Name: synthesis of monocyte-targeting peptide amphiphile micelles for imaging of atherosclerosis
Uploaded: 2017-11-17T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 1 s
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Gli autori si desidera ringraziare il sostegno finanziario alla University of Southern California, il National Heart, Lung e Blood Institute (NHLBI), R00HL124279, Eli ed Edythe Broad Innovation Award e il L.K. Whittier Foundation Non-cancro Premio di ricerca traslazionale concesso a EJC. Gli autori ringraziano il centro per la microscopia elettronica e microanalisi, centro di eccellenza in NanoBiophysics, centro di eccellenza per la caratterizzazione molecolare e traduzione Imaging Center presso la University of Southern California per assistenza in configurazioni di strumentale.

Nota: Leggere la scheda di sicurezza per i reagenti e seguire tutte le misure di sicurezza chimica come richiesto dall'istituzione locale.
1. preparazione di MCP-1 PAMs
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Preparazione del peptide di MCP-1
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<li>Pesare 0,25 mmol di Fmoc-L-Lys (Boc)-Wang in un recipiente di reazione (RV). Sciacquare il lato del camper con 5ml dimethylforamide (DMF) in una cappa chimica.</li>
		<li>Caricare il camper su un sintetizzatore di peptidi di benchtop automatizzato. Carico pre-confezionato aminoacido fiale, N '- CYNFTINRKISVQRLASYRRITSS - C', dal C a N-terminale. Includere un flaconcino vuoto alla fine per il passo finale deprotezione. Nota: Può anche essere sintetizzato un peptide strapazzato con la sequenza, N '- CNNSIIRSKQVLRSTRYFRSATYK - C', usando lo stesso protocollo.</li>
		<li>Una volta terminata la sintesi, trasferire i peptidi su resina da RV nella fiala di scintillazione con 2-3 mL di metanolo fino a quando tutti le resine vengono trasferiti. Dopo la resina ha affondato verso il basso, rimuovere il surnatante di metanolo e far evaporare il rimanente fino a secco. Vuoto a secco per ulteriori 2 ore o una notte a temperatura ambiente.</li>
		<li>Fare 12 mL di soluzione di clivaggio contenente trifluoracetic acido (TFA):ethanedithiol:water:triisopropylsilane al 94:2.5:2.5:1 vol % in una cappa chimica. Agitare la soluzione di fenditura per assicurarsi che viene miscelato in modo uniforme. Attenzione: Poiché triisopropylsilane ed etanditiolo sono aria-sensibile, argon spurgo stock flaconcini di triisopropylsilane ed etanditiolo per 1 min prima di rimetterle.</li>
		<li>Posizionare il vaso di sintesi (SV) su un agitatore per braccio di bloccaggio nella parte inferiore metà della SV. Trasferimento del peptide-resina al SV con 2 mL di soluzione di fenditura fino a quando tutti il peptide-resine vengono trasferiti.</li>
		<li>Lavare i lati dello SV con 3 mL di soluzione di clivaggio. Chiudere il tappo della SV e agitare a 300 oscillazioni/min per 4 h.</li>
		<li>Pesare una provetta vuota 50ml. Registrare la massa.</li>
		<li>Dopo 4 h, è possibile scaricare la soluzione peptide fenduto dalla SV nella provetta da centrifuga 50 mL. Sciacquare la SV parecchie volte con la soluzione rimanente di clivaggio.</li>
		<li>Evaporare la soluzione peptide fenduto con azoto fino a quando c'è meno di 4 mL restanti la provetta da centrifuga.</li>
		<li>Aggiungere alla soluzione di peptide-spaccati 36 mL di etere ghiacciata.</li>
		<li>Vortex la soluzione fino a quando è completamente bianca o gialla. Centrifugare a 3.000 x g per 5 min a 4 ° C e decantare il supernatante.</li>
		<li>Aggiungere 40 mL di etere ghiacciata al tubo. Vortice e Sonicare nuovamente. Ripetere il processo di centrifugazione. Decantare il supernatante.</li>
		<li>Asciugare il pellet PA grezzo con azoto gas spurgo fino a che l'etere è visibilmente volatilizzato.</li>
		<li>Aggiungere 20 mL bidistillata acqua, vortice e trattare con ultrasuoni fino a quando il peptide è completamente dissolto nella soluzione.</li>
		<li>Congelare la soluzione e lyophilize fino a secco.</li>
		<li>Una volta che il peptide è asciugato, pesare la massa della provetta da centrifuga contenente il peptide grezzo. Sciogliere il peptide grezzo in 5 mg/mL di acqua.</li>
		<li>Sciogliere 25 mg di greggio MCP-1 peptide in 5 mL di acqua bidistillata per rendere una concentrazione totale di 5 mg/mL. Purificare il peptide grezzo di MCP-1 mediante cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC) con 0,1% TFA in acqua (solvente A) e 0,1% TFA in acetonitrile (solvente B) come fasi mobili su una colonna in fase inversa C8. Iniettare 5 mL del peptide in HPLC. Nota: La fase mobile iniziale consisteva di solvente al 100% A una portata di 9,0 mL/min diminuire solvente A lentamente al 30% in 27 min e tenere a questa composizione per 3 min ritorno la sfumatura al 100% solvente un oltre 3 min e permanenza a questa composizione per 1 min dare un totale di run-time di almeno 34 mantenere la temperatura della colonna a 55 ° C. Modalità di sorgente di ioni positivi di utilizzo per l'analisi. L'acido formico può essere utilizzato al posto di TFA, se TFA è troppo acido per la colonna HPLC. È consigliabile che la velocità di rampa di composizione solvente organico non deve superare 2%/min per la separazione migliore.</li>
		<li>Analizzare ogni frazione usando la spettrometria totale di matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) per il prodotto previsto m/z a 2.890. Nota: Sciogliere l'acido α-ciano-4-idrossicinnamico a 1 mg/mL in acetonitrile/acqua (50: 50% in volume) come la soluzione di matrice. Spot 0,75 µ l di soluzione di matrix sulla piastra MALDI, seguita da 0,75 µ l di ciascuna frazione. Eseguire l'analisi utilizzando una modalità ioni positivi riflettente a un intervallo di massa di 500-5.000 Da.</li>
		<li>Combinare le frazioni di prodotto, soffiare via acetonitrile, congelare e lyophilize peptidi purificati fino a secco.</li>
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Preparazione di MCP-1 PA
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<li>Preparare un 1,1 eccesso molare di 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-[amino(polyethylene glycol)-2000] DSPE-PEG (2000)-maleimide al peptide in flaconi separati scintillazione. Sciogliere entrambi i composti in acqua bidistillata per rendere ~ 15 mg/mL. Sottoporre ad ultrasuoni per 15 minuti o fino a quando entrambe le soluzioni sono completamente chiare. Nota: DSPE-PEG (2000)-Cy5 è sintetizzato utilizzando lo stesso protocollo con DSPE-PEG (2000)-ammina e Cy5 estere-funzionalizzati N-Idrossisuccinimide (NHS), fatta eccezione per passo 1.2.3, dove il pH della soluzione è regolato a 8,5.</li>
		<li>Aggiungere DSPE-PEG (2000)-con soluzione alla soluzione del peptide. Vortice e Sonicare.</li>
		<li>Aggiungere 1 M NaOH goccia a goccia (1 µ l) alla volta fino a quando il pH della soluzione è 7.</li>
		<li>Soluzione di eliminazione dei fogli inceppati di azoto per 5 min, agitare la soluzione durante la notte.</li>
		<li>Congelare la soluzione e lyophilize fino a secco.</li>
		<li>Una volta essiccato il prodotto grezzo, sciogliere il solido a 5 mg/mL di acqua.</li>
		<li>Purificare con HPLC come descritto sopra. Nota: Peptide non coniugata e DSPE-PEG(2000) dovrebbe eluire tra 15-30% di concentrazione organica (% vol), mentre DSPE-PEG (2000)-MCP-1 coniugato dovrebbe eluire tra 40-50% di concentrazione organica.</li>
		<li>Analizzare ogni frazione utilizzando la spettrometria di massa MALDI per corrispondente m/z DSPE-PEG (2000)-MCP-1 dovrebbe avere un picco di ampia m/z a 5.760. Nota: l'acido 2,5-dihydroxybenzoic è meglio utilizzato come la matrice per DSPE-PEG (2000)-MCP-1 con MALDI.</li>
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Assemblea di MCP-1 PAMs
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<li>Sciogliere 1,75 mg PAs di MCP-1 con 3 mL di metanolo in un flaconcino 1-dram. Sonicare fino alla completa dissoluzione della PA di MCP-1. Nota: Cy5 anfifili possono essere incorporato con un rapporto molare di 10:90 MCP-1 PA per applicazioni di imaging.</li>
		<li>Far evaporare il metanolo sotto azoto in un movimento circolare durante il risciacquo il metanolo restante fuori il lato del flaconcino fino a formare una pellicola uniforme nella parte inferiore della fiala. Vuoto-il film durante la notte a secco.</li>
		<li>Idratare il film con 3 mL di tampone fosfato o acqua salino (PBS) per ottenere una soluzione di 100 µM di MCP-1 PAMs. Delicatamente il vortice e Sonicare la soluzione fino a clear. Incubare a 80 ° C per 30 min. Nota: La temperatura elevata è stata indicata per accelerare il processo auto-assemblaggio e consente al componente di peptide formare la struttura secondaria più stabile, riducendo il micellare critica (CMC) concentrazione42,43.</li>
		<li>Raffreddare la conseguente dispersione a temperatura ambiente.</li>
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</ol>2. caratterizzazione di MCP-1 PAMs
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Diffusione dinamica della luce (DLS) e potenziale zeta
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<li>Posto 100 µM di MCP-1 PAM o strapazzate PAM in una cuvetta secondo le istruzioni dello strumento potenziale DLS o zeta. Nota: DLS e zeta cuvette potenziali possono essere diversi in base alle istruzioni dello strumento.</li>
		<li>Equilibrare lo strumento a temperatura ambiente. Misurare le dimensioni e la carica superficiale di PAM.</li>
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Microscopia elettronica a trasmissione (TEM)
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<li>Aggiungere 7 µ l di 50 µM MCP-1 PAM o PAM uova strapazzate su una griglia TEM sospeso all'interno di una pinzetta autochiusura per 5 min stoppino via la goccia con un panno delicato compito.</li>
		<li>7 µ l di acqua per lavare la griglia. Stoppino via la goccia.</li>
		<li>Aggiungere 7 µ l di acido fosfotungstico di % wt 1 per 2 min. stoppino via la goccia. Ripetere il punto 2.2.2.</li>
		<li>Asciugare la griglia TEM prima dell'analisi TEM.</li>
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Spettroscopia di dicroismo circolare (CD)
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<li>Accendere l'azoto per 5-10 minuti prima dell'uso dello strumento.</li>
		<li>Mettere 300 µ l di vuoto (acqua o PBS) nella provetta.</li>
		<li>Misurare gli spettri a 190-265 nm, 0.2 mm-lunghezza del percorso con un tempo di integrazione 1 s e una larghezza di 1 banda nm a temperatura ambiente. Raccogliere 3 replicati.</li>
		<li>Misura 100 µM peptide di MCP-1, MCP-1 PAM, uova strapazzate peptide e strapazzate PAM sotto la stessa condizione descritta al punto 2.3.3. Sottrarre dallo spazio vuoto.</li>
		<li>Adattare i dati utilizzando un'interpolazione lineare di polilisina spettri di base.</li>
		<li>Spegnere lo strumento. Attendere 10 minuti prima di spegnere l'azoto.</li>
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</ol>3. analisi in Vitro di MCP-1 PAMs
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Biocompatibilità in vitro
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<li>Cultura ed espandere WEHI 274.1 monociti murini in per volta Eagle supplementato di Dulbecco con 10% siero bovino fetale (FBS), 1% di penicillina-streptomicina e 0,05 mM 2-mercaptoetanolo a 37 ° C inferiore al 5% di CO2 al passaggio 5. Nota: WEHI 274.1 sono cellule in sospensione. Quando la coltura, i mezzi di comunicazione dovrebbe essere rifornito ogni 2-3 giorni.</li>
		<li>Monociti di dispensare in media in una provetta sterile da 50 mL. Centrifugare a 300 x g per 5 min a 4 ° C.</li>
		<li>Aspirare i vecchi media e risospendere in media fresco 10ml nella provetta da centrifuga. Mescolare lentamente fino a quando le cellule sono distribuite uniformemente nei media. Contare le celle usando la macchiatura blu di trypan e un emocitometro.</li>
		<li>Diluire le cellule tale che ci sono 4.000 monociti a 90 µ l di media per pozzetto. Aggiungere 90 µ l di cellule nei pozzetti di una piastra a 96 pozzetti. Incubare per 24 h. Nota: Non utilizzare i pozzi sul bordo esterno della piastra per evitare differenze di evaporazione e sbalzi termici nella piastra. Riempire i pozzetti esterni con 100 µ l PBS.</li>
		<li>Sciogliere 0,15 µmol di peptide MCP-1, MCP-1 PAM, peptide strapazzato o uova strapazzate-PAM in 150 µ l PBS in microcentrifuga separata, sterilizzato. Effettuare diluizioni seriali per rendere 65 µ l di 1, 10 e 100 µM di ciascun campione.</li>
		<li>Aggiungere 10 µ l PBS di ciascuna concentrazione in pozzetti contenenti WEHI 274.1 (volume totale: 100 µ l per bene, 6 linee, totale 96 pozzetti). Incubare per 72 h.</li>
		<li>Aggiungere 10 µ l (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-5-(3-carboxymethoxyphenyl)-2-(4-sulfophenyl)-2H-tetrazolium) (MTS) in ciascun pozzetto. Incubare per 1 h.</li>
		<li>Analizzare l'assorbanza utilizzando un lettore di piastra a 490 nm o in base alle istruzioni del produttore.</li>
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In vitro associazione micella
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<li>Monociti seme 500.000 in ciascun pozzetto di una piastra a 6 pozzetti in 2 mL di supporto contenente 100 µM Cy5-labeled PAM di MCP-1 (rapporto molare di 10:90 di DSPE-PEG (2000)-Cy5 e MCP-1 PA). Incubare per 1 h.</li>
		<li>Raccogliere WEHI 274.1 mediante centrifugazione a 300 x g per 5 min a 4 ° C. Aspirare i media.</li>
		<li>Risospendere e lavare le cellule in 2 mL di PBS. Centrifugare a 300 x g per 5 min a 4 ° C. Aspirare il PBS. Ripetere il processo di lavaggio con 2 mL di PBS. Aspirare il PBS.</li>
		<li>Aggiungere 2 mL di freddo paraformaldeide al 4% per fissare le cellule. Incubare a temperatura ambiente per 10 min.</li>
		<li>Dispensare le cellule fissate su un vetrino coprioggetti di vetro sterile all'interno dei pozzetti di una piastra a 6 pozzetti. Centrifugare a 400 x g per 5 min.</li>
		<li>Rimuovere il paraformaldeide. Lavare e sciacquare una volta con 2 mL di PBS. Risospendere con 1 mL di PB Nota: Durante il risciacquo, evitare di perturbare le cellule sul vetrino coprioggetti.</li>
		<li>Mettere 10 µ l di glicerolo 90% in PBS in una diapositiva. Utilizzare un ago e una pinzetta per ritirare il vetrino coprioggetti. Asciugare il bordo del coverslip. Posizionare delicatamente il vetrino coprioggetti in una diapositiva rivolto verso il basso.</li>
		<li>Delicatamente e sigillate il bordo del coprivetrino con smalto trasparente. Mettere in frigorifero fino al momento per l'imaging.</li>
		<li>Utilizzare un laser confocale scansione microscopio (CLSM) installato con laser per Cy5 a λeccitazione = 650 nm.</li>
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</li>
</ol>

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

MCP-1 PAMs sono una promettente piattaforma di imaging molecolare, costituito da un peptide di targeting idrofilo e coda idrofobica che spinge la natura auto-assemblata di nanoparticella. Questa micella monocito-targeting può essere preparato da semplice sintesi e fasi di purificazione del peptide di MCP-1 e DSPE-PEG (2000)-MCP-1. PAMs hanno molte caratteristiche benefiche per in vivo imaging molecolare come loro self-assembly sotto condizioni blande, biodegradabilità intrinseca e diversità strutturali e chimiche che consente per l'incorporazione di altre parti di imaging o targeting per peptidi di consegnare in modo selettivo a un sito specifico di interesse. Loro dimensione delle particelle, la forma e la composizione può essere regolati modificando il peptide, coda idrofobica o concentrazione micellare, che consente di ottimizzare le proprietà chimiche e fisiche per una varietà di applicazioni22,33.
Alcune limitazioni di questo protocollo dovrebbero essere menzionati. In primo luogo, poiché PAMs sono guidate da interazioni idrofobiche, è necessario costruire targeting peptidi che sono idrofili, consentendo in tal modo la frazione targeting essere presentato sulla superficie della micella. Se la sequenza del peptide è idrofobica, un'aggiunta di uno o due aminoacidi idrofili al C terminale possa essere ospita, ma l'aggiunta di amminoacidi poteva influenzare la struttura secondaria del peptide all'interno della micella, cambiando così le proprietà del peptide all'interno del suo stato nativo nella proteina44,45. In secondo luogo, a basse concentrazioni, PAMs hanno scarsa stabilità in ambienti acquosi come sono altamente dipendente dalle CMC, la concentrazione minima necessaria per PAs formare una struttura micellare46. Sotto la CMC, la micella Disassembla ai singoli monomeri di PA e limita la micella per agire come un elemento portante e lo scarico di un farmaco a un sito specifico47. Per ovviare a questo inconveniente, la CMC può essere ridotta aumentando la lunghezza della catena della coda idrofobica48,49. Infine, la conservazione a lungo termine di PAMs in soluzione non è raccomandato come struttura secondaria PA può cambiare con il tempo, così che interessa la struttura micellare e stabilità, come pure l'efficienza in ligand binding26.
In sintesi, questo protocollo dimostra una strategia basata su micella nanomedicina peptide robusto, auto-assemblati per l'imaging di aterosclerosi. MCP-1 PAMs sono biocompatibili, biodegradabile e non tossico come componenti delle micelle sono ispirati da elementi endogeni al corpo. Ancora più importante, MCP-1 PAMs hanno legame preferenziale per i monociti, che aumentano proporzionalmente alla progressione della placca, facilitare un approccio non invasivo per differenziare le fasi delle placche aterosclerotiche. Grazie alla modularità di questa piattaforma, PAMs può incorporare terapeutica, ulteriore targeting peptidi, imaging moiety e acidi nucleici. Quindi, date tali capacità dinamica di queste micelle multifunzionale, crediamo che queste particelle tengono la promessa grande per traduzione clinica nell'aterosclerosi e altre malattie.

Le malattie cardiovascolari rimangono per essere le principali cause di morte a livello mondiale con circa 17,3 milioni di morti in tutto il mondo1. Le malattie cardiovascolari sono fornite da aterosclerosi, una condizione in cui si accumulano le placche nelle arterie, quindi inibente sangue e flusso di ossigeno alle cellule del corpo2,3. La progressione di aterosclerosi coinvolge l'ispessimento e l'indurimento delle arterie da una risposta infiammatoria, metabolismo dei lipidi irregolare e l'accumulazione della placca, che conduce a placca la rottura e l'infarto miocardico4,5. Le cellule endoteliali esprimono molecole di adesione e citochine, che comprendono MCP-1, che si lega al recettore di chemochine C-C (CCR2) presente sulla superficie dei monociti6,7,8. Il colesterolo ossidato converte i monociti macrofagi durante la fase iniziale della formazione di placche, che amplifica la risposta infiammatoria nella regione e porta alla lesione del tessuto e la formazione di placche instabili o vulnerabili9, 10.
Tradizionalmente, l'aterosclerosi viene valutata valutando stenosi luminal da imaging anatomico mediante angiografia o ultrasuono11,12. Tuttavia, questi metodi possono determinare solo lo stringimento severo della parete arteriosa e non lo stadio precoce di aterosclerosi, come crescita iniziale della placca causa rimodellamento arterioso mantenere le dimensioni dell'arteria e sangue flusso tasso12,13, 14. Di conseguenza, gli angiogrammi underrepresent prevalenza di aterosclerosi. Inoltre, tecniche di imaging non invasive come singola emissione del fotone computato tomografia, tomografia a emissione di positroni e la risonanza magnetica recentemente sono state usate per caratterizzare la morfologia della placca come possono fornire informazioni iniziali e caratterizzazione delle placche. Tuttavia, queste modalità sono spesso limitate dalla mancanza di sensibilità, risoluzione spaziale, o richiedono l'uso di radiazioni ionizzanti, rendendo imaging progressione della placca nelle diverse fasi molto più impegnativo15,16, 17. Un sistema di consegna imaging che identificherebbe specificamente placche nelle diverse fasi di aterosclerosi rimane ad essere sviluppato.
Le nanoparticelle hanno dimostrato di essere una piattaforma emergente per in vivo della placca di targeting e diagnostica18,19,20,21. In particolare, PAMs sono vantaggiose grazie alla loro diversità chimica e la possibilità di ospitare una varietà di moiety, composizioni, dimensioni, forme e funzionalizzazione superficiale22. Peptide anfifili (PAs) sono costituiti da un peptide "capigruppo idrofilo," attaccato a una coda idrofobica, che in genere sono i lipidi; Questa struttura anfifilica conferisce la capacità di auto-assemblaggio e consente una visualizzazione multivalente di peptidi sulla superficie delle particelle22,23,24. Il peptide headgroups possono influenzare la forma delle particelle attraverso pieghevoli e legame tra peptidi25dell'idrogeno. Peptidi che piega attraverso l'interazione di β-foglio sono stati indicati per formare micelle allungate, mentre α-elica conferma può formare entrambe micelle sferiche e allungata22,23,24, 25,26,27. Linker di polietilenglicole (PEG) che lo scudo la carica superficiale del peptide può essere collocato tra il peptide idrofilo e la coda idrofobica di PAMs, migliorare la disponibilità della nanoparticella in circolazione sistemica28, 29 , 30 , 31. PAMs sono vantaggiose anche perché sono biocompatibili e hanno dimostrati di avere una vasta gamma di applicazioni32,33. La solubilità in acqua delle micelle offre un vantaggio sopra altri sistemi basati su nanoparticelle come certe nanoparticelle polimeriche che non sono solubili in acqua e devono essere sospese in res per iniezioni34. Inoltre, la possibilità di creare PAMs smontare in risposta a un stimoli specifici rende PAMs un attraente candidato per controllato di farmaci intracellulari di consegna35.
Legandosi al recettore CCR2 e accumulando nell'arco aortico, PAMs precedentemente sono state sviluppate per monocito targeting per monitorare le diverse fasi delle lesioni aterosclerotiche dell'aorta9. In topi ApoE- / - monocito accumulo aumenta proporzionalmente a placca progressione36. Inoltre, è emerso che i pazienti con placche rottura-incline, fase avanzata contengono una maggiore quantità di monociti37. Pertanto, la modifica di PAMs incorporare MCP-1 è utile perché permette una maggiore specificità targeting e differenziazione tra lesioni aterosclerotiche e tardo-fase iniziale. Questi studi di proof-of-concept anche verificato che PAMs sono abbastanza sicura di essere utilizzato preclinicamente e vengono eliminate per via renale38. Poiché i monociti e infiammazione sono caratteristici di altre malattie, MCP-1 PAMs hanno il potenziale per essere utilizzato per applicazioni terapeutiche e diagnostiche in altre malattie oltre l'aterosclerosi8,39,40 , 41.
Qui, segnaliamo la realizzazione di auto-assemblati e scalabile PAMs di MCP-1 che ha dimostrato la dimensione ottimale della particella, carica superficiale e targeting selettivo di monociti per applicazioni avanzate di imaging nell'aterosclerosi.

<table><tbody><tr><td>1,2-ethanedithiol</td><td>VWR</td><td>E0032</td><td>for peptide synthesis</td></tr><tr><td>10 mL disposable serological pipets</td><td>VWR</td><td>89130-898</td><td>for cell culture</td></tr><tr><td>15 mL centrifuge tubes, polypropylene</td><td>VWR</td><td>89401-566</td><td>for various applications</td></tr><tr><td>2,5-dihydroxybenzoic acid, 99%</td><td>Fisher Scientific</td><td>AC165200050</td><td>for MALDI</td></tr><tr><td>25 mL disposable serological pipets</td><td>VWR</td><td>89130-900</td><td>for cell culture</td></tr><tr><td>2-Mercaptoethanol, 50 mM</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>31350010</td><td>for cell culture</td></tr><tr><td>5 mL disposable serological pipets</td><td>VWR</td><td>89130-896</td><td>for cell culture</td></tr><tr><td>50 mL centrifuge tubes</td><td>VWR</td><td>89039-658</td><td>for various applications</td></tr><tr><td>75 cm2 culture flask</td><td>Fisher Scientific</td><td>13-680-65</td><td>for cell culture</td></tr><tr><td>75 mL reaction vessel</td><td>Protein Technologies</td><td>3000005</td><td>for peptide synthesis</td></tr><tr><td>96-wells cell culture plate</td><td>VWR</td><td>40101-346</td><td>for MTS assay</td></tr><tr><td>Acetonitrile, HPLC grade</td><td>Fisher Scientific</td><td>A998SK-4</td><td>for HPLC purification</td></tr><tr><td>Borosilicate glass, 1 dram</td><td>VWR</td><td>66011-041</td><td>for PAM synthesis</td></tr><tr><td>Borosillicate glass pipet, Long tips</td><td>VWR</td><td>14673-043</td><td>for various applications</td></tr><tr><td>Coverslip, 0.16-0.19 mm, 22 x 22 mm</td><td>Fisher Scientific</td><td>12-542B</td><td>for confocal microscopy</td></tr><tr><td>Cy5 amine</td><td>Abcam</td><td>ab146463</td><td>for peptide conjugation</td></tr><tr><td>Diethyl ether, ACS grade</td><td>Fisher Scientific</td><td>E138-1</td><td>for peptide precipitation</td></tr><tr><td>Disposable syringes, 20 mL</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-817-54</td><td>for HPLC purification</td></tr><tr><td>Double neubauer ruled hemocytometer</td><td>VWR</td><td>63510-13</td><td>for cell counting</td></tr><tr><td>DSPE-PEG(2000) amine</td><td>Avanti</td><td>880128P</td><td>for peptide conjugation</td></tr><tr><td>DSPE-PEG(2000) maleimide</td><td>Avanti</td><td>880126P</td><td>for peptide conjugation</td></tr><tr><td>DSPE-PEG(2000)-NHS ester&amp;nbsp;</td><td>Nanocs</td><td>PG2-DSNS-10K</td><td>for conjugation to Cy5</td></tr><tr><td>Dulbecco&#039;s modified eagle medium-high glucose</td><td>Sigma Aldrich</td><td>D5796-500ML</td><td>for cell culture</td></tr><tr><td>Fetal bovine serum, qualified, heat inactivated</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>10438026</td><td>for cell culture</td></tr><tr><td>Fmoc-L-Ala-OH /HBTU</td><td>Protein Technologies</td><td>PS3-H5-A</td><td>for peptide synthesis</td></tr><tr><td>Fmoc-L-Arg(Pbf)-OH /HBTU</td><td>Protein Technologies</td><td>PS3-H5-RBF</td><td>for peptide synthesis</td></tr><tr><td>Fmoc-L-Asn(Trt)-OH /HBTU</td><td>Protein Technologies</td><td>PS3-H5-NT</td><td>for peptide synthesis</td></tr><tr><td>Fmoc-L-Cys(Trt)-OH /HBTU</td><td>Protein Technologies</td><td>PS3-H5-CT</td><td>for peptide synthesis</td></tr><tr><td>Fmoc-L-Gln(Trt)-OH /HBTU</td><td>Protein Technologies</td><td>PS3-H5-QT</td><td>for peptide synthesis</td></tr><tr><td>Fmoc-L-Ile-OH /HBTU</td><td>Protein Technologies</td><td>PS3-H5-I</td><td>for peptide synthesis</td></tr><tr><td>Fmoc-L-Leu-OH /HBTU</td><td>Protein Technologies</td><td>PS3-H5-L</td><td>for peptide synthesis</td></tr><tr><td>Fmoc-L-Lys(Boc)-OH /HBTU</td><td>Protein Technologies</td><td>PS3-H5-KBC</td><td>for peptide synthesis</td></tr><tr><td>Fmoc-L-Phe-OH /HBTU</td><td>Protein Technologies</td><td>PS3-H5-F</td><td>for peptide synthesis</td></tr><tr><td>Fmoc-L-Ser(tBu)-OH /HBTU</td><td>Protein Technologies</td><td>PS3-H5-SB</td><td>for peptide synthesis</td></tr><tr><td>Fmoc-L-Thr(tBu)-OH /HBTU</td><td>Protein Technologies</td><td>PS3-H5-TB</td><td>for peptide synthesis</td></tr><tr><td>Fmoc-L-Tyr(tBu)-OH /HBTU</td><td>Protein Technologies</td><td>PS3-H5-YB</td><td>for peptide synthesis</td></tr><tr><td>Fmoc-L-Val-OH /HBTU</td><td>Protein Technologies</td><td>PS3-H5-V</td><td>for peptide synthesis</td></tr><tr><td>Fmoc-Lys(Boc)-wang resin, 100-200 mesh</td><td>Novabiochem</td><td>856013</td><td>for peptide synthesis</td></tr><tr><td>Formic acid, optima LC/MS grade</td><td>Fisher Scientific</td><td>A117-50</td><td>for HPLC purification</td></tr><tr><td>Glycerol</td><td>VWR</td><td>M152-1L</td><td>for confocal microscopy</td></tr><tr><td>Hand tally counter</td><td>Fisher Scientific</td><td>S90189</td><td>for cell counting</td></tr><tr><td>Magnetic stir bars, egg-shaped</td><td>VWR</td><td>58949-006</td><td>for peptide conjugation</td></tr><tr><td>Methanol, ACS certified</td><td>Fisher Scientific</td><td>A412-4</td><td>for PAM synthesis</td></tr><tr><td>MTS cell proliferation colorimetric assay kit</td><td>VWR</td><td>10191-104</td><td>for MTS assay</td></tr><tr><td>N,N-Dimethylformamide, sequencing grade</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP1160-4</td><td>for peptide synthesis</td></tr><tr><td>N-Methylmorpholine</td><td>Protein Technologies</td><td>S-1L-NMM</td><td>for peptide synthesis</td></tr><tr><td>Paraformaldehyde</td><td>Fisher Scientific</td><td>AC416780250</td><td>for fixing cells</td></tr><tr><td>PBS, pH 7.4</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>10010049</td><td>for various applications</td></tr><tr><td>Penicillin/streptomycin, 10,000 U/mL</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>15140122</td><td>for cell culture</td></tr><tr><td>Peptide synthesis vessel, 25 mL&amp;nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td>CG186011</td><td>for peptide synthesis</td></tr><tr><td>Phosphotungstic acid&amp;nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td>A248-25</td><td>for TEM</td></tr><tr><td>Piperidine</td><td>Spectrum</td><td>P1146-2.5LTGL</td><td>for peptide synthesis</td></tr><tr><td>Plain glass microscope slide 75 x 25 mm</td><td>Fisher Scientific</td><td>12-550-A3</td><td>for confocal microscopy</td></tr><tr><td>Reagent reservoirs, sterile&amp;nbsp;</td><td>VWR</td><td>95128093</td><td>for cell culture</td></tr><tr><td>Self-closing tweezer</td><td>TedPella</td><td>515</td><td>for TEM</td></tr><tr><td>TEM support film</td><td>TedPella</td><td>01814F</td><td>for TEM</td></tr><tr><td>Trifluoroacetic acid&amp;nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP618-500</td><td>for peptide cleavage and HPLC purification</td></tr><tr><td>Triisopropylsilane</td><td>VWR</td><td>TCT1533-5ml</td><td>for peptide cleavage</td></tr><tr><td>Trypan blue solution, 0.4%</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>15250061</td><td>for cell counting</td></tr><tr><td>Tweezer, general purpose-serrated</td><td>VWR</td><td>231-SA-SE</td><td>for confocal microscopy</td></tr><tr><td>WEHI-274.1</td><td>ATCC</td><td>ATCC&amp;nbsp;CRL-1679</td><td>murine monocyte</td></tr><tr><td>automated benchtop peptide synthesizer</td><td>Protein Technologies</td><td></td><td>PS3 Benchtop Peptide Synthesizer</td></tr><tr><td>&amp;alpha;- cyano- 4- hydroxycinnamic acid, 99%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>476870-2G</td><td>for MALDI</td></tr></tbody></table>

synthesis of monocyte-targeting peptide amphiphile micelles for imaging of atherosclerosis

L'aterosclerosi è un contributore importante alla malattia cardiovascolare, la principale causa di morte nel mondo, che sostiene 17,3 milioni di vite ogni anno. L'aterosclerosi è anche la principale causa di morte improvvisa e l'infarto miocardico, istigato da placche instabili che si rompono e occludono il vaso sanguigno senza avviso. Modalità di formazione immagine corrente non può distinguere tra placche stabili e instabili che rottura. Micelle di peptide anfifili (PAMs) possono ovviare a questo inconveniente come possono essere modificati con una varietà di molecole che si legano specificamente a tessuto malato di targeting. I monociti sono stati indicati per essere marker precoce di aterosclerosi, mentre il grande accumulo di monociti è associato con le piastre alla rottura incline. Quindi, nanoparticelle che possono mirare monociti possono essere utilizzate per discriminare le diverse fasi di aterosclerosi. A tal fine, qui, descriviamo un protocollo per la preparazione di monocito-targeting PAMs (monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) PAMs). MCP-1 PAMs sono auto-assemblate attraverso sintesi in condizioni blande di forma nanoparticelle di 15 nm di diametro con vicino neutro carica superficiale. In vitro, PAMs sono state trovate per essere biocompatibile e aveva una legame ad alta affinità per i monociti. I metodi descritti nel presente documento mostrano la promessa per una vasta gamma di applicazioni nell'aterosclerosi, nonché altre malattie infiammatorie.

Preparazione di MCP-1 PAM Il motivo di CCR2-legante (residui, 13-35) della proteina di MCP-1 [YNFTNRKISVQRLASYRRITSSK] o strapazzato peptide [YNSLVFRIRNSTQRKYRASIST] è stato modificato mediante l'aggiunta di un residuo di cisteina su N-terminale. Il peptide di MCP-1 è stato sintetizzato da un metodo di fase solida Fmoc-mediata utilizzando un sintetizzatore di peptidi automatizzato. Il peptide grezzo è stato purificato mediante HPLC in fase inversa su una colonna C8 a 50 ° C, con 0,1% TFA in miscele acqua/acetonitrile e caratterizzata dalla spettrometria di massa MALDI (Figura 1). Il peptide contenente cisteina è stato coniugato sul DSPE-PEG2000-maleimide cedere coniugati (2000)-peptide DSPE-PEG tramite un sollevatore thioether. Dopo 24 h a temperatura ambiente, il prodotto grezzo è stato purificato mediante HPLC (Figura 2). DSPE-PEG (2000)-Cy5 è stato sintetizzato utilizzando una reazione di estere NHS. Monocito-targeting PAMs co-montato con DSPE-PEG (2000)-MCP-1 e DSPE-PEG (2000)-Cy5 furono fabbricati da sciogliere in metanolo, che è stato poi evaporato da N2, e la pellicola risultante è stata essiccata sotto vuoto durante la notte e self-assembled in acqua o PBS con le interazioni idrofobiche dei "gruppi di coda" alla forma PAMs MCP-1.
Caratterizzazione di MCP-1 PAM Liste di distribuzione dati e immagini TEM di monocito-targeting PAMs ha mostrato ben dispersi, sferica nanoparticle di 15,3 ± 2,0 nm di diametro (Figura 3 e tabella 1). MCP-1 PAMs sia strapazzate PAMs hanno mostrato un lieve zeta positivo potenziale di 12,1 ± 3.1 mV e 13,7 ± 1,9 mV, rispettivamente (tabella 1). CD ha mostrato che l'incorporazione del peptide MCP-1 all'interno della micella migliorato la struttura secondaria (tabella 2, MCP-1 PAMs: 46,2 ± 0,9% β-foglio, 53,1 ± 1,4% bobina casuale e gratuito MCP1: 34,2 ± 3,5% β-foglio, bobina casuale di 65,8 ± 3,5%).
In Vitro Analisi di MCP-1 PAM In vitro un grippaggio del monocito e biocompatibilità di PAMs MCP-1 sono stati osservati al microscopio confocale. I monociti del mouse sono stati incubati con aumento delle concentrazioni di MCP-1, MCP-1 PAM, peptide uova strapazzato e uova strapazzate PAM per 72 h, e le cellule sono state trovate per essere praticabile e biocompatibile fino a 100 µM (Figura 4). Inoltre, microscopia confocal ha mostrato associazione specifica dei monociti di MCP-1 PAMs rispetto alle uova strapazzate PAMs (Figura 5).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56625/56625fig1.jpg"> Figura 1 : Cromatogramma HPLC a 220 nm (lunghezza d'onda di legami peptidici) e 254 nm (lunghezza d'onda di tirosina) del peptide di MCP-1 (A) e uova strapazzato peptide (B) (Boxed picco a 7,4 min). Spettro di massa MALDI-TOF del peptide di MCP-1 (C) e uova strapazzato peptide (D) ad una distanza di 500-5.000 Da mostrando il picco per [M + H]+ a m/z 2.888 (2.890 previsto). <a href="//cloudflare-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56625/56625fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56625/56625fig2.jpg"> Figura 2: Cromatogramma HPLC a 220 nm (lunghezza d'onda di legami peptidici) e 254 nm (lunghezza d'onda di tirosina) di DSPE-PEG (2000)-MCP-1 (A) e DSPE-PEG (2000)-uova strapazzate (B). (Picco boxed a 16,9 min). (C) MALDI-TOF di massa spettro di DSPE-PEG (2000)-MCP-1 ad una distanza di 1.000-10.000 Da mostrando le cime per [M + H]+ a m/z 2.888 (2.890 previsto) per MCP-1 e m/z 5.758 (5.760 previsto) per DSPE-PEG (2000)-MCP-1. Spettro di DSPE-PEG (2000) di massa MALDI-TOF (D)-uova strapazzate in una gamma di 1.000-10.000 Da mostrando le cime per [M + H]+ a m/z 2.887 (2.890 previsto) per peptide strapazzato e m/z 5.761 (5.760 previsto) per DSPE-PEG-uova strapazzate. <a href="//cloudflare-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56625/56625fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56625/56625fig3.jpg"> Figura 3 : Immagini TEM del PAM di MCP-1 (A) e uova strapazzate PAM (B). Barra della scala = 100 nm. Distribuzione di dimensione medio numerico del PAM di MCP-1 (C) e uova strapazzate PAM via DLS (D). Dati sono media ± S.D. (n = 3). (E) analisi di CD di MCP-1 e peptidi strapazzate e PAMs (n = 3). <a href="//cloudflare-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56625/56625fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56625/56625fig4.jpg"> Figura 4 : In vitro l'attuabilità dei monociti murini WEHI 274.1 dopo 72 h esposizione di MCP-1 peptide, PAM di MCP-1, peptide di uova strapazzato e strapazzate tratteresti Dati sono media ± S.D. (n = 6). <a href="//cloudflare-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56625/56625fig4large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56625/56625fig5.jpg"> Figura 5: Immagini CLSM del PAM di MCP-1 (A) e uova strapazzate PAM (B) incorporata con 10 mol % PA Cy5 (rosso) incubate con WEHI 274.1 per 1 h. barra della scala = 20 µm. <a href="//cloudflare-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56625/56625fig5large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>PAMs</td>
			<td>Diametro numero-Ave (nm)</td>
			<td>PDI</td>
			<td>Potenziale Zeta (mV)</td>
		</tr>
<tr>
<td>MCP-1</td>
			<td>15.3 ± 2.0</td>
			<td>0,119 ± 0,006</td>
			<td>12,1 ± 3.1</td>
		</tr>
<tr>
<td>Uova strapazzate</td>
			<td>16.9 ± 1.4</td>
			<td>0,232 ± 0,019</td>
			<td>13,7 ± 1,9</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="4">Misurata in tampone PBS. I dati sono espressi come media ± SD</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabella 1: Dimensioni, polidispersità e potenziale zeta di PAMs.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td></td>
			<td>a-Helix (%)</td>
			<td>b-foglio (%)</td>
			<td>Bobina casuale (%)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Peptide di MCP-1</td>
			<td>± 0.0 0.0</td>
			<td>36,2 ± 2.2</td>
			<td>63,8 ± 1,8</td>
		</tr>
<tr>
<td>PAM DI MCP-1</td>
			<td>± 0,7 0,6</td>
			<td>46.2 ± 0,9</td>
			<td>53,1 ± 1.4</td>
		</tr>
<tr>
<td>Uova strapazzate peptide</td>
			<td>± 0.0 0.0</td>
			<td>43,7 ± 2.1</td>
			<td>56,3 ± 3.5</td>
		</tr>
<tr>
<td>Uova strapazzate PAM</td>
			<td>± 0.0 0.0</td>
			<td>60,7 ± 0,2</td>
			<td>39,3 ± 0,2</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabella 2: Composizione di struttura secondaria di peptidi e PAMs.

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

Questo articolo presenta un metodo che coinvolge la sintesi e la caratterizzazione delle micelle di amphiphile peptide monocito-targeting e le corrispondenti saggi per verificare la biocompatibilità e capacità la micella di associare ai monociti.

Sintesi del monocito-targeting Peptide Amphiphile micelle per l'Imaging di aterosclerosi

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

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Universidad San Sebastian

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JoVE Journal

Bioengineering

7.2K Views.  University of Southern California. Questo articolo presenta un metodo che coinvolge la sintesi e la caratterizzazione delle micelle di amphiphile peptide monocito-targeting e le corrispondenti saggi per verificare la biocompatibilità e capacità la micella di associare ai monociti.

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Polymalic Acid-based Nano Biopolymers for Targeting of Multiple Tumor Markers: An Opportunity for Personalized Medicine?

Tumors with similar grade and morphology often respond differently to the same treatment because of variations in molecular profiling. To account for this diversity, personalized medicine is developed for silencing malignancy associated genes. Nano drugs fit these needs by targeting tumor and delivering antisense oligonucleotides for silencing of genes. As drugs for the treatment are often administered repeatedly, absence of toxicity and negligible immune response are desirable. In the example presented here, a nano medicine is synthesized from the biodegradable, non-toxic and non-immunogenic platform polymalic acid by controlled chemical ligation of antisense oligonucleotides and tumor targeting molecules. The synthesis and treatment is exemplified for human Her2-positive breast cancer using an experimental mouse model. The case can be translated towards synthesis and treatment of other tumors.

An example of a nano drug based on polymalic acid is presented towards the rational design of personalized medicine that is applicable to cancer. It describes the synthesis of a nano drug to treat Her2-positive human breast cancer in a nude mouse.

A base di acido Polymalic Nano biopolimeri per il targeting di più marcatori tumorali: un&#39;opportunità per la medicina personalizzata?

Tumors with similar grade and morphology often respond differently to the same treatment because of variations in molecular profiling. To account for this ...

Ricerca

Chimica

A Facile and Efficient Approach for the Production of Reversible Disulfide Cross-linked Micelles

Nanomedicine is an emerging form of therapy that harnesses the unique properties of particles that are nanometers in scale for biomedical application. Improving drug delivery to maximize therapeutic outcomes and to reduce drug-associated side effects are some of the cornerstones of present-day nanomedicine. Nanoparticles in particular have found a wide application in cancer treatment. Nanoparticles that offer a high degree of flexibility in design, application, and production based on the tumor microenvironment are projected to be more effective with rapid translation into clinical practice. The polymeric micellar nano-carrier is a popular choice for drug delivery applications.
In this article, we describe a simple and effective protocol for synthesizing drug-loaded, disulfide cross-linked micelles based on the self-assembly of a well-defined amphiphilic linear-dendritic copolymer (telodendrimer, TD). TD is composed of polyethylene glycol (PEG) as the hydrophilic segment and a thiolated cholic acid cluster as the core-forming hydrophobic moiety attached stepwise to an amine-terminated PEG using solution-based peptide chemistry. Chemotherapy drugs, such as paclitaxel (PTX), can be loaded using a standard solvent evaporation method. The O2-mediated oxidation was previously utilized to form intra-micellar disulfide cross-links from free thiol groups on the TDs. However, the reaction was slow and not feasible for large-scale production. Recently, an H2O2-mediated oxidation method was explored as a more feasible and efficient approach, and it was 96 times faster than the previously reported method. Using this approach, 50 g of PTX-loaded, disulfide cross-linked nanoparticles have been successfully produced with narrow particle size distribution and high drug loading efficiency. The stability of the resulting micelle solution is analyzed using disrupting conditions such as co-incubation with a detergent, sodium dodecyl sulfate, with or without a reducing agent. The drug-loaded, disulfide cross-linked micelles demonstrated less hemolytic activity when compared to their non-cross-linked counterparts.

To deliver cancer drugs to tumor sites with high specificity and reduced side effects, new methods based on nanoparticles are required. Here, we describe disulfide cross-linked micelles that can be easily prepared by hydrogen peroxide-mediated oxidation and are able to dissociate efficiently under a reducing tumor environment to release payloads.

Un approccio Facile ed efficiente per la produzione di micelle reversibile Disulfide Croce-linked

Nanomedicine is an emerging form of therapy that harnesses the unique properties of particles that are nanometers in scale for biomedical application. ...

Biochimica

MR Molecular Imaging of Prostate Cancer with a Small Molecular CLT1 Peptide Targeted Contrast Agent

Tumor extracellular matrix has abundance of cancer related proteins that can be used as biomarkers for cancer molecular imaging. In this work, we demonstrated effective MR cancer molecular imaging with a small molecular peptide targeted Gd-DOTA monoamide complex as a targeted MRI contrast agent specific to clotted plasma proteins in tumor stroma. We performed the experiment of evaluating the effectiveness of the agent for non-invasive detection of prostate tumor with MRI in a mouse orthotopic PC-3 prostate cancer model. The targeted contrast agent was effective to produce significant tumor contrast enhancement at a low dose of 0.03 mmol Gd/kg. The peptide targeted MRI contrast agent is promising for MR molecular imaging of prostate tumor.

To demonstrate MR cancer molecular imaging with a small peptide targeted MRI contrast agent specific to clotted plasma proteins in tumor stroma in a mouse prostate cancer model.

MR Imaging Molecolare del cancro alla prostata con un piccolo Molecular CLT1 Peptide mirato di contrasto agente

Tumor extracellular  matrix has abundance of cancer related proteins that can be used as biomarkers  for cancer molecular imaging. In this work,  we ...

Medicina

Synthesis and Characterization of 1,2-Dithiolane Modified Self-Assembling Peptides

This report focuses on the synthesis of an N-terminus 1,2-dithiolane modified self-assembling peptide and the characterization of the resulting self-assembled supramolecular structures. The synthetic route takes advantage of solid-phase peptide synthesis with the on-resin coupling of the dithiolane precursor molecule, 3-(acetylthio)-2-(acetylthiomethyl)propanoic acid, and the microwave-assisted thioacetate deprotection of the peptide N-terminus before final cleavage from the resin to yield the 1,2-dithiolane modified peptide. After the high-performance liquid chromatography (HPLC) purification of the 1,2-dithiolane peptide, derived from the nucleating core of the A&#946; peptide associated with Alzheimer&#39;s disease, the peptide is shown to self-assemble into cross-&#946; amyloid fibers. Protocols to characterize the amyloid fibers by Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), circular dichroism spectroscopy (CD) and transmission electron microscopy (TEM) are presented. The methods of N-terminal modification with a 1,2-dithiolane moiety to well-characterized self-assembling peptides can now be explored as model systems to develop post-assembly modification strategies and explore dynamic covalent chemistry on supramolecular peptide nanofiber surfaces.

A protocol for the synthesis of a 1,2-dithiolane modified peptide and the characterization of the supramolecular structures resulting from the peptide self-assembly.

Sintesi e caratterizzazione di 1,2-Dithiolane per volta peptidi autoassemblanti

This report focuses on the synthesis of an N-terminus 1,2-dithiolane modified self-assembling peptide and the characterization of the resulting ...

Preparation and Photoacoustic Analysis of Cellular Vehicles Containing Gold Nanorods

Gold nanorods are attractive for a range of biomedical applications, such as the photothermal ablation and the photoacoustic imaging of cancer, thanks to their intense optical absorbance in the near-infrared window, low cytotoxicity and potential to home into tumors. However, their delivery to tumors still remains an issue. An innovative approach consists of the exploitation of the tropism of tumor-associated macrophages that may be loaded with gold nanorods in vitro. Here, we describe the preparation and the photoacoustic inspection of cellular vehicles containing gold nanorods. PEGylated gold nanorods are modified with quaternary ammonium compounds, in order to achieve a cationic profile. On contact with murine macrophages in ordinary Petri dishes, these particles are found to undergo massive uptake into endocytic vesicles. Then these cells are embedded in biopolymeric hydrogels, which are used to verify that the stability of photoacoustic conversion of the particles is retained in their inclusion into cellular vehicles. We are confident that these results may provide new inspiration for the development of novel strategies to deliver plasmonic particles to tumors.

We show the preparation and address the feasibility of cellular vehicles containing gold nanorods for the photoacoustic imaging of cancer.

Preparazione e fotoacustico Analisi dei veicoli cellulari contenenti oro Nanorods

Gold nanorods are attractive for a range of biomedical applications, such as the photothermal ablation and the photoacoustic imaging of cancer, thanks to ...

Bioingegneria

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

A fast and reproducible microwave-driven protocol has been developed for the synthesis of neridronate-functionalized nanoparticles. Starting from the synthesis of hydrophobic nanoparticles, our method is based on an adaptation from thermal decomposition method to microwave driven synthesis. The new methodology produces a decrease in the reaction times in comparison with traditional procedures. Moreover, the use of the microwave technology increases the reproducibility of the reactions, something important from the point of view of clinical applications. The novelty of this iron oxide nanoparticle is the attachment of Neridronate. The use of this molecule leads a bisphosphonate moiety towards the outside of the nanoparticle that provides Ca2+ binding properties in vitro and selective accumulation in vivo in the atheroma plaque. The protocol allows the synthesis and plaque detection in about 3 hr since the initial synthesis from organic precursors. Their accumulation in the atherosclerotic area in less than 1 hr provides a contrast agent particularly suitable for clinical applications.

Microwave technology enables extremely fast synthesis of iron oxide nanoparticles for atherosclerosis plaque characterization. The use of an aminobisphosphonate in the external side of the nanoparticle provides a fast accumulation in the atherosclerotic area.

Forno a microonde-driven sintesi di ossido di ferro Nanoparticelle per il rilevamento rapido di aterosclerosi

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

Initial Evaluation of Antibody-conjugates Modified with Viral-derived Peptides for Increasing Cellular Accumulation and Improving Tumor Targeting

Antibody-conjugates (ACs) modified with virus-derived peptides are a potentially powerful class of tumor cell delivery agents for molecular payloads used in cancer treatment and imaging due to increased cellular accumulation over current ACs. During early AC in vitro development, fluorescence techniques and radioimmunoassays are sufficient for determining intracellular localization, accumulation efficiency, and target cell specificity. Currently, there is no consensus on standardized methods for preparing cells for evaluating AC intracellular accumulation and localization. The initial testing of ACs modified with virus-derived peptides is critical especially if several candidates have been constructed. Determining intracellular accumulation by fluorescence can be affected by background signal from ACs at the cell surface and complicate the interpretation of accumulation. For radioimmunoassays, typically treated cells are fractionated and the radioactivity in different cell compartments measured. However, cell lysis varies from cell to cell and often nuclear and cytoplasmic compartments are not adequately isolated. This can produce misleading data on payload delivery properties. The intravenous injection of radiolabeled virus-derived peptide-modified ACs in tumor bearing mice followed by radionuclide imaging is a powerful method for determining tumor targeting and payload delivery properties at the in vivo phase of development. However, this is a relatively recent advancement and few groups have evaluated virus-derived peptide-modified ACs in this manner. We describe the processing of treated cells to more accurately evaluate virus-derived peptide-modified AC accumulation when using confocal microscopy and radioimmunoassays. Specifically, a method for trypsinizing cells to remove cell surface bound ACs. We also provide a method for improving cellular fractionation. Lastly, this protocol provides an in vivo method using positron emission tomography (PET) for evaluating initial tumor targeting properties in tumor-bearing mice. We use the radioisotope 64Cu (t1/2 = 12.7 h) as an example payload in this protocol.

Viral-derived peptides coupled to antibody-conjugates (ACs) is an approach gaining momentum due to the potential of delivering molecular payloads with increased tumor cell accumulation. Utilizing common methods to evaluate peptide conjugation, AC and payload intracellular accumulation, and tumor targeting, this protocol helps researchers during the key initial development phases.

Valutazione iniziale di anticorpo-coniugati modificate con peptidi virali-derivati per accumulo cellulare di aumentare e migliorare il Targeting tumorale

Antibody-conjugates (ACs) modified with virus-derived peptides are a potentially powerful class of tumor cell delivery agents for molecular payloads used ...

Synthesis of Functionalized 10-nm Polymer-coated Gold Particles for Endothelium Targeting and Drug Delivery

Gold nanoparticles (AuNPs) have been used extensively in medical research due to their size, biocompatibility, and modifiable surface. Specific targeting and drug delivery are some of the applications of these AuNPs, but endothelial extracellular matrices&#39; defensive properties hamper particle uptake. To address this issue, we describe a synthesis method for ultrasmall gold nanoparticles to improve vascular delivery, with customizable functional groups and polymer lengths for further adjustments. The protocol yields 2.5 nm AuNPs that are capped with tetrakis(hydroxymethyl)phosphonium chloride (THPC). The replacement of THPC with hetero-functional polyethylene glycol (PEG) on the surface of the AuNP increases the hydrodynamic radius to 10.5 nm while providing various functional groups on the surface. The last part of the protocol includes an optional addition of a fluorophore to allow the AuNPs to be visualized under fluorescence to track nanoparticle uptake. Dialysis and lyophilization were used to purify and isolate the AuNPs. These fluorescent nanoparticles can be visualized in both in vitro and in vivo experiments due to the biocompatible PEG coating and fluorescent probes. Additionally, the size range of these nanoparticles render them an ideal candidate for probing the glycocalyx without disrupting normal vasculature function, which may lead to improved delivery and therapeutics.

We describe a method of synthesizing biocompatible 10-nm gold nanoparticles, functionalized by coating poly-ethylene glycol onto the surface. These particles can be used in vitro and in vivo for delivering therapeutics to nanoscale cellular and extracellular spaces that are difficult to access with conventional nanoparticle sizes.

Sintesi di particelle d'oro rivestite di polimeri 10-nm funzionalizzate per il Targeting di endotelio e Drug Delivery

Gold nanoparticles (AuNPs) have been used extensively in medical research due to their size, biocompatibility, and modifiable surface. Specific targeting ...

Quantification of Monocyte Transmigration and Foam Cell Formation from Individuals with Chronic Inflammatory Conditions

Coronary artery disease (CAD) is a leading cause of morbidity and mortality worldwide. Atherosclerosis, a leading cause of CAD, is initiated by the transmigration of innate immune monocytes to inflammatory sites of deposited lipid called fatty streaks, which are present in arterial walls of medium to large arteries. The key pathogenic feature of lesions at this early stage of atherosclerosis is the maturation of monocytes which migrate into arteries to form foam cells or lipid-laden macrophages. Considerable evidence supports the hypothesis that risk of atherosclerosis is increased by chronic inflammatory conditions accompanying diseases such as rheumatoid arthritis and HIV, as well as general ageing, and that this risk is predicted by monocyte activation. While mouse models provide a good platform to investigate the role of monocytes in atherogenesis in vivo, they require genetic alteration of natural cholesterol metabolism and drastic alteration of normal mouse diets, and have limited suitability for the study of atherogenic influences of human comorbid diseases. This motivated us to develop a human in vitro model to measure the atherogenic potential of monocytes isolated from individuals with defined disease states. Currently, human in vitro models are limiting in that they evaluate monocyte transmigration and foam cell formation in isolation. Here we describe a protocol in which monocytes isolated from patient blood transmigrate across human endothelial cells into a type 1 collagen matrix, and their propensity to mature into foam cells in the presence or absence of exogenous lipid is measured. The protocol has been validated for the use of human monocytes purified from individuals with HIV infection and elderly HIV uninfected individuals. This model is versatile and allows monocyte transmigration and foam cell formation to be evaluated using either microscopy or flow cytometry as well as allowing the assessment of atherogenic factors present in serum or plasma.

We describe a protocol to measure transmigration by monocytes across human endothelial monolayers and their subsequent maturation into foam cells. This provides a versatile method to assess the atherogenic properties of monocytes isolated from people with different disease conditions and to evaluate factors in blood which may enhance this propensity.

Quantificazione della trasmigrazione del monocito e formazione delle cellule della gomma piuma da individui con condizioni infiammatorie croniche

Coronary artery disease (CAD) is a leading cause of morbidity and mortality worldwide. Atherosclerosis, a leading cause of CAD, is initiated by the ...

Immunologia e infezioni

Preparation and Characterization of Targeted Microbubbles

Targeting of microbubbles (ultrasound contrast agents for molecular imaging) has been researched for more than two decades. However, methods of microbubble preparation and targeting ligand attachment are cumbersome, complicated, and lengthy. Therefore, there is a need to simplify the targeted microbubble preparation procedure to bring it closer to clinical translation. The purpose of this publication is to provide a detailed description and explanation of the steps necessary for targeted microbubble preparation, functional characterization and testing. A sequence of the optimized and simplified procedures is presented for two systems: a biotin-streptavidin targeting pair model, and a cyclic RGD peptide targeting the recombinant &#945;v&#946;3 protein, which is overexpressed on the endothelial lining of the tumor neovasculature.
Here, we show the following: covalent coupling of the targeting ligand to a lipid anchor, assessment of the reagent quality, and tests that confirm the successful completion of the reaction; preparation of the aqueous precursor medium containing microbubble shell components, followed by microbubble preparation via amalgamation; assessment of the efficacy of lipid transfer onto the microbubble stabilizer shell; adjustment of microbubble size distribution by flotation at normal gravity to remove larger microbubbles that might be detrimental for in vivo use; assessment of microbubble size distribution by electrozone sensing; evaluation of targeted binding of the microbubbles to receptor-coated surface in a static binding assay test (in an inverted dish); and evaluation of targeted binding of the microbubbles to receptor-coated surface in a parallel plate flow chamber test.

The goal of this protocol is to prepare, purify and characterize gas-filled microbubbles (targeted contrast agents for ultrasound molecular imaging). Two targeting systems are described: biotinylated bubbles adherent to streptavidin, and cyclic RGD peptide microbubbles that bind to &#945;v&#946;3, a known tumor neovasculature biomarker.