SDF-1α-키토산 덱스 트란 황산 나노 입자의 제조 및 특성
Summary
The objective of this protocol is to incorporate SDF-1α, a stem cell homing factor, into dextran sulfate-chitosan nanoparticles. The resultant particles are measured for their size and zeta potential, as well as the content, activity, and in vitro release rate of SDF-1α from the nanoparticles.
Abstract
Chitosan (CS) and dextran sulfate (DS) are charged polysaccharides (glycans), which form polyelectrolyte complex-based nanoparticles when mixed under appropriate conditions. The glycan nanoparticles are useful carriers for protein factors, which facilitate the in vivo delivery of the proteins and sustain their retention in the targeted tissue. The glycan polyelectrolyte complexes are also ideal for protein delivery, as the incorporation is carried out in aqueous solution, which reduces the likelihood of inactivation of the proteins. Proteins with a heparin-binding site adhere to dextran sulfate readily, and are, in turn, stabilized by the binding. These particles are also less inflammatory and toxic when delivered in vivo. In the protocol described below, SDF-1α (Stromal cell-derived factor-1α), a stem cell homing factor, is first mixed and incubated with dextran sulfate. Chitosan is added to the mixture to form polyelectrolyte complexes, followed by zinc sulfate to stabilize the complexes with zinc bridges. The resultant SDF-1α-DS-CS particles are measured for size (diameter) and surface charge (zeta potential). The amount of the incorporated SDF-1α is determined, followed by measurements of its in vitro release rate and its chemotactic activity in a particle-bound form.
Introduction
덱스 트란 황산 (DS)과 키토산 (CS)는 (DS)에 여러 대체 음으로 하전 된 황산 그룹과 폴리 사카 라이드, 또는 양전하 아민 그룹입니다 (CS를 탈 아세틸). 수용액에 혼합 할 때, 두 가지 다당류는 정전 기적 상호 작용을 통해 고분자 전해질 복합체를 형성한다. 얻어진 착물 수용액 (침전물)로부터 상분리한다 큰 응집체 또는 수분 산성 (콜로이드)의 소형 입자를 형성 할 수있다. 이러한 결과에 기여하는 구체적인 조건은 광범위하게 연구되어 왔으며, 최근의 리뷰에서 요약 한 상세히 도시되어있다. 이러한 조건 중에서, 수분 산성 입자를 제조하기위한 두 가지 기본적인 요구 반대로 대전 된 중합체는 1)이 크게 상이한 몰 질량을 가져야이고; 2) 비 화학량 론적 비율로 혼합 될 수있다. 이러한 조건에 의해 생성 된 전하 전하 중성 복합체 중합체 세그먼트를 허용중화는 분리 및 입자의 코어를 형성하고, 여분의 중합체는 외부 쉘을 형성하기 위해 하나한다. 이 프로토콜에 기재된 당쇄 입자는 폐 전달을 위해 의도되고, 음으로 하전 된 순으로 설계되고, 나노 사이즈의. 음극 표면 전하 입자 2,3의 세포 흡수의 가능성을 감소시킨다. 나노 사이즈의 입자는 원위기도 통로를 통해 용이하게한다. 이 목표를 달성하기 위해, 본 제조에 사용되는 DS의 양은 CS 초과 (중량비 3 : 1); 고 분자량은 DS (중량 평균 MW 500,000)와 저분자 CS (MW kDa의 범위 50-190, 75~85% 탈 아세틸)이 사용된다.
SDF-1α는 화성 활동을 통해 원점 복귀 기능을 발휘 줄기 세포 호밍 요인이다. SDF-1α는 원점과 골수 조혈 줄기 세포의 유지에 중요한 역할을하고 proge의 모집부상 수리 4,5의 말초 조직에 nitor 세포. SDF-1α는 단백질이 프로테아제 (CD26 / DPPIV) 불활로부터 보호, 헤파린 / 헤파 란 설페이트, 형태 다이머에 결합하고, 세포 표면 수용체를 통해 표적 세포와 상호 작용할 수 있도록 그 단백질 서열에 헤파린 결합 부위를 갖는다 6-8. DS는 헤파린 / 헤파 란 황산과 유사한 구조적 특성이있다; 따라서, DS에 대한 SDF-1α의 결합은 천연 고분자 리간드의 그것과 유사하다.
다음 프로토콜에서 우리는 SDF-1α-DS-CS 나노 입자의 제조 방법을 설명합니다. 절차는 이전에 9를 연구 된 제제 중 하나를 나타냅니다. 프로토콜은 원래 VEGF-DS-CS 나노 입자 (10)의 조사에서 적합하다. 소규모 제조 용이 동일한 스톡 용액 및 제조 조건으로 확장 할 수있는 기술된다. 제조 후, 입자 b를 특징Y는 크기, 제타 전위, SDF-1α 통합의 정도, 체외 방출 시간 및 통합 SDF-1α의 활동을 조사.
Protocol
Representative Results
Discussion
전술 한 바와 같이, DS-CS 나노 입자 폴리 음이온 (DS)과 폴리 양이온 (CS) 분자간 전하 중성화를 통해 형성된다. 전하 상호 작용은 분자 충돌시 쉽게 발생하기 때문에, 혼합 중에 중합체 용액 및 교반 속도의 농도는 생성 된 입자의 크기가 중요하다. 일반적인 경향은 더 DS 및 CS 솔루션 (15) 및 작은 입자의 높은 교반 속도 결과를 희석하고 있다는 것이다.
SDF-1α 글리 칸의 ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
HL671795, HL048743 및 HL108630 :이 작품은 NIH 보조금에 의해 지원되었다.
Materials
| Name | Company | Catalog number |
| Dextran sulfate | Fisher | BP1585-100 |
| Chitosan, low molecular weight | Sigma | 448869 |
| Zinc sulfate heptahydrate | Sigma | 204986 |
| D-Mannitol | Sigma | M9546 |
| UltraPure water | Invitrogen | 10977-023 |
| SDF-1α | Prepared according to reference 8. | |
| Syringe filter, PES membrane 0.22 um. | Millipore | SLGP033RS |
| Magnetic Micro Stirring Bars (2 x 7 mm) | Fisher | 14-513-63 |
| Glass vial Kit; SUN-SRi | Fisher | 14-823-182 |
| Delsa Nano C Particle Analyzer | Backman Coulter | |
| Eppendorf UVette Cuvets | Eppendorf | 952010069 |
| 4–20% Mini-PROTEAN TGX Gel | Bio-Rad | 456-1096 |
| GelCode Blue Safe Protein Stain | Fisher | PI-24592 |
| Molecular Imager VersaDoc MP 4000 System | BioRad | 170-8640 |
| Corning Transwell Permeable Supports | Corning | 3421 |
| Accuri C6 Flow Cytometer | BD Biosciences | |
| Dulbecco’s phosphate buffered saline | Sigma | D8537 |
| Pyrogent plus kit | Fisher | NC9753738 |
References
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