier Repellent Polymers för medicintekniska produkter

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 för injicerbara regenerativ terapi och hög genomströmning drogkontroll

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

Ytan funktionalisering av hepatit E Virus nanopartiklar med kemiska konjugation metoder

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