Name: characterization of intra-cartilage transport properties of cationic peptide carriers
Uploaded: 2020-08-10T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Characterization of Intra-Cartilage Transport Properties of Cationic Peptide Carriers at JoVE.com

이 작품은 W81XWH-17-1-0085 계약에 따라 의회 지시 의학 연구 프로그램 (CDMRP)과 국립 보건 R03 EB025903-1을 통해 미국 국방부에 의해 지원되었다. AV는 노스이스턴 대학의 공학 학장 펠로우십 대학의 지원을 받았습니다.

대학 승인은 죽은 조직으로 실험을 수행하기위한 얻어졌다. 소 관절은 도살장에서 상업적으로 얻어졌다.
1. 연골 절제 추출
<ol><li>메스 (#10 블레이드)를 사용하여 지방, 근육, 인대, 힘줄 및 기타 모든 결합 조직을 제거하여 소 무릎 관절의 여성나무 손아 귀리 홈에서 연골을 노출시하십시오.</li>
	<li>3mm 와 6mm 진피 펀치를 사용하여 연골에 수직 펀치를 만들어 원통형 플러그를 ...

<ol>
	<li>Bajpayee, A. G., Grodzinsky, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cartilage-targeting+drug+delivery:+can+electrostatic+interactions+help.">Cartilage-targeting drug delivery: can electrostatic interactions help.</a> Nature Reviews Rheumatology. 13 (3), 183-193 (2017).</li><li>Maroudas, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transport+of+solutes+through+cartilage:+permeability+to+large+molecules.">Transport of solutes through cartilage: permeability to large molecules.</a> Journal of Anatomy. 122, 335-347 (1976).</li><li>Bajpayee, A. G., Wong, C. R., Bawendi, M. G., Frank, E. H., Grodzinsky, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Avidin+as+a+model+for+charge+driven+transport+into+cartilage+and+drug+delivery+for+treating+early+stage+post-traumatic+osteoarthritis.">Avidin as a model for charge driven transport into cartilage and drug delivery for treating early stage post-traumatic osteoarthritis.</a> Biomaterials. 35 (1), 538-549 (2014).</li><li>Vedadghavami, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cartilage+penetrating+cationic+peptide+carriers+for+applications+in+drug+delivery+to+avascular+negatively+charged+tissues.">Cartilage penetrating cationic peptide carriers for applications in drug delivery to avascular negatively charged tissues.</a> Acta Biomaterialia. 93, 258-269 (2019).</li><li>Mehta, S., Akhtar, S., Porter, R. M., &#214;nnerfjord, P., Bajpayee, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interleukin-1+receptor+antagonist+(IL-1Ra)+is+more+effective+in+suppressing+cytokine-induced+catabolism+in+cartilage-synovium+co-culture+than+in+cartilage+monoculture.">Interleukin-1 receptor antagonist (IL-1Ra) is more effective in suppressing cytokine-induced catabolism in cartilage-synovium co-culture than in cartilage monoculture.</a> Arthritis Research &amp; Therapy. 21 (1), 238 (2019).</li><li>Vedadghavami, A., Zhang, C., Bajpayee, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Overcoming+negatively+charged+tissue+barriers:+Drug+delivery+using+cationic+peptides+and+proteins.">Overcoming negatively charged tissue barriers: Drug delivery using cationic peptides and proteins.</a> Nano Today. 34, 100898 (2020).</li><li>Young, C. C., Vedadghavami, A., Bajpayee, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioelectricity+for+Drug+Delivery:+The+Promise+of+Cationic+Therapeutics.">Bioelectricity for Drug Delivery: The Promise of Cationic Therapeutics.</a> Bioelectricity. , (2020).</li><li>Felson, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Osteoarthritis+of+the+knee.">Osteoarthritis of the knee.</a> New England Journal of Medicine. 354 (8), 841-848 (2006).</li><li>Wieland, H. A., Michaelis, M., Kirschbaum, B. J., Rudolphi, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Osteoarthritis+-+An+untreatable+disease.">Osteoarthritis - An untreatable disease.</a> Nature Reviews Drug Discovery. 4 (4), 331-344 (2005).</li><li>Martel-Pelletier, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pathophysiology+of+osteoarthritis.">Pathophysiology of osteoarthritis.</a> Osteoarthritis and Cartilage. 7 (4), 371-373 (1999).</li><li>Sophia Fox, A. J., Bedi, A., Rodeo, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+basic+science+of+articular+cartilage:+Structure,+composition,+and+function.">The basic science of articular cartilage: Structure, composition, and function.</a> Sports Health. 1 (6), 461-468 (2009).</li><li>Chevalier, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intraarticular+injection+of+anakinra+in+osteoarthritis+of+the+knee:+A+multicenter,+randomized,+double-blind,+placebo-controlled+study.">Intraarticular injection of anakinra in osteoarthritis of the knee: A multicenter, randomized, double-blind, placebo-controlled study.</a> Arthritis Care and Research. 61 (3), 344-352 (2009).</li><li>Cohen, S. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+randomized,+double-blind+study+of+AMG+108+(a+fully+human+monoclonal+antibody+to+IL-1R1)+in+patients+with+osteoarthritis+of+the+knee.">A randomized, double-blind study of AMG 108 (a fully human monoclonal antibody to IL-1R1) in patients with osteoarthritis of the knee.</a> Arthritis Research and Therapy. 13 (4), 125 (2011).</li><li>Evans, C. H., Kraus, V. B., Setton, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Progress+in+intra-articular+therapy.">Progress in intra-articular therapy.</a> Nature Reviews Rheumatology. 10 (1), 11-22 (2014).</li><li>He, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-arm+Avidin+nano-construct+for+intra-cartilage+delivery+of+small+molecule+drugs.">Multi-arm Avidin nano-construct for intra-cartilage delivery of small molecule drugs.</a> Journal of Controlled Release. 318, 109-123 (2020).</li><li>Bajpayee, A. G., Scheu, M., Grodzinsky, A. J., Porter, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+rabbit+model+demonstrates+the+influence+of+cartilage+thickness+on+intra-articular+drug+delivery+and+retention+within+cartilage.">A rabbit model demonstrates the influence of cartilage thickness on intra-articular drug delivery and retention within cartilage.</a> Journal of Orthopaedic Research. 33 (5), 660-667 (2015).</li><li>Bajpayee, A. G., Quadir, M. A., Hammond, P. T., Grodzinsky, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Charge+based+intra-cartilage+delivery+of+single+dose+dexamethasone+using+Avidin+nano-carriers+suppresses+cytokine-induced+catabolism+long+term.">Charge based intra-cartilage delivery of single dose dexamethasone using Avidin nano-carriers suppresses cytokine-induced catabolism long term.</a> Osteoarthritis and Cartilage. 24 (1), 71-81 (2016).</li><li>Zhang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Avidin-biotin+technology+to+synthesize+multi-arm+nano-construct+for+drug+delivery.">Avidin-biotin technology to synthesize multi-arm nano-construct for drug delivery.</a> MethodsX. , 100882 (2020).</li><li>Wagner, E. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Avidin+grafted+dextran+nanostructure+enables+a+month-long+intra-discal+retention.">Avidin grafted dextran nanostructure enables a month-long intra-discal retention.</a> Scientific Reports. 10.1, 1-14 (2020).</li><li>Troeberg, L., Nagase, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proteases+involved+in+cartilage+matrix+degradation+in+osteoarthritis.">Proteases involved in cartilage matrix degradation in osteoarthritis.</a> Biochimica et Biophysica Acta - Proteins and Proteomics. 1824 (1), 133-145 (2012).</li><li>Kirk, T. B., Wilson, A. S., Stachowiak, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+dehydration+on+the+surface+morphology+of+articular+cartilage.">The effects of dehydration on the surface morphology of articular cartilage.</a> Journal of Orthopaedic Rheumatology. 6 (2-3), 75-80 (1993).</li><li>Ateshian, G. A., Maas, S., Weiss, 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=Solute+transport+across+a+contact+interface+in+deformable+porous+media.">Solute transport across a contact interface in deformable porous media.</a> Journal of Biomechanics. 45 (6), 1023-1027 (2012).</li><li>Arbabi, V., Pouran, B., Weinans, H., Zadpoor, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiphasic+modeling+of+charged+solute+transport+across+articular+cartilage:+Application+of+multi-zone+finite-bath+model.">Multiphasic modeling of charged solute transport across articular cartilage: Application of multi-zone finite-bath model.</a> Journal of Biomechanics. 49 (9), 1510-1517 (2016).</li><li>Arbabi, V., Pouran, B., Zadpoor, A. A., Weinans, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+experimental+and+finite+element+protocol+to+investigate+the+transport+of+neutral+and+charged+solutes+across+articular+cartilage.">An experimental and finite element protocol to investigate the transport of neutral and charged solutes across articular cartilage.</a> Journal of Visualized Experiments. 2017 (122), (2017).</li><li>Sampson, S. L., Sylvia, M., Fields, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+dynamic+loading+on+solute+transport+through+the+human+cartilage+endplate.">Effects of dynamic loading on solute transport through the human cartilage endplate.</a> Journal of Biomechanics. 83, 273-279 (2019).</li><li>Bajpayee, A. G., Scheu, M., Grodzinsky, A. J., Porter, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrostatic+interactions+enable+rapid+penetration,+enhanced+uptake+and+retention+of+intra-articular+injected+avidin+in+rat+knee+joints.">Electrostatic interactions enable rapid penetration, enhanced uptake and retention of intra-articular injected avidin in rat knee joints.</a> Journal of Orthopaedic Research : Official Publication of the Orthopaedic Research Society. 32 (8), 1044-1051 (2014).</li><li>Bajpayee, A. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sustained+intra-cartilage+delivery+of+low+dose+dexamethasone+using+a+cationic+carrier+for+treatment+of+post+traumatic+osteoarthritis.">Sustained intra-cartilage delivery of low dose dexamethasone using a cationic carrier for treatment of post traumatic osteoarthritis.</a> European Cells &amp; Materials. 34, 341-364 (2017).</li><li>Malda, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Of+Mice,+Men+and+Elephants:+The+Relation+between+Articular+Cartilage+Thickness+and+Body+Mass.">Of Mice, Men and Elephants: The Relation between Articular Cartilage Thickness and Body Mass.</a> PLoS One. 8 (2), 57683 (2013).</li><li>Frisbie, D. D., Cross, M. W., McIlwraith, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparative+study+of+articular+cartilage+thickness+in+the+stifle+of+animal+species+used+in+human+pre-clinical+studies+compared+to+articular+cartilage+thickness+in+the+human+knee.">A comparative study of articular cartilage thickness in the stifle of animal species used in human pre-clinical studies compared to articular cartilage thickness in the human knee.</a> Veterinary and Comparative Orthopaedics and Traumatology. 19 (3), 142-146 (2006).</li></ol>

여기에 설명된 방법 및 프로토콜은 부정적으로 충전된 조직에 표적 약물 전달 분야에 중요합니다. 이 조직에 존재하는 부정적인 충전 된 aggrecans의 높은 밀도로 인해 장벽이 생성되므로 약물이 매트릭스 내에서 깊숙이 놓여있는 세포 표적 부위에 도달하지 못하게합니다. 이러한 뛰어난 과제를 해결하기 위해, 약물은 조직 1,3,,4,,14,<...

본문에 부정적인 충전된 조직에 약물 전달은 세포 및 매트릭스 표적 부위1에도달하기 위해 조직 깊숙이 침투하는 약물의 무능력으로 인해 어려움을 유지하고 있다. 이들 조직 중 일부는 조직 내에서 높은 음전하 고정 전하 밀도(FCD)2를 생성하고 대부분의 거대 분자3,,4의전달을 위한 장벽역할을 하는 조밀하게 포장된 음전하 아그레칸으로 구성된다. 그러나, 양전하 약물 운반선의 도움으로, 이러한 음전하 조직 장벽은 실제로 지속적인 약물전달을위한 정전기 전하 상호작용을 통해 약물 창고로 변환될 수 있다1,5,,6,,7(도 1).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61340/61340fig01.jpg"> 그림 1: CPC의 충전 기반 연골 전달. 무릎 관절 공간에 CPC의 관절 내 주입. 양전하 CPC와 음전하 아그레칸 그룹 간의 정전기 상호 작용은 연골을 통해 신속하고 완전한 깊이 침투를 가능하게 합니다. 이 그림은 Vedadghavami 외4에서수정되었습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61340/61340fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
최근에는 단길이 의 양이온 펩티드 캐리어(CC)가 음전하 연골4로전달하기 위해 더 큰 크기의 치료제를 운반할 수 있는 작은 양이온 영역을 만드는 것을 목표로 설계되었다. 골관절염(OA)10과같은만연성8,9 및 퇴행성 질환을 치료하기 위한 연골에 효과적인 약물 전달을 위해서는, 약물의 치료 농도가 조직 내 깊숙이 침투하는 것이 중요하며, 여기서 대부분의 연골세포(chondrocytes)가 놓여 있다.11 몇몇 잠재적인 질병 수정 약유효하더라도, 이들이 효과적으로 연골을 표적으로 할 수 없기 때문에 아무도 FDA 승인을 얻지 못했습니다12,,13. 따라서, 치료 반응을 유도하는 약물의 효과를 예측하기 위해서는 약물 운반선의 수송 성질에 대한 평가가 필요하다. 여기서, 우리는 CPC4의평형 섭취량, 침투 깊이 및 비 평형 확산 속도를 평가하기 위해 활용할 수있는 세 가지 별도의 실험을 설계했습니다.
최적의 치료 반응을 제공할 수 있는 연골 내에 충분한 약물 농도가 있는지 확인하기 위해, 섭취 실험은 연골4에서평형 CPC 농도를 정량화하도록 설계되었다. 이 설계에서는 연골과 주변 목욕 사이의 평형에 따라 연골 내부의 총 솔직량(매트릭스에 결합되거나 프리)을 사용하여 결정할 수 있다. 이 비율은 연골 내부의 솔틸테 농도를 평형 욕조의 농도로 정상화하여 계산됩니다. 원칙적으로 연골을 통한 확산이 전하 상호 작용에 의해 지원되지 않는 중성 솔루트는 1 미만의 섭취 비율을 가질 것입니다. 반대로, 정전기 상호 작용을 통해 운송이 향상된 양이온 솔루트는 1보다 큰 섭취 비율을 보여줍니다. 그러나 CPC와 마찬가지로 최적의 양전하를 사용하면 훨씬 더 높은 흡기 비율(300보다 큰)4를초래할 수 있습니다.
연골 내의 높은 약물 농도는 치료 적 이점을 달성하는 데 중요하지만, 연골의 전체 두께를 통해 약물확산도 중요합니다. 따라서, 단백질과 세포 표적 부위에 도달할 수 있도록 약물이 연골 깊숙이 도달하도록 침투깊이를 보여주는 연구가 요구되어 보다 효과적인 치료법을 제공한다. 이 실험은 연골을 통해 솔틸테의 단방향 확산을 평가하도록 설계되었으며, 생체 내에서 관절 내 주입에 이어 연골으로 약물의 확산을 시뮬레이션합니다. 공초점 현미경 검사를 이용한 형광 화상 진찰은 연골으로 침투의 깊이의 평가를 허용합니다. 순 입자 충전은 심층 약물이 매트릭스를 통해 확산될 수 있는 방법을 조정하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 조직 FCD에 기초한 최적의 순 전하는 양이온 입자와 음이온 조직 매트릭스 사이의 약한 가역적 결합 상호 작용을 허용하기 위해 요구된다. 이는 입자가 매트릭스에서 분리할 수 있지만 조직에서 다른 매트릭스 결합 부위에 더 깊이 결합할 수 있도록 모든 상호 작용이 충분히 약하다는 것을의미한다. 반대로, 너무 강한 매트릭스 결합으로 인해 연골의 피상 영역에서 초기 결합 부위에서 입자의 분리를 방지하므로 입자의 과도한 양성 순 전하가 확산쪽으로 해로울 수 있습니다. 이것은 표적 사이트의 대다수가 조직11내 깊은 거짓말로 불충분 한 생물학적 반응을 초래할 것이다.
결합 상호 작용의 강도를 더욱 정량화하기 위해 연골을 통한 약물 확산 률 분석이 유리하다. 비 평형 확산 연구는 다른 솔루트 사이의 실시간 확산 속도의 비교를 허용합니다. 약물이 연골의 피상적, 중간 및 깊은 영역을 통해 확산됨에 따라 결합 상호 작용의 존재는 확산 속도를 크게 변경할 수 있습니다. 결합 상호 작용이 약물과 연골 매트릭스 사이에 존재하는 경우, 효과적인 확산성 (DEFF)로정의됩니다. 이 경우, 일단 모든 결합 부위가 점유되면 약물의 확산 속도는 정상 상태 확산 (DSS)에의해 지배됩니다. 다른 솔루트의 DEFF 간의 비교는 매트릭스와 솔루트의 상대적 결합 강도를 결정합니다. 주어진 솔루트의 경우, DEFF와 DSS가 동일한 크기의 순서 내에 있는 경우 확산 시 약물과 매트릭스 사이에 최소한의 결합이 존재한다는 것을 의미한다. 그러나 DEFF가 DSS보다큰 경우 행렬에 대한 입자의 실질적인 결합이 존재합니다.
설계된 실험은 연골을 통한 용성 수송의 특성화를 개별적으로 허용하지만, 최적으로 충전된 약물 운반체를 설계하기 위해서는 모든 결과를 포함하는 전체적인 분석이 필요하다. 전하 상호 작용의 약하고 가역적 특성은 입자 확산 속도를 제어하고 연골을 통해 높은 평형 섭취와 빠른 전체 깊이 침투를 허용합니다. 평형 섭정 섭취 실험을 통해 비평형 확산 률 연구를 사용하여 확인할 수 있는 전하 상호 작용의 결과로 높은 섭취량을 보이는 운반체를 찾아야 합니다. 그러나 이러한 결합 상호 작용은 연골을 통해 솔ute의 전체 두께 침투를 허용하기 위해 자연에서 약하고 뒤집을 수 있어야합니다. 이상적인 약물 운반대는 섭취와 높은 연골 약물 농도에 충분한 결합을 가능하게 하는 최적의 전하를 가지고 있지만, 전체 두께 확산을 방해하기에는 너무 강하지않다 4. 제시된 실험은 약물 운반체를 표적으로 하는 충전 기지를 둔 조직을 위한 디자인 특성에 도움이 될 것입니다. 이러한 프로토콜은 연골4를통한 CPC 수송을 특성화하는 데 사용되었지만, 이들은 연골 및 기타 음전하 조직을 통해 다양한 약물 및 약물 운반기에적용될 수 있다.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>316 Stainless Steel SAE Washer</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>91950A044</td>
			<td>For number 5 screw size, 0.14&#34; ID, 0.312&#34; OD</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96-Well Polystyrene Plate</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>12566620</td>
			<td>Black</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acrylic Thick Gauge Sheet</td>
			<td>Reynolds Polymer</td>
			<td>N/A</td>
			<td>For non-equilibrium diffusion and 1-D diffusion transport chamber</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antibiotic-Antimycotic</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>15240062</td>
			<td>100x</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine Cartilage</td>
			<td>Research 87</td>
			<td>N/A</td>
			<td>2-3 weeks old, femoropatellar groove</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine Serum Albumin</td>
			<td>Fisher BioReagents</td>
			<td>BP671-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CPC+14</td>
			<td>LifeTein</td>
			<td>LT1524</td>
			<td>Custom designed peptide</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CPC+20</td>
			<td>LifeTein</td>
			<td>LT1525</td>
			<td>Custom designed peptide</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CPC+8</td>
			<td>LifeTein</td>
			<td>LT1523</td>
			<td>Custom designed peptide</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Delicate Task Wipers</td>
			<td>Kimberly-Clark Professional</td>
			<td>34155</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dermal Punch</td>
			<td>MedBlades</td>
			<td>MB5-1</td>
			<td>3, 4 and 6 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Economy Plain Glass Microscope Slides</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>12550A3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flat Bottom Cell Culture Plates</td>
			<td>Corning Costar</td>
			<td>3595</td>
			<td>Clear, 96 well</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flexible Wrapping Film</td>
			<td>Bemis Parafilm M Laboratory</td>
			<td>1337412</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold Seal Cover Glass</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>6378701</td>
			<td># 1.5, 18x18 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hammer-Driven Hole Punch</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>3427A15</td>
			<td>1/2&#34; Diameter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hammer-Driven Hole Punch</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>3427A19</td>
			<td>3/4&#34; Diameter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser</td>
			<td>Chroma Technology</td>
			<td>AT480/30m</td>
			<td>Spectrophotometer Laser Light</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Low-Strength Steel Hex Nut</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>90480A007</td>
			<td>6-32 Thread size</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LSM 700 Confocal Microscope</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>LSM 700</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro Magnetic Stirring Bars</td>
			<td>Bel-Art Spinbar</td>
			<td>F37119-0007</td>
			<td>7x2 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multipurpose Neoprene Rubber Sheet</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>1370N12</td>
			<td>1/32&#34; Thickness</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Non-Fat Dried Bovine Milk</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>M7409</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri Dish</td>
			<td>Chemglass Life Sciences</td>
			<td>CGN1802145</td>
			<td>150 mm diameter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate-Buffered Saline</td>
			<td>Corning</td>
			<td>21-040-CMR</td>
			<td>1x</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plate Shaker</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89032-088</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Protease Inhibitors</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>A32953</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Razor Blades</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>12640</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>R-Cast Acrylic Thin Gauge Sheet</td>
			<td>Reynolds Polymer</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Black transport chamber inserts</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RTV Silicone</td>
			<td>Loctite</td>
			<td>234323</td>
			<td>Epoxy, Non-corrosive, clear</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scalpel</td>
			<td>TedPella</td>
			<td>549-3</td>
			<td>#10, #11 blades</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Signal Receiver</td>
			<td>Chroma Technology</td>
			<td>ET515lp</td>
			<td>Spectrophotometer Laser Signal Receiver</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Snap-Cap Microcentrifuge Tubes</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>22363204</td>
			<td>1.5 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spatula</td>
			<td>TedPella</td>
			<td>13508</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Synergy H1 Microplate Reader</td>
			<td>Biotek</td>
			<td>H1M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zinc-Plated Alloy Steel Socket Head Screw</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>90128A153</td>
			<td>6-32 Thread size, 1&#34; Long</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

characterization of intra-cartilage transport properties of cationic peptide carriers

연골과 같은 신체의 여러 부정적 충전 조직은 음전하 아그레칸의 고밀도로 인해 표적 약물 전달에 장벽을 제시하고, 따라서 치료 반응을 높이기 위해 향상된 표적 타겟팅 방법이 필요합니다. 연골은 높은 음의 고정 전하 밀도를 가지고 있기 때문에, 약물은 정전기 상호 작용을 활용하기 위해 양전하 약물 캐리어로 수정 할 수 있습니다, 향상된 연골 약물 수송을 허용. 따라서 약물 운반선의 수송을 연구하는 것은 생물학적 반응을 유도하는 약물의 효능을 예측하는 데 중요합니다. 연골 연동에서 양양 펩티드 운반선의 평형 섭취량, 침투 깊이 및 비평형 확산 속도를 정량화할 수 있는 세 가지 실험의 설계를 보여줍니다. 평형 섭취 실험은 주변 목욕에 비해 연골 내의 용성 농도의 척도를 제공하며, 이는 연골에서 약물의 치료 농도를 향상시키는 데 약물 운반체의 잠재력을 예측하는 데 유용합니다. 공초점 현미경을 이용한 침투 연구의 깊이는 solutes가 그들의 매트릭스 및 세포 표적 사이트에 도달하는지 여부를 평가하는 데 중요한 연골의 깊은 영역에 피상에서 1D solute 확산의 시각적 표현을 허용합니다. 맞춤형 수송 챔버를 이용한 비평형 확산 속도 연구는 조직 전반에 걸쳐 형광으로 표지된 솔루트의 확산 속도를 특성화함으로써 조직 매트릭스와의 결합 상호 작용강도의 측정을 가능하게 한다. 이것은 연골과 최적의 결합 강도의 캐리어를 설계하는 데 도움이됩니다. 함께, 3개의 수송 실험에서 얻은 결과는 약물 전달 애플리케이션을 위한 약하고 가역적인 충전 상호작용을 활용하는 최적으로 충전된 약운반사업자를 설계하기 위한 가이드라인을 제공한다. 이러한 실험적 방법은 또한 약물 및 약물-약물 운반체 컨쥬게이트의 수송을 평가하기 위해 적용될 수 있다. 또한, 이러한 방법은 반월 상 연골, 각막 및 유리체 유머와 같은 다른 부정적인 충전 조직을 대상으로 하는 데 사용할 수 있습니다.

연골에 의한 CPC의 평형 흡수에 따라, 조직에 의해 솔루트가 흡수되면 목욕 형광이 감소합니다. 그러나 최종 목욕의 형광 값이 초기와 유사한 상태로 유지되면 최소한의 솔루트 섭취량이 없음을 나타냅니다. 솔루트 섭취량의 또 다른 확인은 조직이 형광염의 색상으로 눈에 띄게 색을 변경한 경우입니다. 연골에서 솔틸의 정량적 섭취는 형광 값이 표준 곡선을 사용하여 농도로 변환된 후 섭취 비(R<s...

Watch this Scientific Journal Video about Characterization of Intra-Cartilage Transport Properties of Cationic Peptide Carriers at JoVE.com

Characterization of Intra-Cartilage Transport Properties of Cationic Peptide Carriers

이 프로토콜은 연골에서 양이온 펩티드 캐리어에 대한 평형 섭취량, 침투 깊이 및 비 평형 확산 속도를 결정합니다. 운송 특성의 특성화는 효과적인 생물학적 반응을 보장하는 데 중요합니다. 이러한 방법은 음전하 조직을 대상으로 최적의 충전 약물 운반사업자를 설계하는 데 적용될 수 있다.

양이온 펩타이드 캐리어의 인트라-연골 수송 특성의 특성화

Several negatively charged tissues in the body, like cartilage, present a barrier to the targeted drug delivery due to their high density of negatively ...

치료와 그 운반선의 운송 특성을 특성화하는 것은 효과적인 생물학적 반응을 보장하기 위해 중요합니다. 이러한 방법은 음전하 조직을 대상으로 최적으로 충전된 약물 운반수단을 설계하는 데 도움이 됩니다. 이러한 기술의 주요 장점은 조직을 통한 솔루트 수송을 특징짓는 일련의 체외 실험을 통해 생체 내 치료 효능을 더 잘 예측할 수 있는 능력입니다.골관절염과 같은 연골 질환은 조밀한 배반 연골 매트릭스를 관통하는 약물의 무능력으로 인해 치료되지 않고 남아 있으며, 약물 운반대가 치료 효능을 촉진하도록 요구합니다. 섬세한 작업 와이프를 사용하여 직경 3mm, 1mm 두께의 연골 익은 표면에서 과도한 PBS를 부드럽게 제거하십시오. 균형을 사용하여 각 축출물의 젖은 무게를 빠르게 기록하고 즉시 탈수를 방지하기 위해 PBS 욕조에 이출을 넣습니다.다음으로, 갓 준비된 300마이크로리터, 30마이크로몰라 형광형으로 표기된 양이온 펩타이드 캐리어 용액을 96웰 플레이트의 내부 우물에 잘 넣고 주걱을 사용하여 각 용액에 각 각 우물에 하나의 해장을 추가합니다. 주변 우물각각에 300마이크로리터의 PBS를 채우고 뚜껑으로 접시를 덮습니다. 유연한 필름으로 플레이트 가장자리를 밀봉하여 증발을 최소화하고 15mm 궤도를 가진 분당 50 회전에서 24 시간 동안 37도 섭씨 인큐베이터에 플레이트를 놓습니다.인큐베이션이 끝나면 각 웰에서 각 폴리프로필렌 튜브로 평형 욕조를 옮기고 주식 30 마이크로몰라 양이온 펩타이드 캐리어 용액으로부터 직렬 희석을 하여 표준 곡선을 생성한다. 이어서, 각 용액의 200마이크로리터를 블랙 96웰 플레이트의 개별 우물로 옮기고 형광 라벨의 내분 및 방출 파장에 기초하여 각 시료및 표준의 형광 판독값을 얻는다. 연골 외유 내에서 양이온 펩타이드 캐리어 침투의 깊이를 확인하려면 메스를 사용하여 직경 6mm, 1mm 두께의 연골 이질을 반으로 자르고 프로테우스 억제제로 생성된 반 디스크 조각을 PBS를 보충하여 수분을 공급합니다.맞춤형 1차원 수송 챔버의 중앙에 에폭시를 적용하고 챔버의 상류 측을 향한 각성의 피상적 측면으로 우물 내에 반 디스크 를 이식합니다. 연골의 확산 표면적과의 접촉을 방지하고 농출의 양쪽에 PBS를 보충 한 프로테아제 억제제 80 마이크로 리터를 추가하기 위해 우물에서 여분의 접착제를 제거하십시오. 액체를 각성의 한쪽에 위아래로 피펫하여 다른 쪽으로 누출을 확인합니다.누출이 없는 경우, 상류측에서 PBS를 보충한 프로테아제 억제제를 30마이크로리터로 교체하고 양이온 펩타이드 캐리어 용액으로 분류된 30마이크로리터를 신중하게 세포 배양 접시에 배치한다. 양이온 펩타이드 캐리어 용액 증발을 피하기 위해 PBS로 접시의 베이스를 덮습니다. 업스트림 챔버와 다운스트림 챔버의 솔루션 간에 직접 접촉이 없다는 것을 주의하십시오.덮인 접시를 셰이커에 놓고 실온에서 4~24시간, 분당 50회 회전을 15mm 궤도로 제한합니다. 인큐베이션의 끝에서, 챔버에서 각기를 제거하고 각 각 절제의 중심에서 약 100 미크로네 두꺼운 조각을 잘라. 유리 슬라이드와 커버 슬립 사이에 각 식제 조각을 놓고 신선한 프로테아제 억제제로 조각을 PBS를 보충합니다.공초점 현미경의 단계에 슬라이드를 고정하고 10X 배율에서 슬라이스의 전체 두께를 통해 형광 이미지의 Z 스택을 얻을 수 있습니다. 이미지 파일 및 이미지 J를 열고 이미지를 클릭하고 드롭다운 메뉴에서 스택 및 Z 프로젝트를 선택합니다. 그런 다음 슬라이스 번호를 하나의 최종 슬라이스로 입력하고 프로젝션 유형 아래에 평균 강도를 선택하고 확인을 클릭합니다.비평형 양이온 펩타이드 캐리어 연골 확산 속도를 평가하기 위해, 수송챔버의 각 절반을 조립하여 대형 고무 개스킷 1개, 폴리메틸메타크레이트 인서트 1개, 작은 고무 개스킷 1개를 포함한다. 연골 의 두께를 측정한 다음, 상류 챔버를 향한 피상적 인 표면으로 플라스틱 인서트의 우물에 박출을 놓고 두 반쪽을 함께 샌드위치하여 조립을 완료합니다. 렌치를 사용하여 반쪽을 단단히 나사로 고정한 후 상류 챔버를 프로테아제 억제제 2밀리리터로 채우고 PBS를 보충합니다.업스트림 챔버에서 누출되는 다운스트림 챔버를 확인합니다. 누출이 감지되지 않으면 다운스트림 챔버를 프로테아제 억제제 2밀리리터로 채우고 PBS를 보충합니다. 위류 챔버에 단일 미니 스터드 바를 추가하고 챔버가 정렬된 챔버에 챔버를 배치하여 분광광계에서 레이저가 다운스트림 챔버의 중심을 향해 초점을 맞춘다.다운스트림 챔버 뒤에 분광미터의 신호 수신기 부분을 사용하면 최소 5분 동안 안정적이고 실시간 다운스트림 형광 방출 판독값을 수집합니다. 안정적인 판독값을 얻은 후, 상류 챔버에 형광 펩타이드 캐리어 스톡 용액의 미리 계산된 부피를 3마이크로몰러의 최종 목욕 농도로 추가하고, 하류 형광 신호를 모니터링하면서, 솔루트 수송이 경사면에서 꾸준히 증가하는 것을 허용한다. 정상 상태에 도달하면 업스트림 챔버에서 다운스트림 챔버로 20마이크로리터의 용액을 이송하여 스파이크 테스트를 하고 실시간 다운스트림 형광 판독값을 수집합니다.양전하가 너무 높면 캐리어가 연골 매트릭스의 음전하 아그레칸 그룹에 너무 강하게 결합함에 따라 피상 지대에 대한 솔루트 침투를 제한합니다. 반대로, 약하고 가역적인 전하 상호 작용을 활용할 수 있는 운반대는 조직의 깊은 영역을 통해 관통한다. 최적으로 충전된 약물 운반대는, 그러나, 조직의 깊은 구역을 관통할 뿐 아니라, 또한 평형 목욕및 조직 젖은 무게의 형광 측정을 사용하여 결정할 수 있는 높은 조직 내 섭취를 보여줄 것입니다, 도시된 바와 같이.비평형 확산 수송 실험은 점차 경사가 증가하는 데이터 생성 곡선을 초래한다. 곡선의 초기 부분은 용성 매트릭스 바인딩 상호 작용이 발생할 때 연골을 통해 용이성 확산을 나타냅니다. 솔루트가 다운스트림 챔버에 도달하면 시간이 지남에 따라 형광 판독값이 증가함에 따라 곡선의 경사가 증가합니다.커브의 이 두 번째 부분은 안정적인 상태 확산을 나타내는 안정적인 경사에 도달합니다. 곡선의 정상 상태 부분에서 그려진 접선 선의 X 차단은 안정된 상태 확산 또는 타우 지연에 도달하는 데 걸리는 시간을 나타냅니다. 상류에서 하류 챔버로의 용액 전달에 따라 형광의 스파이크가 관찰되며, 이 시점에서 안정화된 형광 강도는 형광 강도를 농도와 상관시키는 데 사용될 수 있다.대표적인 유효 확산성 및 정상 상태 확산 값을 계산할 수 있습니다. 정상 상태 확산성은 점령되는 모든 충전 기반 바인딩 사이트의 결과로 유효 확산성보다 두 배 더 높은 크기입니다. 따라서, 이 시점에서 확산은 크기와 전하가 아닌 것을 기반으로 하며, 이는 같은 크기의 CC들 사이에서 유사한 안정된 상태 확산 값을 초래한다.각성 수분을 유지하고 실험 전반에 걸쳐 용액 증발을 최소화하여 연골 형태와 용액 농도의 변화를 방지하고 정확하고 재현 가능한 데이터 수집을 보장합니다. 최적으로 충전된 약물 운반체의 설계에 따라, 다양한 결합 기술은 조직 표적화를 위한 약물을 수정하고 생물학적 효능의 평가를 용이하게 하기 위해 활용될 수 있다.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Quantifying the Mechanical Properties of the Endothelial Glycocalyx with Atomic Force Microscopy

원자 힘 현미경과 내피 Glycocalyx의 기계적 성질을 정량화

Our  understanding of the interaction of leukocytes and the vessel wall during  leukocyte capture is limited by an incomplete understanding of the ...

연구

생체공학

Novel Atomic Force Microscopy Based Biopanning for Isolation of Morphology Specific Reagents against TDP-43 Variants in Amyotrophic Lateral Sclerosis

루게릭 병에 TDP-43 변종 형태론 특정 시약의 분리에 대한 소설 원자 힘 현미경 기반 Biopanning

Because protein variants play critical roles in many diseases including TDP-43 in Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS), alpha-synuclein in ...

In Situ Mapping of the Mechanical Properties of Biofilms by Particle-tracking Microrheology

In Situ Mapping of the Mechanical Properties of Biofilms by Particle-tracking Microrheology

입자 추적 Microrheology에 의한 바이오 필름의 기계적 성질의 제자리 매핑에서

Bacterial cells are able to form surface-attached biofilm communities known as biofilms by encasing themselves in extracellular polymeric substances ...

Transport Properties of Ibuprofen Encapsulated in Cyclodextrin Nanosponge Hydrogels: A Proton HR-MAS NMR Spectroscopy Study

사이클로 덱스트린 Nanosponge 히드로 겔에서 이부 프로 펜 캡슐화의 전송 특성 : 양성자 HR-MAS NMR 분광학 연구

The chemical cross-linking of &#946;-cyclodextrin (&#946;-CD) with ethylenediaminetetraacetic dianhydride (EDTA) led to branched polymers referred to as ...

Delivery of Therapeutic siRNA to the CNS Using Cationic and Anionic Liposomes

양이온과 음이온 리포좀을 사용 CNS에 치료의 siRNA 배달

Prion diseases result from the misfolding of the normal, cellular prion protein (PrPC) to an abnormal protease resistant isomer called PrPRes.  The ...

Synthesis of Monocyte-targeting Peptide Amphiphile Micelles for Imaging of Atherosclerosis

동맥 경화 증의 영상에 대 한 펩 티 드 Amphiphile Micelles Monocyte 타겟팅의 합성

Atherosclerosis is a major contributor to cardiovascular disease, the leading cause of death worldwide, which claims 17.3 million lives annually. ...

Culturing Mammalian Cells in Three-dimensional Peptide Scaffolds

3 차원 펩 티 드 건설 기계에 포유류 세포 배양

A useful technique for culturing cells in a self-assembling nanofiber three-dimensional (3D) scaffold is described. This culture system recreates an ...

Generation of Cationic Nanoliposomes for the Efficient Delivery of In Vitro Transcribed Messenger RNA

Generation of Cationic Nanoliposomes for the Efficient Delivery of In Vitro Transcribed Messenger RNA

체 외에서 의 효율적인 배달 양이온 Nanoliposomes의 세대 문자 메신저 RNA

The development of messenger RNA (mRNA)-based therapeutics for the treatment of various diseases becomes more and more important because of the positive ...

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) Assays

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate LAL Assays

나노 제형에도 Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) 분석 실험을 사용 하 여

When present in pharmaceutical products, a Gram-negative bacterial cell wall component endotoxin (often also called lipopolysaccharide) can cause ...

Designing Porous Silicon Films as Carriers of Nerve Growth Factor

신경 성장 인자의 사업자로 서 다공성 실리콘 필름을 디자인

Despite the great potential of NGF for treating neurodegenerative diseases, its therapeutic administration represents a significant challenge as the ...