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

Эта работа была поддержана Проектом, поддержанным Национальной программой ключевых исследований и разработок Китая (2021YFE020527, 2021YFC2302605, 2021YFC2300142), От 0 до 1 Оригинальный инновационный проект Программы фундаментальных передовых научных исследований Китайской академии наук (ZDBS-LY-SLH040), Фондом инновационных исследовательских групп Национального фонда естественных наук Китая (грант No 21821005).

Все методы, описанные в этом протоколе, были одобрены Институтом технологического проектирования Китайской академии наук. Все эксперименты на животных проводились в строгом соответствии с Правилами ухода за лабораторными животными и их использования и Руководством по этическому обз...

<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>

Мы разработали стабилизированную наночастицами эмульсию масла/воды PLGA в качестве системы доставки для усиленной интернализации антигена. Подготовленный PNPE обладал плотно упакованной поверхностью для поддержки места посадки и уникальной мягкостью и текучестью для мощного клеточног...

Для борьбы с эпидемическими, хроническими и инфекционными заболеваниями необходимо разработать эффективные адъюванты для профилактических и лечебных прививок 1,2. В идеале адъюванты должны обладать отличной безопасностью и иммунной активацией 3,4,5. Эффективное поглощение и процесс антигенов антигенпрезентирующими клетками (АПК) считаются важным этапом в нисходящих сигнальных каскадах и инициировании иммунного ответа 6,7,8. Следовательно, получение четкого понимания механизма взаимодействия иммунных клеток с антигенами и разработка адъювантов для усиления интернализации являются эффективными стратегиями повышения эффективности вакцин.
Микро-/наночастицы с уникальными свойствами были ранее исследованы как системы доставки антигенов для опосредования клеточного поглощения антигенов и клеточного взаимодействия с патоген-ассоциированными молекулярными паттернами 9,10. При контакте с клетками системы доставки начинают взаимодействовать с внеклеточным матриксом и клеточной мембраной, что приводит к интернализации и последующим клеточным ответам11,12. Предыдущие исследования показали, что интернализация частиц происходит через адгезиюклеточной мембраны-частицы 13 с последующей гибкой деформацией клеточной мембраны и диффузией рецептора к поверхностной мембране14,15. В этих условиях свойства системы доставки зависят от сродства к БТР, что впоследствии влияет на количество поглощения16,17.
Чтобы получить представление о конструкции системы доставки для улучшения иммунного ответа, обширные усилия были сосредоточены на исследовании взаимосвязи между свойствами частиц и клеточным поглощением. Настоящее исследование вытекает из наблюдения, что твердые микро-/наночастицы с различными зарядами, размерами и формами часто изучаются в этом свете, в то время как роль текучести в интернализации антигена редко исследуется18,19. Фактически, во время адгезии мягкие частицы продемонстрировали динамические изменения кривизны и боковые диффузии для увеличения площади контакта для поливалентных взаимодействий, которые вряд ли могут быть воспроизведены твердыми частицами20,21. Кроме того, клеточные мембраны представляют собой фосфолипидные бислои (сфинголипиды или холестерин) в месте поглощения, а гидрофобные вещества могут изменять конформационную энтропию липидов, уменьшая количество энергии, необходимой дляклеточного поглощения 22,23. Таким образом, усиление подвижности и содействие гидрофобности системы доставки может быть эффективной стратегией усиления интернализации антигена для усиления иммунного ответа.
Пикерирующие эмульсии, стабилизированные твердыми частицами, собранными на границе раздела между двумя несмешивающимися жидкостями, широко используются в биологической области24,25. Фактически, агрегирующие частицы на границе раздела нефть/вода определяют формирование многоуровневых структур, которые способствуют многоуровневым системам доставки и клеточным взаимодействиям и в дальнейшем индуцируют многофункциональные физико-химические свойства при доставке лекарств. Из-за их деформируемости и боковой подвижности эмульсии Пикеринга, как ожидалось, войдут в мультивалентное клеточное взаимодействие с иммуноцитами и будут распознаны мембранными белками26. Кроме того, поскольку маслянистые мицелловые ядра в эмульсиях Пикеринга не полностью покрыты твердыми частицами, эмульсии Пикеринга обладают промежутками разных размеров между частицами на границе раздела масло/вода, что вызывает более высокую гидрофобность. Таким образом, крайне важно исследовать сродство эмульсий Пикеринга к БТР и подробно остановиться на последующей интернализации для разработки эффективных адъювантов.
Основываясь на этих соображениях, мы разработали стабилизированную наночастицами эмульсию Пикеринга PLGA (PNPE) в качестве системы доставки вакцины с текучестью, которая также помогла получить ценную информацию о сродстве PNPE к BMDC и клеточной интернализации. Адгезия биомиметических внеклеточных везикул (bEV; замена BMDC) к PNPE в режиме реального времени контролировалась методом без меток с использованием микровеса кристаллов кварца с мониторингом диссипации (QCM-D). После характеристики сродства PNPE к BMDC для определения поглощения антигена была использована конфокальная лазерная сканирующая микроскопия (CLSM). Результат показал более высокое сродство PNPE к BMDC и эффективную интернализацию антигена. Мы ожидали, что PNPE будет демонстрировать более высокое сродство к APC, что может лучше стимулировать интернализацию антигенов для усиления иммунных реакций.

<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

Клеточное сродство микро-/наночастиц является предпосылкой для клеточного распознавания, клеточного поглощения и активации, которые необходимы для доставки лекарств и иммунного ответа. Настоящее исследование вытекает из наблюдения, что влияние заряда, размера и формы твердых частиц на сродство клеток обычно рассматривается, но мы редко осознаем существенную роль мягкости, динамического явления реструктуризации и сложного интерфейсного взаимодействия в клеточном сродстве. Здесь мы разработали полимолочно-когликолевую кислоту (PLGA) наночастиц-стабилизированную эмульсию Пикеринга (PNPE), которая преодолела недостатки жестких форм и имитировала гибкость и текучесть патогенов. Был разработан метод для проверки сродства PNPE к клеточным поверхностям и разработки последующей интернализации иммунными клетками. Сродство PNPE к биомиметическим внеклеточным везикулам (bEV) - замене дендритных клеток костного мозга (BMDC) - определяли с помощью микровеса кристаллов кварца с мониторингом диссипации (QCM-D), что позволило в режиме реального времени контролировать адгезию клеточной эмульсии. Впоследствии PNPE использовался для доставки антигена (ovalbumin, OVA), а поглощение антигенов BMDC наблюдалось с помощью конфокального лазерного сканирующего микроскопа (CLSM). Репрезентативные результаты показали, что PNPE немедленно снижал частоту (ΔF), когда он сталкивался с bEV, что указывает на быструю адгезию и высокое сродство PNPE к BMDC. PNPE показал значительно более сильное связывание с клеточной мембраной, чем микрочастицы PLGA (PMP) и адъювант AddaVax (обозначаемый как сурфактант-стабилизированная наноэмульсия [SSE]). Кроме того, благодаря усиленному клеточному сродству к иммуноцитам за счет динамических изменений кривизны и боковых диффузий поглощение антигена впоследствии было увеличено по сравнению с PMP и SSE. Этот протокол дает представление о разработке новых составов с высоким сродством клеток и эффективной интернализацией антигена, обеспечивая платформу для разработки эффективных вакцин.

Для получения PNPE использовалась простая одношаговая сонификация. Во-первых, мы подготовили однородные PNP для использования в качестве твердого стабилизатора (рисунок 1A). Морфология PNP наблюдалась через SEM, показывая, что они в основном однородны и сферические (<strong class="xfig...

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

Для рационального проектирования эффективных адъювантов мы разработали полимолочно-когликолевую кислоту, стабилизированную наночастицами эмульсию Пикеринга (PNPE). PNPE обладал уникальной мягкостью и гидрофобным интерфейсом для мощного клеточного контакта и предлагал высокую нагрузку антигена, улучшая клеточное сродство системы доставки к антигенпрезентирующим клеткам и вызывая эффективную интернализацию антигенов.

Клеточное сродство стабилизированной частицами эмульсии для повышения интернализации антигена

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

Мы разработали стабилизированную эмульсию Пикеринга с наночастицами PLGA. Эмульсия Пикеринга улучшила клеточное сродство к клеткам антигенного белка, вызывая эффективную интернализацию антигенов. Стабилизированные наночастицами эмульсии Пикеринга были просты в приготовлении и эффективной доставке антигена.Кроме того, был использован метод для мониторинга сродства эмульсии к клетке и разработки интернализации. Этот протокол предоставляет информацию для разработки новых составов с высокой эффективностью клеток и эффективной интернализацией антигена, которые обеспечивают платформу для разработки эффективных вакцин. Для начала добавьте 100 миллиграммов полимолочно-согликолевой кислоты к 10 миллилитрам смеси ацетона и этанола в соотношении четыре к одному, чтобы служить масляной фазой.Поместите 20 миллилитров водного раствора ПВА под вытяжной капот и магнитно перемешайте со скоростью 400 оборотов в минуту. Добавьте пять миллилитров масляной фазы в раствор ПВА по каплям с помощью шприцевого насоса. Затем перемешайте смесь в вытяжном шкафу до полного испарения органических растворителей.После испарения органических растворителей центрифугируют смесь при 15 000 г. Промывайте три и более раз до тех пор, пока окончательная промывочная вода не станет прозрачной и прозрачной. Повторно суспендируйте промытые наночастицы PLGA в двух миллилитрах деионизированной воды и заморозьте смесь при 80 градусах Цельсия в течение 24 часов. Чтобы охарактеризовать размер и дзета-потенциал наночастиц PLGA, добавьте 10 микролитров наночастиц PLGA в один миллилитр деионизированной воды для получения раствора разбавителя и переноса раствора разбавителя в ячейку DTS1070.Включите компьютер и динамический анализатор рассеяния света. Затем поместите ячейку DTS1070 в систему DLS. Нажмите на программное обеспечение Zetasizer и создайте новый файл измерений, чтобы настроить процедуру определения.Затем начинают процедуру определения размера частиц и распределения дзета-потенциала. Для получения стабилизированной эмульсии Пикеринга, или PNPE, добавляют лиофилизированные наночастицы PLGA в деионизированную воду в концентрации четырех миллиграммов на миллилитр, а затем добавляют сквалан в качестве масляной фазы. Приготовьте PNPE с помощью одноступенчатой обработки ультразвуком в течение пяти минут при 100 Вт в ультразвуковом аппарате для водяной бани.Разбавьте 20 микролитров PNPE и один миллилитр деионизированной воды. Опустите 20 микролитров эмульсии на предметное стекло. Наблюдать морфологию и однородность эмульсии с помощью оптической микроскопии при 40-кратном увеличении и получать фотографии.Включите отжимной коатер, нажав кнопку питания. Нажмите кнопку управления и установите время и скорость покрытия. Подключите азотную трубу к отжимному коатеру и отрегулируйте фракционирование газового баллона до 0,4 килопаскаля.Поместите чистый чип на присоску отжима. Добавьте 100 микролитров поли-l-лизина по каплям к центру датчика диоксида кремния и закройте верхнюю крышку спин-коатера. Нажмите кнопку запуска, чтобы начать нанесение покрытия на образец и остановить машину по завершении.Выключите вакуумный насос, выключите кнопки питания и управления и снимите датчик диоксида кремния, модифицированный поли-l-лизином. Чтобы определить адгезию биомиметических внеклеточных везикул к PNPE, включите компьютер, электронный блок и перистальтический насос и активируйте контроль температуры в правом нижнем углу программного обеспечения, чтобы гарантировать, что установленная температура примерно на один градус Цельсия ниже комнатной температуры. Поместите модифицированные поли-l-лизин датчики диоксида кремния в проточную ячейку в соответствии с инструкциями по эксплуатации и подключите измерительную линию между проточной ячейкой и проточным насосом.Поместите проточную ячейку внутрь системы модуля потока. Нажмите на панель инструментов «Приобретение» и выберите «Измерение настройки» для поиска 1, 3, 5, 7, 9 и 11 октав чипа в используемом канале. Чтобы скорректировать базовую линию, нажмите «Начать измерение», чтобы позволить воздуху поступать в модуль потока до тех пор, пока воздушная базовая линия не станет гладкой.После проточия деионизированной воды в течение 10-15 минут, чтобы снова обеспечить исходное равновесие раствора, перекачиваем приготовленный раствор PNPE в проточный модуль со скоростью потока 50 микролитров в минуту для достижения равновесной адсорбции на датчике диоксида кремния. Перекачиваем приготовленный биомиметический внеклеточный везикулярный раствор в проточный модуль со скоростью потока 50 микролитров в минуту для отслеживания процесса адгезии bEV к поверхности PNPE. Инкубируйте дендритные клетки костного мозга с 1640 полными средами в течение семи дней, а затем засевайте их в небольшие конфокальные лазерные тарелки в 1 раз 10 до 6 на лунку в течение ночи при 37 градусах Цельсия и инкубаторе углекислого газа 5%.Смешайте 0,5 миллилитра цианина 5 с меченым овальбумином, с 0,5 миллилитрами PNPE в течение одного часа и удалите жидкий антиген центрифугированием при 5000 г в течение 20 минут для разработки вакцинной формулы. После повторной суспензии с 200 микролитрами деионизированной воды добавьте 10 микролитров состава в небольшие конфокальные лазерные тарелки под суперчистой скамьей и совместно культивируйте с дендритными клетками костного мозга в течение шести часов. После удаления культуральной жидкости из клеток дважды промыть их предварительно подогретым фосфатным буферным физиологическим раствором.Зафиксируйте клетки 4%-ным раствором формальдегида и PBS в течение 10 минут при комнатной температуре. Промывайте ячейки PBS два или три раза при комнатной температуре в течение 10 минут каждая. Пермеабилизируют клетки 100 микролитрами 0,5%-тритона Х-100 раствора в течение пяти минут при комнатной температуре.После повторного промывания клеток PBS накройте ячейки на стеклянной нижней посуде небольшой конфокальной лазерной посуды 200 микролитрами флуоресцеина изотиоцианата конъюгированного рабочего раствора фаллоидина и инкубируйте в течение 30 минут при комнатной температуре в темноте. После промывки клеток PBS три раза в течение пяти минут каждая, пополните ядра 200 микролитрами раствора DAPI в течение примерно 30 секунд. Для анализа изображений включите аппаратное обеспечение конфокального микроскопа последовательно, включая лазер, конфокальный, микроскоп и компьютер.Щелкните программное обеспечение и выберите Nikon Confocal, чтобы войти в систему тестирования. В системе конфокального микроскопа включите различные блоки в указанном порядке. Во-первых, настройте каналы FITC, DAPI и Cy5 и настройте соответствующий HV и смещение.Затем после выбора 100-кратной масляной линзы и нанесения капли кедрового масла сверху на место небольших конфокальных лазерных тарелок, содержащих окрашенные дендритные клетки костного мозга на стадии микроскопа. Нажмите кнопку сканирования. Под флуоресцентным микроскопом найдите интересующие клетки, переместив ось X, ось Y и ось Z.Настройте интенсивность лазера, размер изображения и другие параметры, чтобы обеспечить сканирование высококачественных конфокальных изображений. Наконец, нажмите кнопку «Захват» и сохраните изображения. Адгезия биомиметических внеклеточных везикул к PNPE отслеживалась с помощью QCM-D.Немедленное снижение частоты, указывало на быструю адгезию биомиметических внеклеточных везикул к ПНПЭ после встречи. Кроме того, дельта F уменьшалась с увеличением концентрации биомиметических внеклеточных везикул, отражая концентрационно-зависимый эффект. Микрочастицы PLGA и стабилизированная поверхностно-активным веществом наноэмульсия были слабо связаны с биомиметическими внеклеточными везикулами даже при высокой концентрации 80 микрограммов на миллилитр, что, вероятно, было результатом отсутствия контактов с иммунными клетками.Флуоресцентный сигнал цианина-5 овальбумина показал, что общее количество антигена, интернализованного в клетки, значительно выше в группе, получавшей PNPE, по сравнению с группой, обработанной микрочастицами PLGA и поверхностно-активными веществами, стабилизированной наноэмульсией. Количественный анализ клеточного поглощения показал значительно более высокую относительную интенсивность флуоресценции и дендритных клеток костного мозга, обработанных PNPE, чем у клеток, обработанных микрочастицами PLGA и стабилизированной поверхностно-активной наноэмульсией. Полученные результаты показали, что PNPE способствует интернализации антигена и эффективно доставляет антиген внутриклеточным путем.Для получения однородной эмульсии смесь необходимо непрерывно встряхивать во время обработки ультразвуком.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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

Трехмерная реконструкция человеческой кожи Модель: инструмент для изучения нормальной кожи и меланомы Прогрессия

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

Дизайн Циклические биореактора давление для Ex Vivo Изучение аортального клапанов сердца

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

Анализируя сотовой Интернализация наночастиц и бактерий нескольких спектральных изображений проточной цитометрии

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

Модели и методы для оценки Перевозка системам по наркотикам Доставка по клеточные барьеры

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

ПМГК Наночастицы, образованные одним или двумя-эмульсии с витамином 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

Использование микромасштабных кремниевые зонды для оценки Сотовый сократительной функции<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

Двухместный Эмульсия поколения Использование Полидиметилсилоксан (PDMS) Коаксиальная Поток Фокус устройства

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: Мощный, неинвазивная подход к расследованию клеточной энергии метаболизма

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 анализ Мультиклеточных реакций на Хемоаттрактантные градиенты

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

Использование магнитометрии для мониторинга клеточной инкорпорации и последующей биодеградации химически синтезированных наночастиц оксида железа

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