Name: cellular affinity of particle-stabilized emulsion to boost antigen internalization
Uploaded: 2022-09-02T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Cellular Affinity of Particle-Stabilized Emulsion to Boost Antigen Internalization at JoVE.com

Dit werk werd ondersteund door het project dat wordt ondersteund door het National Key Research and Development Program of China (2021YFE020527, 2021YFC2302605, 2021YFC2300142), From 0 to 1 Original Innovation Project of Basic Frontier Scientific Research Program of Chinese Academy of Sciences (ZDBS-LY-SLH040), de Foundation for Innovative Research Groups van de National Natural Science Foundation of China (Grant No. 21821005).

Alle methoden die in dit protocol worden beschreven, zijn goedgekeurd door het Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences. Alle dierproeven werden uitgevoerd in strikte overeenstemming met de Voorschriften voor de verzorging en het gebruik van proefdieren en de Richtlijn voor ethische beoordeling van dieren (China, GB/T35892-2018).
1. Voorbereiding en karakterisering van PLGA nanodeeltjes
<ol><li>Bereiding van PLGA nanodeeltjes (PNP's)<ol><li>Voeg 0,5 g po...

<ol>
	<li>Ma, G., Gu, Z., Wei, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advanced+vaccine+delivery.">Advanced vaccine delivery.</a> Advanced Drug Delivery Reviews. 183, 114170 (2022).</li><li>Sharma, J., Carson, C. S., Douglas, T., Wilson, J. T., Joyce, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nano-particulate+platforms+for+vaccine+delivery+to+enhance+antigen-specific+cd8(+)+t-cell+response.">Nano-particulate platforms for vaccine delivery to enhance antigen-specific cd8(+) t-cell response.</a> Methods in Molecular Biology. 2412, 367-398 (2022).</li><li>Nguyen, T. P., 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=Safety+and+immunogenicity+of+nanocovax,+a+sars-cov-2+recombinant+spike+protein+vaccine:+interim+results+of+a+double-blind,+randomised+controlled+phase+1+and+2+trial.">Safety and immunogenicity of nanocovax, a sars-cov-2 recombinant spike protein vaccine: interim results of a double-blind, randomised controlled phase 1 and 2 trial.</a> The Lancet Regional Health. Western Pacific. 24, 100474 (2022).</li><li>Coates, E. E., 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=Safety+and+immunogenicity+of+a+trivalent+virus-like+particle+vaccine+against+western,+eastern,+and+venezuelan+equine+encephalitis+viruses:+a+phase+1,+open-label,+dose-escalation,+randomised+clinical+trial.">Safety and immunogenicity of a trivalent virus-like particle vaccine against western, eastern, and venezuelan equine encephalitis viruses: a phase 1, open-label, dose-escalation, randomised clinical trial.</a> The Lancet Infectious Diseases. 22 (8), 1210-1220 (2022).</li><li>Wei, L., 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=Efficacy+and+safety+of+a+nanoparticle+therapeutic+vaccine+in+patients+with+chronic+hepatitis+b:+a+randomized+clinical+trial.">Efficacy and safety of a nanoparticle therapeutic vaccine in patients with chronic hepatitis b: a randomized clinical trial.</a> Hepatology. 75 (1), 182-195 (2022).</li><li>Krishnan, R., Kim, J. O., Qadiri, S. S. N., Kim, J. O., Oh, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early+viral+uptake+and+host-associated+immune+response+in+the+tissues+of+seven-band+grouper+following+a+bath+challenge+with+nervous+necrosis+virus.">Early viral uptake and host-associated immune response in the tissues of seven-band grouper following a bath challenge with nervous necrosis virus.</a> Fish &amp; Shellfish Immunology. 103, 454-463 (2020).</li><li>Mishra, D., Mishra, P. K., Dubey, V., Dabadghao, S., Jain, N. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+uptake+and+generation+of+immune+response+by+murine+dendritic+cells+pulsed+with+hepatitis+b+surface+antigen-loaded+elastic+liposomes.">Evaluation of uptake and generation of immune response by murine dendritic cells pulsed with hepatitis b surface antigen-loaded elastic liposomes.</a> Vaccine. 25 (39-40), 6939-6944 (2007).</li><li>Harwood, L. J., Gerber, H., Sobrino, F., Summerfield, A., Mccullough, K. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dendritic+cell+internalization+of+foot-and-mouth+disease+virus:+influence+of+heparan+sulfate+binding+on+virus+uptake+and+induction+of+the+immune+response.">Dendritic cell internalization of foot-and-mouth disease virus: influence of heparan sulfate binding on virus uptake and induction of the immune response.</a> Journal of Virology. 82 (13), 6379-6394 (2008).</li><li>Jing, H., 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=Fluorescent+artificial+antigens+revealed+extended+membrane+networks+utilized+by+live+dendritic+cells+for+antigen+uptake.">Fluorescent artificial antigens revealed extended membrane networks utilized by live dendritic cells for antigen uptake.</a> Nano Letters. 22 (10), 4020-4027 (2022).</li><li>Meena, J., Goswami, D. G., Anish, C., Panda, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+uptake+of+polylactide+particles+induces+size+dependent+cytoskeletal+remodeling+in+antigen+presenting+cells.">Cellular uptake of polylactide particles induces size dependent cytoskeletal remodeling in antigen presenting cells.</a> Biomaterials Science. 9 (23), 7962-7976 (2021).</li><li>Yang, 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=Drug+delivery+via+cell+membrane+fusion+using+lipopeptide+modified+liposomes.">Drug delivery via cell membrane fusion using lipopeptide modified liposomes.</a> ACS Central Science. 2 (9), 621-630 (2016).</li><li>Rawle, R., Kasson, P., Boxer, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Disentangling+viral+membrane+fusion+from+receptor+binding+by+using+synthetic+dna-lipid+conjugates+totether+influenza+virus+to+model+lipid+membranes.">Disentangling viral membrane fusion from receptor binding by using synthetic dna-lipid conjugates totether influenza virus to model lipid membranes.</a> Biophysical Journal. 111 (1), 123-131 (2016).</li><li>Ha, H. K., Kim, J. W., Lee, M. R., Jun, W., Lee, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+uptake+and+cytotoxicity+of+&#946;-lactoglobulin+nanoparticles:+the+effects+of+particle+size+and+surface+charge.">Cellular uptake and cytotoxicity of &#946;-lactoglobulin nanoparticles: the effects of particle size and surface charge.</a> Asian-Australasian Journal of Animal Sciences. 28 (3), 420-427 (2015).</li><li>Malara, 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=Extracellular+matrix+structure+and+nano-mechanics+determine+megakaryocyte+function.">Extracellular matrix structure and nano-mechanics determine megakaryocyte function.</a> Blood. 118 (16), 4449-4453 (2011).</li><li>Dankovich, T. M., 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=Extracellular+matrix+remodeling+through+endocytosis+and+resurfacing+of+tenascin-r.">Extracellular matrix remodeling through endocytosis and resurfacing of tenascin-r.</a> Nature Communications. 12 (1), 7129 (2021).</li><li>Evans, E., Buxbaum, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Affinity+of+red-blood-cell+membrane+for+particle+surfaces+measured+by+the+extent+of+particle+encapsulation.">Affinity of red-blood-cell membrane for particle surfaces measured by the extent of particle encapsulation.</a> Biophysical Journal. 34 (1), 1-12 (1981).</li><li>Rohner, N. A., Purdue, L. N., Von Recum, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Affinity-based+polymers+provide+long-term+immunotherapeutic+drug+delivery+across+particle+size+ranges+optimal+for+macrophage+targeting.">Affinity-based polymers provide long-term immunotherapeutic drug delivery across particle size ranges optimal for macrophage targeting.</a> Journal of Pharmaceutical Sciences. 110 (4), 1693-1700 (2021).</li><li>Zhou, X., Liu, Y., Wang, X. F., Li, X. M., Xiao, 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+particle+size+on+the+cellular+uptake+and+anti-inflammatory+activity+of+oral+nanotherapeutics.">Effect of particle size on the cellular uptake and anti-inflammatory activity of oral nanotherapeutics.</a> Colloids and Surfaces B-Biointerfaces. 187, 110880 (2020).</li><li>Zhang, D., 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=The+morphology+and+surface+charge-dependent+cellular+uptake+efficiency+of+upconversion+nanostructures+revealed+by+single-particle+optical+microscopy.">The morphology and surface charge-dependent cellular uptake efficiency of upconversion nanostructures revealed by single-particle optical microscopy.</a> Chemical Science. 13 (12), 3610 (2022).</li><li>Xi, Y. 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=Co2-responsive+pickering+emulsions+stabilized+by+soft+protein+particles+for+interfacial+biocatalysis.">Co2-responsive pickering emulsions stabilized by soft protein particles for interfacial biocatalysis.</a> Chemical Science. 13 (10), 2884-2890 (2022).</li><li>Trivedi, R. P., Klevets, I. I., Senyuk, B., Lee, T., Smalyukh, I. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reconfigurable+interactions+and+three-dimensional+patterning+of+colloidal+particles+and+defects+in+lamellar+soft+media.">Reconfigurable interactions and three-dimensional patterning of colloidal particles and defects in lamellar soft media.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of United States of America. 109 (13), 4744-4749 (2012).</li><li>De Araujo, A. D., Hoang, H. N., Lim, J., Mak, J. Y. W., Fairlie, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tuning+electrostatic+and+hydrophobic+surfaces+of+aromatic+rings+to+enhance+membrane+association+and+cell+uptake+of+peptides.">Tuning electrostatic and hydrophobic surfaces of aromatic rings to enhance membrane association and cell uptake of peptides.</a> Angewandte Chemie. 61 (29), 03995 (2022).</li><li>Waku, 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=Effect+of+the+hydrophilic-hydrophobic+balance+of+antigen-loaded+peptide+nanofibers+on+their+cellular+uptake,+cellular+toxicity,+and+immune+stimulatory+properties.">Effect of the hydrophilic-hydrophobic balance of antigen-loaded peptide nanofibers on their cellular uptake, cellular toxicity, and immune stimulatory properties.</a> International Journal of Molecular Sciences. 20 (15), 3781 (2019).</li><li>Meng, 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=A+soft+pickering+emulsifier+made+from+chitosan+and+peptides+endows+stimuli-responsiveness,+bioactivity+and+biocompatibility+to+emulsion.">A soft pickering emulsifier made from chitosan and peptides endows stimuli-responsiveness, bioactivity and biocompatibility to emulsion.</a> Carbohydrate Polymers. 277, 118768 (2022).</li><li>Wang, Z., 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=Fabrication+and+in+vitro/vivo+evaluation+of+drug+nanocrystals+self-stabilized+pickering+emulsion+for+oral+delivery+of+quercetin.">Fabrication and in vitro/vivo evaluation of drug nanocrystals self-stabilized pickering emulsion for oral delivery of quercetin.</a> Pharmaceutics. 14 (5), 897 (2022).</li><li>Ji, 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=Core-shell-structured+silica/polyacrylate+particles+prepared+by+pickering+emulsion:+influence+of+the+nucleation+model+on+particle+interfacial+organization+and+emulsion+stability.">Core-shell-structured silica/polyacrylate particles prepared by pickering emulsion: influence of the nucleation model on particle interfacial organization and emulsion stability.</a> Nanoscale Research Letters. 9 (1), 534 (2014).</li><li>Chen, l., 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=Quantitative+evaluation+of+proteins+with+bicinchoninic+acid+(bca):+resonance+raman+and+surface-enhanced+resonance+raman+scattering-based+methods.">Quantitative evaluation of proteins with bicinchoninic acid (bca): resonance raman and surface-enhanced resonance raman scattering-based methods.</a> Analyst. 137 (24), 5834-5838 (2012).</li><li>Colino, J., Shen, Y., Snapper, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dendritic+cells+pulsed+with+intact+streptococcus+pneumoniae+elicit+both+protein-+and+polysaccharide-specific+immunoglobulin+isotype+responses+in+vivo+through+distinct+mechanisms.">Dendritic cells pulsed with intact streptococcus pneumoniae elicit both protein- and polysaccharide-specific immunoglobulin isotype responses in vivo through distinct mechanisms.</a> The Journal of Experimental Medicine. 195 (1), 1-13 (2002).</li><li>Zhang, Y., Wu, J., Zhang, H., Wei, J., Wu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extracellular+vesicles-mimetic+encapsulation+improves+oncolytic+viro-immunotherapy+in+tumors+with+low+coxsackie+and+adenovirus+receptor.">Extracellular vesicles-mimetic encapsulation improves oncolytic viro-immunotherapy in tumors with low coxsackie and adenovirus receptor.</a> Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 8, 574007 (2020).</li><li>Cappellano, G., Abreu, H., Casale, C., Dianzani, U., Chiocchetti, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nano-microparticle+platforms+in+developing+next-generation+vaccines.">Nano-microparticle platforms in developing next-generation vaccines.</a> Vaccines. 9 (6), 606 (2021).</li><li>McClelland, R. D., Culp, T. N., Marchant, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+flow+cytometry+and+confocal+immunofluorescence+microscopy+of+virus-host+cell+interactions.">Imaging flow cytometry and confocal immunofluorescence microscopy of virus-host cell interactions.</a> Frontiers in Cellular Infection Microbiology. 11, 749039 (2021).</li><li>Konry, T., Sarkar, S., Sabhachandani, P., Cohen, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Innovative+tools+and+technology+for+analysis+of+single+cells+and+cell-cell+interaction.">Innovative tools and technology for analysis of single cells and cell-cell interaction.</a> Annual Reviews of Biomedical Engineering. 18 (1), 259-284 (2016).</li><li>D'Aurelio, R., 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+comparison+of+EIS+and+QCM+nanoMIP-based+sensors+for+morphine.">A comparison of EIS and QCM nanoMIP-based sensors for morphine.</a> Nanomaterials. 11 (12), 3360 (2021).</li><li>Li, Y. 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=Artificial+exosomes+for+translational+nanomedicine.">Artificial exosomes for translational nanomedicine.</a> Journal of Nanobiotechnology. 19 (1), 242 (2021).</li><li>Rydell, G. E., Dahlin, A. B., Hook, F., Larson, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=QCM-D+studies+of+human+norovirus+VLPs+binding+to+glycosphingolipids+in+supported+lipid+bilayers+reveal+strain-specific+characteristics.">QCM-D studies of human norovirus VLPs binding to glycosphingolipids in supported lipid bilayers reveal strain-specific characteristics.</a> Glycobiology. 19 (11), 1176-1184 (2009).</li></ol>

We ontwikkelden PLGA nanodeeltjes-gestabiliseerde olie/water emulsie als een afgiftesysteem voor verbeterde antigeen internalisatie. De voorbereide PNPE bezat een dicht opeengepakt oppervlak om de landingsplaats te ondersteunen en unieke zachtheid en vloeibaarheid voor krachtig cellulair contact met het immuuncelmembraan. Bovendien bood de olie/water-interface een hoge gehalte aan antigeenbelasting en amfifiele PLGA verleende PNPE een hoge stabiliteit voor het transport van antigenen naar immuuncellen. De PNPE zou zich s...

Om epidemische, chronische en infectieziekten te bestrijden, is het noodzakelijk om effectieve adjuvantia te ontwikkelen voor profylactische en therapeutische vaccinaties 1,2. Idealiter zouden de adjuvantia een uitstekende veiligheid en immuunactivatiemoeten hebben 3,4,5. Effectieve opname en proces van antigenen door antigeen-presenterende cellen (APC's) worden beschouwd als een essentiële fase in de stroomafwaartse signaleringscascades en initiatie van de immuunrespons 6,7,8. Vandaar dat het verkrijgen van een duidelijk begrip van het mechanisme van interactie van immuuncellen met antigenen en het ontwerpen van adjuvantia om de internalisatie te verbeteren efficiënte strategieën zijn om de efficiëntie van vaccins te verbeteren.
Micro-/nanodeeltjes met unieke eigenschappen zijn eerder onderzocht als antigeenafgiftesystemen om de cellulaire opname van antigenen en de cellulaire interactie met pathogeen-geassocieerde moleculaire patronen te bemiddelen 9,10. Bij contact met cellen beginnen toedieningssystemen te interageren met de extracellulaire matrix en het celmembraan, wat leidde tot internalisatie en daaropvolgende cellulaire reacties11,12. Eerdere studies hebben aan het licht gebracht dat de internalisatie van deeltjes plaatsvindt door celmembraan-deeltjesadhesie13, gevolgd door flexibele vervorming van het celmembraan en diffusie van de receptor naar het oppervlaktemembraan 14,15. Onder deze omstandigheden zijn de eigenschappen van het toedieningssysteem afhankelijk van de affiniteit met APC's, die vervolgens van invloed zijn op de opnamehoeveelheid16,17.
Om inzicht te krijgen in het ontwerp van het afgiftesysteem voor een verbeterde immuunrespons, zijn uitgebreide inspanningen gericht op het onderzoek naar de relatie tussen de eigenschappen van deeltjes en cellulaire opname. De huidige studie kwam voort uit de observatie dat vaste micro- / nanodeeltjes met verschillende ladingen, maten en vormen vaak in dit licht worden bestudeerd, terwijl de rol van vloeibaarheid in antigeeninneralisatie zelden wordt onderzocht18,19. In feite vertoonden de zachte deeltjes tijdens de hechting dynamische krommingsveranderingen en laterale diffusies om het contactoppervlak voor multivalente interacties te vergroten, die nauwelijks kunnen worden gerepliceerd door de vaste deeltjes20,21. Bovendien zijn celmembranen fosfolipide bilayers (sfingolipiden of cholesterol) op de plaats van opname, en hydrofobe stoffen kunnen de conformationele entropie van lipiden veranderen, waardoor de hoeveelheid energie die nodig is voor cellulaire opnamewordt verminderd 22,23. Het versterken van de mobiliteit en het bevorderen van hydrofobiciteit van het toedieningssysteem kan dus een effectieve strategie zijn voor het versterken van antigeeninneralisatie om de immuunrespons te verbeteren.
Pickering-emulsie, gestabiliseerd door vaste deeltjes die zijn geassembleerd op het grensvlak tussen twee onmengbare vloeistoffen, zijn op grote schaal gebruikt op biologisch gebied24,25. In feite bepalen de aggregerende deeltjes op de olie / water-interface de formulering van multi-level structuren, die multi-level delivery system-cellulaire interacties bevorderen en verder multifunctionele fysiochemische eigenschappen induceren bij medicijnafgifte. Vanwege hun vervormbaarheid en laterale mobiliteit werd verwacht dat Pickering-emulsies in multivalente cellulaire interactie met de immunocyten zouden komen en door de membraaneiwitten zouden worden herkend26. Bovendien, omdat olieachtige micelkernen in Pickering-emulsies niet volledig bedekt zijn met vaste deeltjes, bezitten Pickering-emulsies openingen van verschillende grootte tussen deeltjes op de olie / water-interface, die een hogere hydrofobiciteit veroorzaken. Het is dus cruciaal om de affiniteit van Pickering-emulsies met APC's te onderzoeken en uit te weiden over de daaropvolgende internalisatie om efficiënte adjuvantia te ontwikkelen.
Op basis van deze overwegingen hebben we een PLGA nanodeeltjes-gestabiliseerde Pickering-emulsie (PNPE) ontworpen als een fluiditeitsvaccinafgiftesysteem dat ook heeft bijgedragen aan het verkrijgen van waardevolle inzichten in de affiniteit van de PNPE met BMDC's en cellulaire internalisatie. De real-time hechting van bio-mimetische extracellulaire blaasjes (bEV's; een vervanging van BMDC's) aan PNPE werd gemonitord via een labelvrije methode met behulp van een kwartskristalmicrobalans met dissipatiemonitoring (QCM-D). Na karakterisering van de affiniteit van PNPE met BMDC's, werd confocale laserscanmicroscopie (CLSM) gebruikt om de antigeenopname te bepalen. Het resultaat duidde op de hogere affiniteit van PNPE met BMDC's en de efficiënte internalisatie van het antigeen. We verwachtten dat de PNPE een hogere affiniteit met APC's zou vertonen, wat de internalisering van antigenen beter zou kunnen stimuleren om immuunresponsen te verbeteren.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>AddVax</td>
			<td>InvivoGen</td>
			<td>Vac-adx-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell Strainer</td>
			<td>Biosharp</td>
			<td>BS-70-CS</td>
			<td>70 &#956;m</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Confocal Laser Scanning Microscope (CLSM)</td>
			<td>Nikon</td>
			<td></td>
			<td>A1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cy3 NHS Ester</td>
			<td>YEASEN</td>
			<td>40777ES03</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DAPI Staining Solution</td>
			<td>Beyotime</td>
			<td>C1005</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal Bovine Serum (FBS)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>16000-044</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FITC Phalloidin</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>CA1620</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mastersizer 2000 Particle Size Analyzer</td>
			<td>Malvern</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro BCA protein Assay Kit</td>
			<td>Thermo Science</td>
			<td>23235</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Membrane emulsification equipment</td>
			<td>Zhongke Senhui Microsphere Technology</td>
			<td></td>
			<td>FM0201/500M</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mini-Extruder</td>
			<td>Avanti Polar Lipids, Inc</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NANO ZS</td>
			<td>Malvern</td>
			<td></td>
			<td>JSM-6700F</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polycarbonate membranes</td>
			<td>Avanti Polar Lipids, Inc</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly (lactic-co-glycolic acid) (PLGA)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>26780-50-7</td>
			<td>Mw 7,000-17,000</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly-L-lysine Solution</td>
			<td>Solarbio</td>
			<td>P2100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly (vinyl alcohol) (PVA)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>9002-89-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>QSense Silicon dioxide sensor</td>
			<td>Biolin Scientific</td>
			<td>QSX 303</td>
			<td>Surface roughness &#60; 1 nm RMS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quartz Crystal Microbalance</td>
			<td>Biosharp</td>
			<td></td>
			<td>Q-SENSE E4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RPMI Medium 1640 basic</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>C22400500BT</td>
			<td>L-Glutamine, 25 mM HEPES</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scanning Electron Microscopy (SEM)</td>
			<td>JEOL</td>
			<td></td>
			<td>JSM-6700F</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Squalene</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>111-02-4</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

cellular affinity of particle-stabilized emulsion to boost antigen internalization

De cellulaire affiniteit van micro- / nanodeeltjes is de voorwaarde voor cellulaire herkenning, cellulaire opname en activering, die essentieel zijn voor medicijnafgifte en immuunrespons. De huidige studie kwam voort uit de observatie dat de effecten van lading, grootte en vorm van vaste deeltjes op celaffiniteit meestal worden overwogen, maar we realiseren ons zelden de essentiële rol van zachtheid, dynamisch herstructureringsfenomeen en complexe interface-interactie in cellulaire affiniteit. Hier ontwikkelden we poly-lactic-co-glycol acid (PLGA) nanodeeltjes-gestabiliseerde Pickering-emulsie (PNPE) die de tekortkomingen van rigide vormen overwon en de flexibiliteit en vloeibaarheid van pathogenen simuleerde. Er werd een methode opgezet om de affiniteit van PNPE met celoppervlakken te testen en de daaropvolgende internalisatie door immuuncellen uit te werken. De affiniteit van PNPE met bio-mimetische extracellulaire blaasjes (bEV's) - de vervanging voor beenmergdendylactische cellen (BMDC's) - werd bepaald met behulp van een kwartskristalmicrobalans met dissipatiemonitoring (QCM-D), die real-time monitoring van cel-emulsieadhesie mogelijk maakte. Vervolgens werd de PNPE gebruikt om het antigeen (ovalbumine, OVA) af te leveren en werd de opname van de antigenen door BMDC's waargenomen met behulp van confocale laserscanmicroscoop (CLSM). Representatieve resultaten toonden aan dat de PNPE onmiddellijk de frequentie (ΔF) verminderde wanneer het de bEV's tegenkwam, wat wijst op een snelle hechting en hoge affiniteit van de PNPE voor de BMDC's. PNPE vertoonde een significant sterkere binding aan het celmembraan dan PLGA-microdeeltjes (PMP's) en AddaVax-adjuvans (aangeduid als oppervlakteactieven-gestabiliseerde nano-emulsie [SSE]). Bovendien werd, als gevolg van de verbeterde cellulaire affiniteit met de immunocyten door dynamische krommingsveranderingen en laterale diffusies, de opname van antigeen vervolgens verhoogd in vergelijking met PMP's en SSE. Dit protocol biedt inzichten voor het ontwerpen van nieuwe formuleringen met een hoge celaffiniteit en efficiënte antigeeninternalisatie, en biedt een platform voor de ontwikkeling van efficiënte vaccins.

Een eenvoudige sonificatie in één stap werd gebruikt om PNPE te verkrijgen. Eerst hebben we uniforme PNP's voorbereid voor gebruik als de vaste stabilisator (figuur 1A). De morfologie van PNP's werd waargenomen via SEM, waaruit blijkt dat ze meestal uniform en bolvormig zijn (figuur 1B). De hydrodynamische grootte en het zetapotentiaal van de formuleringen werden gedetecteerd via DLS. De diameter van de PNP's was 187,7 ± 3,5 nm en de zetapotentiaal w...

Watch this Scientific Journal Video about Cellular Affinity of Particle-Stabilized Emulsion to Boost Antigen Internalization at JoVE.com

Cellular Affinity of Particle-Stabilized Emulsion to Boost Antigen Internalization

Om efficiënt adjuvantia rationeel te ontwerpen, ontwikkelden we poly-melkzuur-co-glycolzuur nanodeeltjes-gestabiliseerde Pickering-emulsie (PNPE). De PNPE bezat unieke zachtheid en een hydrofobe interface voor krachtig cellulair contact en bood antigeenbelasting met een hoog gehalte, waardoor de cellulaire affiniteit van het afgiftesysteem voor antigeen-presenterende cellen werd verbeterd en efficiënte internalisatie van antigenen werd geïnduceerd.

Cellulaire affiniteit van deeltjesgestabiliseerde emulsie om antigeenintern internalisatie te stimuleren

The cellular affinity of micro-/nanoparticles is the precondition for cellular recognition, cellular uptake, and activation, which are essential for drug ...

We ontwikkelden de PLGA nanodeeltjes gestabiliseerde Pickering emulsie. De Pickering-emulsie verbeterde de cellulaire affiniteit met antigeeneiwitcellen, waardoor een efficiënte internalisatie van antigenen werd geïnduceerd. De nanodeeltjes gestabiliseerde Pickering-emulsies waren gemakkelijk te bereiden en leverden antigeen efficiënt af.Daarnaast werd een methode gebruikt om de affiniteit van emulsie met cel te monitoren en de internalisatie uit te werken. Dit protocol biedt inzichten voor het ontwerpen van nieuwe formuleringen met een hoge celefficiëntie en efficiënte antigeeninneralisatie, die een platform bieden voor de ontwikkeling van efficiënte vaccins. Voeg om te beginnen 100 milligram polymelk-co-glycolzuur toe aan 10 milliliter aceton en ethanolmengsel in een verhouding van vier op één om als oliefase te dienen.Plaats 20 milliliter PVA waterige oplossing onder de zuurkast en roer magnetisch met 400 omwentelingen per minuut. Voeg vijf milliliter van de oliefase druppelsgewijs toe aan de PVA-oplossing met behulp van een spuitpomp. Roer vervolgens het mengsel in de zuurkast totdat de organische oplosmiddelen volledig verdampen.Na de vervluchtiging van organische oplosmiddelen, centrifugeer het mengsel op 15.000 G.Was drie of meer keer totdat het uiteindelijke waswater helder en transparant is. Suspensieer de gewassen PLGA-nanodeeltjes opnieuw in twee milliliter gedeïoniseerd water en vries het mengsel gedurende 24 uur in op 80 graden Celsius. Om de grootte en het zetapotentieel van PLGA-nanodeeltjes te karakteriseren, voegt u 10 microliter PLGA-nanodeeltjes toe aan één milliliter gedeïoniseerd water om een verdunningsoplossing te verkrijgen en de verdunningsoplossing over te brengen naar een DTS1070-cel.Schakel de computer en de dynamic light scattering analyzer in. Plaats vervolgens de DTS1070-cel in het DLS-systeem. Klik op de Zetasizer-software en maak een nieuw meetbestand om de bepalingsprocedure in te stellen.Start vervolgens de bepalingsprocedure om de deeltjesgrootte en zetapotentiaalverdeling te verkrijgen. Om PLGA-nanodeeltjes gestabiliseerde Pickering-emulsie of PNPE te bereiden, voegt u gevriesdroogde PLGA-nanodeeltjes toe aan gedeïoniseerd water in een concentratie van vier milligram per milliliter en voegt u vervolgens squalaan toe als de oliefase. Bereid PNPE voor via ultrasoonapparaat in één stap gedurende vijf minuten op 100 watt in een waterbadsonicator.Verdun 20 microliter PNPE en één milliliter gedeïoniseerd water. Laat 20 microliter van de emulsie op de dia vallen. Observeer de morfologie en homogeniteit van de emulsie met behulp van optische microscopie bij 40 keer vergroting en verkrijg foto's.Schakel de spin coater in door op de aan/uit-knop te drukken. Druk op de bedieningsknop en stel de coatingtijd en -snelheid in. Sluit de stikstofleiding aan op de spincoater en pas de fractionering van de gasfles aan op 0,4 kilopascal.Plaats de schone chip op de zuignap van de spin coater. Voeg 100 microliter poly-l-lysine druppelsgewijs toe aan het midden van de siliciumdioxidesensor en sluit de bovenklep van de spincoater. Druk op de startknop om het monster te coaten en stop de machine wanneer deze klaar is.Schakel de vacuümpomp uit, schakel de aan /uit- en bedieningsknoppen uit en verwijder de poly-l-lysine gemodificeerde siliciumdioxidesensor. Om de hechting van biomimetische extracellulaire blaasjes op PNPE te bepalen, schakelt u de computer, de elektronische eenheid en de peristaltische pomp in en activeert u de temperatuurregeling rechtsonder in de software om ervoor te zorgen dat de ingestelde temperatuur ongeveer één graad Celsius onder kamertemperatuur is. Plaats de poly-l-lysine gemodificeerde siliciumdioxidesensoren in de stroomcel volgens de gebruiksaanwijzing en sluit de meetlijn tussen de stroomcel en de stroompomp aan.Plaats de stroomcel in het stroommodulesysteem. Klik op de acquisitiewerkbalk en selecteer Setup Measurement om te zoeken naar 1, 3, 5, 7, 9 en 11 octaven van de chip in het gebruikte kanaal. Om de basislijn te corrigeren, klikt u op Meting starten om lucht in de stromingsmodule toe te laten totdat de luchtbasislijn glad is.Na 10 tot 15 minuten gedeïoniseerd water te hebben laten stromen om het basislijnevenwicht van de oplossing weer mogelijk te maken, pompt u de bereide PNPE-oplossing in de stroommodule met een stroomsnelheid van 50 microliter per minuut om evenwichtsadsorptie op de siliciumdioxidesensor te bereiken. Pomp de bereide biomimetische extracellulaire blaasjesoplossing in de stroommodule met een stroomsnelheid van 50 microliter per minuut om het proces van bEV-hechting aan het PNPE-oppervlak te volgen. Incubeer de beenmergdendritische cellen met 1640 volledige media gedurende zeven dagen en zaai ze vervolgens in kleine confocale laserschalen op 1 keer 10 tot de 6 per put 's nachts bij 37 graden Celsius en een 5% kooldioxide-incubator.Meng 0,5 milliliter cyanine 5 gelabeld ovalbumine, met 0,5 milliliter PNPE gedurende één uur en verwijder het vloeibare antigeen door centrifugatie bij 5.000 G gedurende 20 minuten om vaccinformulering te ontwikkelen. Voeg na re-suspensie met 200 microliter gedeïoniseerd water 10 microliter van de formulering toe aan de kleine confocale laserschalen onder een superschone bank en co-kweek met beenmergdendritische cellen gedurende zes uur. Nadat u de kweekvloeistof uit de cellen hebt verwijderd, wast u ze twee keer met voorverwarmd fosfaat gebufferde zoutoplossing.Bevestig de cellen met 4% formaldehyde-oplossing en PBS gedurende 10 minuten bij kamertemperatuur. Was de cellen met PBS twee of drie keer op kamertemperatuur gedurende 10 minuten elk. Permeabiliseer de cellen met 100 microliter 0,5% Triton X-100-oplossing gedurende vijf minuten bij kamertemperatuur.Nadat u de cellen opnieuw met PBS hebt gewassen, bedekt u de cellen op de glazen bodemschaal van de kleine confocale laserschalen met 200 microliter fluoresceïne-isothiocyanaat geconjugeerde falloïdine-werkoplossing en incubeert u gedurende 30 minuten bij kamertemperatuur in het donker. Na het wassen van de cellen met PBS drie keer gedurende vijf minuten elk, herain de kernen met 200 microliter DAPI-oplossing gedurende ongeveer 30 seconden. Schakel voor beeldanalyse de confocale microscoophardware in volgorde in, inclusief de laser, confocale, microscoop en computer.Klik op de software en selecteer Nikon Confocal om het testsysteem te openen. Schakel in het confocale microscoopsysteem de verschillende eenheden in de aangegeven volgorde in. Stel eerst de FITC-, DAPI- en Cy5-kanalen in en pas de bijbehorende HV en offset aan.Plaats vervolgens na het selecteren van de 100 keer olielens en plaats een druppel cederolie op de bovenkant de kleine confocale laserschalen met gekleurde beenmergdendritische cellen op het microscoopstadium. Klik op de scanknop. Onder fluorescentiemicroscoop lokaliseer je interessante cellen door de x-as, y-as en z-as te bewegen.Stem de laserintensiteit, beeldgrootte en andere parameters af om het scannen van confocale beelden van hoge kwaliteit mogelijk te maken. Klik ten slotte op de knop Vastleggen en sla de afbeeldingen op. De hechting van biomimetische extracellulaire blaasjes aan PNPE werd gevolgd met behulp van QCM-D.Een onmiddellijke afname van de frequentie wees op een snelle hechting van biomimetische extracellulaire blaasjes aan PNPE na de ontmoeting. Bovendien nam delta F af met toenemende biomimetische extracellulaire blaasjesconcentratie, wat een concentratieafhankelijk effect weerspiegelt. PLGA-microdeeltjes en oppervlakteactieve nano-emulsie waren zwak gebonden aan biomimetische extracellulaire blaasjes, zelfs bij een hoge concentratie van 80 microgram per milliliter, wat waarschijnlijk het gevolg was van een gebrek aan contactplaatsen met de immuuncellen.Het cyanine-5 ovalbumine fluorescerende signaal gaf aan dat de totale hoeveelheid antigeen geïnternaliseerd in cellen significant hoger is in de met PNPE behandelde groep in vergelijking met die in de PLGA-microdeeltjes en oppervlakteactieven-gestabiliseerde nano-emulsie behandelde groep. De kwantitatieve analyse van cellulaire opname toonde een significant hogere relatieve intensiteit van fluorescentie en beenmergdenndritische cellen behandeld met PNPE dan bij cellen behandeld met PLGA-microdeeltjes en oppervlakteactieve nano-emulsie. De verkregen resultaten toonden aan dat de PNPE de antigeeninneralisatie bevorderde en het antigeen effectief intracellulair afleverde.Om homogene emulsie te verkrijgen, moet het mengsel tijdens het ultrasoonapparaat continu worden geschud.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

The Three-Dimensional Human Skin Reconstruct Model: a Tool to Study Normal  Skin and Melanoma Progression

De driedimensionale menselijke huid Reconstrueer model: een instrument om de normale huid en melanoomprogressie Study

Most in vitro studies in experimental skin biology have been done in 2-dimensional (2D) monocultures, while accumulating evidence suggests that cells ...

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

Ontwerp van een Cyclic Pressure Bioreactor voor de Ex Vivo Studie van Aorta hartkleppen

The aortic valve, located between the left ventricle and the aorta, allows for unidirectional blood flow, preventing backflow into the ventricle. Aortic ...

Analyzing Cellular Internalization of Nanoparticles and Bacteria by Multi-spectral Imaging Flow Cytometry

Het analyseren van cellulaire internalisatie van nanodeeltjes en bacteriën door Multi-spectrale Imaging flowcytometrie

Nanoparticulate  systems have emerged as valuable tools in vaccine delivery through their  ability to efficiently deliver cargo, including proteins, to ...

Models and Methods to Evaluate Transport of Drug Delivery Systems Across Cellular Barriers

Modellen en methoden om vervoer van Drug Delivery Systems Across Cellular Barrières Evalueer

Sub-micrometer carriers (nanocarriers; NCs) enhance efficacy of drugs by improving solubility, stability, circulation time, targeting, and release. ...

PLGA Nanoparticles Formed by Single- or Double-emulsion with Vitamin E-TPGS

Poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) is a biocompatible member of the aliphatic polyester family of biodegradable polymers. PLGA has long been a popular ...

Utilization of Microscale Silicon Cantilevers to Assess Cellular Contractile Function In Vitro

Utilization of Microscale Silicon Cantilevers to Assess Cellular Contractile Function In Vitro

Benutting van microschaal Silicon Cantilevers to Cellular contractiele functie Beoordelen<em&gt; In Vitro</em

The development of more predictive and biologically relevant in vitro assays is predicated on the advancement of versatile cell culture systems which ...

Double Emulsion Generation Using a Polydimethylsiloxane (PDMS) Co-axial Flow Focus Device

Double Emulsion Generation Using a Polydimethylsiloxane PDMS Co-axial Flow Focus Device

Dubbele Emulsion Generation Met een Polydimethylsiloxaan (PDMS) Co-axiale Flow Focus Device

Double emulsions are useful in a number of biological and industrial applications in which it is important to have an aqueous carrier fluid. This paper ...

Calorespirometry: A Powerful, Noninvasive Approach to Investigate Cellular Energy Metabolism

Calorespirometry: Een krachtige, Noninvasive benadering onderzoeken van cellulaire energiemetabolisme

Many cell lines used in basic biological and biomedical research maintain energy homeostasis through a combination of both aerobic and anaerobic ...

3D Analysis of Multi-cellular Responses to Chemoattractant Gradients

3D-analyse van multi-cellulaire reacties op chemoattractant gradiënten

Various limitations of 2D cell culture systems have sparked interest in 3D cell culture and analysis platforms, which would better mimic the spatial and ...

Using Magnetometry to Monitor Cellular Incorporation and Subsequent Biodegradation of Chemically Synthetized Iron Oxide Nanoparticles

Magnetometrie gebruiken om cellulaire integratie en daaropvolgende biologische afbraak van chemisch gesynthetiseerde ijzeroxide nanodeeltjes te monitoren

Magnetic nanoparticles, made of iron oxide, present a peculiar interest for a wide range of biomedical applications for which they are often internalized ...