This work was financed through the Bristol Centre for Functional Nanomaterials, sponsored by the Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC grant code EP/G036780/1).

İnsan mezenkimal kök hücreler (hMSC) Bristol Southmead Hastanesi Araştırma Etik Kurulu kurallarına tam uygun (referans # 078/01) ve hasta onam alındıktan sonra total kalça protezi ameliyatı geçiren osteoartritik hastalarda proksimal femur kemik iliğinden hasat edildi. 1. Magnetoferritin sentezi ve saflaştırılması <ol><li> Genel açıklamalar <ol><li> metal ön oksidasyonunu kısıtlamak için nitrojen atmosferi altında 65 ° C sıcaklıkta bir yapışmalı, çift ceketli bir reaksiyon kabı içinde magnetoferritin sentezlenmesinde. Bir şırınga pompası kullanılarak tepkime kabına kapak erişim portu üzerinden metal tuz çözeltileri ve hidrojen peroksit enjekte edilir. </li><li> magnetoferritin Sentezden sonra, anyon değişim kromatografisi ile proteinin saflaştırmak boyut dışlamalı kromatografi, ardından Protein boşluğu içine alınmış nano-tanecikleri uzaklaştırmak için (bakınız bölüm 1.4), protein monomerleri izole edilmesi için (Bölüm 1.5 bakınız). deBir Bradford tahlili kullanılarak termine protein konsantrasyonu (bölüm 1.6 bakınız). </li></ol></li><li> Hazırlık sentez öncesinde <ol><li> Su içinde bir azot gazı silindirine bağlanmış bulunan bir tüp yerleştirmek streç film ile bir kanalın kilitleme ve yaklaşık 60 dakika boyunca nitrojen gazı geçirilerek, iyonsuzlaştırılmış suyun 500 ml oksilenlendirilmesi. </li><li> 65 ° C çift cidarlı reaksiyon kabına bağlı bir su banyosu ısıtın. yaklaşık 20 dakika boyunca bir tampon çözeltisi ile azot gazı geçirilmesi yolu ile kap ve oksilenlendirilmesi mühür, tepkime kabına, 50 mM 4- (2-hidroksietil) -1-piperazinetansülfonik asit (HEPES) tamponu (pH 8.6) 75 ml ilave edilir. Aynı zamanda, manyetik bir karıştırıcı kullanarak tampon çözeltisi ilave edin. </li><li> HEPES tampon çözeltisi oksijen alma sonra tampon azot gazı tedarik tüpü çıkar ve bu, bir nitrojen atmosferi korumak için kap içerisinde süspanse edin. 3 mg / m bir nihai konsantrasyon elde etmek için, apo-ferritin eklemel. Manyetik karıştırmaya devam edin, ancak köpürme meydana gelirse karıştırma hızını azaltmak. </li><li> deoksijene deiyonize su, 50 ml 0.19 g çözülerek kobalt sülfat heptahidrat bir 25 mM stok çözelti hazırlayın. </li><li> deoksijene deiyonize su, 100 ml 0.98 g çözülerek amonyum demir sülfat hekzahidrat solüsyonu 25 mM çözelti hazırlayın. </li><li> amonyum demir sülfat hekzahidrat solüsyonu 2.5 ml alın ve kobalt sülfat heptahidrat 2.5 ml ile değiştirin. </li><li> İlk deoksijene deiyonize su 9 ml (ağ / ağ% 30), bir hidrojen peroksit çözeltisi 965 ul ekleyerek ve daha sonra 99 ml için bu alt stokunun 1 ml ekleyerek deoksijene deiyonize su içinde hidrojen peroksit 8.33 mM&#39;lik çözelti hazırlayın deoksijene deiyonize su. </li></ol></li><li> Magnetoferritin sentezi <ol><li> s manyetik (aynı zamanda apo-ferritin çözeltisi içine demir-kobalt ön ve hidrojen peroksit hem de 10.1 ml enjektetirred), iki şırınga pompası kullanılarak / dakika 0.15 ml bir akış hızında (toplam hacim enjekte: 20.2 mi) eklendi. </li><li> Enjeksiyon süresi boyunca deiyonize su, 500 ml oksilenlendirilmesi. Not: reaksiyon kabının içerikleri yavaş yavaş reaksiyon ilerledikçe, koyu kahverengi bir renk kabul eder. </li><li> Kısaca, ilk enjeksiyondan tamamlanmasından önce, demir-kobalt ön ve taze deoksijene deiyonize su kullanarak hidrojen peroksit çözeltisi bir 100 ml hazırlanır. </li><li> demir-kobalt ve bir hidrojen peroksit taze hazırlanmış solüsyonları kullanılarak 1.3.1 tarif edilen enjeksiyon adımı tekrar edin. </li><li> Enjeksiyon süresi boyunca deiyonize su, 500 ml oksilenlendirilmesi ve 1.3.3 ve 1.3.4 tarif edildiği gibi devam edin. </li><li> üçüncü enjeksiyondan sonra, karıştırılarak 15 dakika boyunca olgunlaşmaya çözeltisi bırakın. </li><li> çözelti içinde serbest metal iyonlarının kenetlenmesi için tepkime kabına 1 M sodyum sitrat çözeltisi 1.5 ml ilave edilir. </li><li> reaksiyonundan çözüm çıkarın50 ml santrifüj tüplerine, 4,350 x g&#39;de 30 dakika boyunca santrifüj ve 0.22 um&#39;lik bir şırınga filtreden geçirilerek süpernatan geçmesi halinde damar. Bu aşamada, süzüldü üst fazı saflaştırma kadar 4 ° C &#39;de muhafaza edilebilir. </li></ol></li><li> İyon değişim kromatografisi <ol><li> 10 ml / dk bir akış oranında bir peristaltik pompa kullanılarak bir katyonik matris ihtiva eden bir kolon (20 cm uzunluğunda, 2.5 cm çapında) üzerine örnek yükleyin. </li><li> 10 ml / dk bir akış oranında bir gradyan pompası kullanılarak tamponu (50 mM tris (hidroksimetil) aminometan (TRIS) tamponu, pH 8.0) içinde çalışan yaklaşık olarak 100 ml kolon yıkayın. </li><li> 150, 500 ve 1000 mM son NaCl konsantrasyonu, her bir konsantrasyonu, 150 ml: protein elüt edilmesi için Tris tamponu içinde sodyum klorür (NaCl) artan konsantrasyonları ile 10 ml / dk bir sütun yıkayın. </li><li> Protein, 500 mM NaCl konsantrasyonunda elüte olur olarak, otomatik bir kısım toplayıcısı kullanılarak ve 50 ml&#39;lik kısımlar halinde, toplayın. NOT: İçiniyon değişim kromatografisi detaylı protokol daha önce yayınlanmış protokolleri danışın. 26 </li></ol></li><li> Ebat eksklüzyon kromatografı <ol><li> 4 ml hacim birimi tarafından takip edilen 15 ml santrifüj filtre ünitesi kullanılarak yaklaşık 2 ml&#39;lik bir hacme kadar magnetoferritin 150 ml konsantre edilir. Bu prosedürün detaylı bir protokol için santrifüj filtre ünitelerinin üreticinin talimatlarına (malzeme listesine bakınız) başvurun. </li><li> bir enjeksiyon döngüsü kullanılarak jel süzme sütunu üzerine konsantre edildi örnek yükleyin. </li><li> 1.3 ml / dakika bir akış hızında (150 mM NaCl ihtiva eden 50 mM Tris tamponu, pH 8.0) tampon maddesi ile sütunun yıkayın. </li><li> otomatik bir kısım toplayıcısı kullanılarak ve 6 ml fraksiyonlar toplanır. Protein monomerleri son Zehir. Bu noktada, arıtılmış, magnetoferritin Katyonikleştirme kadar 4 ° C &#39;de muhafaza edilebilir. Not: bir jel filtrasyon kolonu kullanılarak büyüklük dışlama kromatografisi ayrıntılı bir protokoldür bakınız için oncekiusly protokolleri yayınladı. 27 </li></ol></li><li> Protein konsantrasyonunun saptanması <ol><li> ticari olarak temin edilebilen bir at dalak ferritin kullanılarak 50 mM Tris tamponu içinde 0.06, 0.125, 0.25, 0.5 ve 1 mg / ml ferritin standartları hazırlayın. NOT: piyasada mevcut ferritin protein konsantrasyonu şişe belirtilmiştir. Değilse, bu bilgi için sağlayıcısına başvurun. </li><li> Çözeltinin rengi, yaklaşık 0.5 mg / ml standart renk aynı oluncaya kadar 50 mM Tris tamponu içinde bilinmeyen bir konsantrasyon magnetoferritin örnekleri seyreltilir. seyreltme faktörü bir yere not edin. </li><li> 96 gözlü bir levhanın gözleri içine üç kopya halinde her bir standart ve magnetoferritin örnek 10 ul ekle. </li><li> (Bradford tahlil reaktif ayrıntılar için malzemeler listesine bakın) her kuyuya hazır Bradford reaktifi 200 ul ekleyin. </li><li> 8 dakika süreyle oda sıcaklığında inkübe edin. </li><li> Kullanılarak λ = 595 nm absorbans ölçümübir mikroplaka okuyucu. </li><li> Protein konsantrasyonunun bir fonksiyonu olarak ferritin standartların ortalama absorbans Konu ve magnetoferritin numunenin konsantrasyonunu hesaplamak için doğrusal bir uyum eğim ve kesişme kullanın. NOT: hesaba standart eğrisine magnetoferritin örneği ayarlamak için kullanılan seyreltme faktörünü alın. </li></ol></li></ol> 2. Magnetoferritin Katyonikleştirme <ol><li> Genel açıklamalar Not: magnetoferritin Katyonikleştirme için, N, N-dimetil-1,3-propandiamin (DMPA) N- MF yüzeyinde aspartik ve glutamik asit kalıntısı elde etmek birleştirilmiştir - (3-dimetilaminopropil) - etilkarbodiimid hidroklorid (EDC) eklenmiştir. <ol><li> karıştırma altında oda sıcaklığında reaksiyonu yürütmek. Aşağıda verilen protokol, 5 ml (protein konsantrasyonu 2 mg / ml) &#39;in bir toplam hacim içinde magnetoferritin 10 mg Katyonikleştirme içindir. Ancak, yukarı veya aşağı ölçeklemeDMPA: EDC oranları tutarlı olarak tampon ve magnetoferritin çözeltisi hacimleri protein tutarak. </li><li> Katyonikleştirme reaksiyonu öncesinde, 50 mM NaCl içeren 50 mM fosfat tamponu (pH 7) içine magnetoferritin örnekleri dialyze. Bu Tris elüsyon tamponunu çıkarın ve Tris amin ve EDC ile aktive edilen karboksilik asit kalıntıları arasında, istenmeyen reaksiyonları önlemek için önemlidir. diyalizden sonra protein konsantrasyonu belirlemek ve / ml önce Katyonikleştirme 4 mg ayarlayın. </li></ol></li><li> Katyonikleştirme protokolü <ol><li> DMPA 374 mg tartılır ve 200 mM 2- (N-morfolino) etansülfonik asit (MES) tamponunda 2.5 ml içinde çözülür. </li><li> konsantre edildi (6 M) hidroklorik asit (HCI) kullanılarak çözelti, pH yaklaşık 7 ayarlayın. DİKKAT: Davlumbaz bu adımı gerçekleştirin, DMPA&#39;nın için asit ilavesi olarak toksik dumanlar bültenleri! </li><li> 4 mg / ml&#39;de magnetoferritin solüsyonu 2.5 ml (son yoğunlaştırmaMES trasyonu 100 mM, magnetoferritin nihai konsantrasyonu / ml toplam protein miktarı 10 mg), 2 mg olmasıdır. </li><li> Bir manyetik karıştırıcı ilave edin ve 2 saat dengelenmeye karıştırılır. </li><li> Dikkatle 1 M HCI kullanılarak pH değeri 5.0 çözelti ayarlayın. </li><li> DMPA / magnetoferritin çözeltisine EDC tozun 141 mg ekleyin. </li><li> 3.5 saat boyunca karıştırmaya devam edin. </li><li> Herhangi bir çökeltileri uzaklaştırmak için 0.22 um&#39;lik bir şırınga filtreden geçirilerek çözelti filtre. </li><li> Diyaliz tamponu yerine bir 12-14 kDa molekül ağırlığı kesmesi ile diyaliz tüp solüsyonu ilave edildi ve 4 ° C &#39;de 2 gün boyunca, 50 mM NaCl içeren 50 mM fosfat tamponu (pH 7) 4 L karşı diyaliz En az üç o dönemde kez. NOT: Bu noktada, katyonize magnetoferritin sonraki kullanıma kadar 4 ° C &#39;de muhafaza edilebilir. </li></ol></li></ol> Katyonize Magnetoferritin ile 3. İnsan Mezenkimal Kök Hücre Etiketleme <ol><li> Genel açıklamalar <ol><li&gt; 37 ° C ve% 5 karbondioksit atmosferinde sınıf II laminer akış dolapları ve nemlendirilmiş inkübatör kullanan tüm hücre kültürü gerçekleştirin. </li><li> 4 gün - tek tabakaları 175 cm 2 şişe ve her 3 doldurulan kültür ortamı, 20 ml kullanılarak kültür hücreleri. Kültür ortamı 1.000 mg / L glikoz,% 10 (h / h) cenin sığır serumu,% 1 (h / h), penisilin / streptomisin solüsyonu,% 1 ihtiva eden, Dulbecco Modifiye Eagle Ortamı (DMEM) oluşan (h / h) L alanil-L-glutamin çözeltisi ve 5 ng / taze takviye ml insan fibroblast büyüme faktörü. </li></ol></li><li> Katyonize magnetoferritin ile hMSC Manyetik etiketleme <ol><li> Tohum 150,000 25 cm2 şişelere hMSCs ve gece boyunca 37 ° C uygun bırakın. </li><li> Filtre 0.22 um&#39;lik bir şırınga filtreden geçirilerek katyonize magnetoferritin sterilize ve protein konsantrasyonu belirlenir. </li><li> steril koşullar tutulması, katyonize magnetoferri bir 0.5 uM çözelti hazırlamakfosfat, kalay tuz (PBS) tamponlu. kullanılana kadar steril bir kültürü kaputu şapkalı tutun. </li><li> Oda sıcaklığında 2 ml PBS ile kaplı hücreler yıkanır. </li><li> tabakalanmış hücrelere sterilize katyonize magnetoferritin çözeltisi 1 ml ilave edilir ve arzu edilen bir süre (1 dakika ile 1 saat) inkübe edilir. </li><li> tripsin / etilendiamintetraasetik asit (EDTA), 0.5 ml ilave edildikten ve 5 dakika için 37 ° C &#39;de enkübe edilerek hücreler PBS ile, ve daha sonra, hasat hücreleri yıkayın. </li><li> , Tripsin / EDTA inaktive 524 x g&#39;de 5 dakika boyunca 15 ml&#39;lik bir santrifüj tüpüne ve santrifüj çözelti aktarmak için kültür ortamı 1 ml ilave edilir. </li><li> Süpernatant atılır ve fetal sığır serumu ve PBS içinde 2 mM EDTA (w / v)% 0,5 oranında içeren, 0.5 ml hücre pelletini manyetik ayırma tamponu yeniden askıya. </li></ol></li><li> Manyetik Hücre Ayırma <ol><li> Çok standa mıknatıs takın ve mıknatıs manyetik ayırma sütun ekleyin. th bir ön ayırma filtresi yerleştirine sütunu. </li><li> ön ayırma filtresi manyetik ayırma tampon 0.5 ml yerleştirin ve filtre ve yıkama ve onları ıslak sütununda hem aracılığıyla çalışmasına izin verin. </li><li> sütununun altında bir 15 ml santrifüj tüpüne koyun. </li><li> manyetik ayırma kolonu filtre haznesinde hücre süspansiyonu, 0.5 ml ilave edilir. </li><li> hazne boşaldığında, manyetik ayırma tamponu, 0.5 ml ekleyin. </li><li> hazne boşaldığında, manyetik ayırma tamponu ilave 0.5 ml ekleyin. </li><li> Bir kez daha (1.5 mi olmalıdır yıkama için kullanılan manyetik ayırma tamponu toplam hacim) tekrarlayın. Bu yıkama adımı sütunu (non-manyetize hücre fraksiyonu) olmayan tüm mıknatıslanmış hücreleri ayrışır. </li><li> Mıknatıs sütunu çıkarmak ve yeni bir 15 ml&#39;lik santrifüj tüpüne koyun. Sütun deposunun filtresini çıkartınız. </li><li> hazneye manyetik ayırma tamponu 1 ml ilave edilir ve üretimi ile birlikte piston kullanılarak sütun üzerinden itme anındar. Bu santrifüj tüpüne (manyetize hücre fraksiyonu) halinde kolondan manyetize edilmiş hücreler çözülür. </li><li> Santrifüj 524 x g&#39;de 5 dakika boyunca her iki tüp. </li><li> Süpernatantı atın ve 0.3 ml PBS içinde hücre pelletleri yeniden askıya. </li><li> hemasitometre kullanarak her fraksiyon hücreler sayıların sayısını. </li><li> Manyetize edilmiş hücrelerin oranını tespit, E (%), aşağıdaki denklem kullanılarak: <img alt="denklem" src="/files/ftp_upload/54785/54785eq1.jpg" /> N (M) manyetize edilmiş fraksiyon ve n hücre sayısı olduğu (M + NM) manyetize olmayan manyetize fraksiyonlarda hücrelerin sayısı toplamıdır. </li></ol></li><li> Indüktif eşleşmiş plazma optik emisyon spektroskopisi kullanarak demir ölçümü için katyonize magnetoferritin ile etiketlenmiş hMSCs hazırlanması (ICP-OES) NOT: protokol diğer ICP-OES araçlar için adapte edilmesi gerekebilir. Yeniden danışmak tavsiye edilirmından kendiniz sorumlusunuz teknisyeni. <ol><li> x g&#39;de 524 5 dakika için bir hücre bilinen numarasını santrifüjleyin. </li><li> PBS Süpernatantı ve% 50 (h / h), nitrik asit, 0.25 ml ekleyin. </li><li> Vortex asitleştirilmiş hücre süspansiyonu karıştırın. </li><li> Gece boyunca oda sıcaklığında inkübe edin. </li><li> Her bir numune ve vorteks karışımına damıtık su 4.75 ml ilave edilir. </li><li> ICP-OES ile analiz edin. 28 </li><li> Hücresel demir içeriğinden bir değeri belirlemek için hücre sayısı ölçülen demir normalize edilecektir. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Gupta, A. K., Gupta, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+surface+engineering+of+iron+oxide+nanoparticles+for+biomedical+applications.">Synthesis and surface engineering of iron oxide nanoparticles for biomedical applications.</a> Biomaterials. 26 (18), 3995-4021 (2005).</li><li>Decuzzi, P., Ferrari, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+specific+and+non-specific+interactions+in+receptor-mediated+endocytosis+of+nanoparticles.">The role of specific and non-specific interactions in receptor-mediated endocytosis of nanoparticles.</a> Biomaterials. 28 (18), 2915-2922 (2007).</li><li>Cunningham, C. 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=Positive+contrast+magnetic+resonance+imaging+of+cells+labeled+with+magnetic+nanoparticles.">Positive contrast magnetic resonance imaging of cells labeled with magnetic nanoparticles.</a> Magn. Reson. Med. 53 (5), 999-1005 (2005).</li><li>Song, H. 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=Surface+modulation+of+magnetic+nanocrystals+in+the+development+of+highly+efficient+magnetic+resonance+probes+for+intracellular+labeling.">Surface modulation of magnetic nanocrystals in the development of highly efficient magnetic resonance probes for intracellular labeling.</a> J. Am. Chem. Soc. 127 (28), 9992-9993 (2005).</li><li>Daldrup-Link, H. 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=Targeting+of+hematopoietic+progenitor+cells+with+MR+contrast+agents.">Targeting of hematopoietic progenitor cells with MR contrast agents.</a> Radiology. 228 (3), 760-767 (2003).</li><li>Singh, N., Jenkins, G. J., Asadi, R., Doak, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Potential+toxicity+of+superparamagnetic+iron+oxide+nanoparticles+(SPION).">Potential toxicity of superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPION).</a> Nano Rev. 1, (2010).</li><li>Dodd, S. 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=Detection+of+single+mammalian+cells+by+high-resolution+magnetic+resonance+imaging.">Detection of single mammalian cells by high-resolution magnetic resonance imaging.</a> Biophys. J. 76 (1), 103-109 (1999).</li><li>Ahrens, E. T., Feili-Hariri, M., Xu, H., Genove, G., Morel, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Receptor-mediated+endocytosis+of+iron-oxide+particles+provides+efficient+labeling+of+dendritic+cells+for+in+vivo+MR+imaging.">Receptor-mediated endocytosis of iron-oxide particles provides efficient labeling of dendritic cells for in vivo MR imaging.</a> Magn. Reson. Med. 49 (6), 1006-1013 (2003).</li><li>Arbab, A. S., 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=Efficient+magnetic+cell+labeling+with+protamine+sulfate+complexed+to+ferumoxides+for+cellular+MRI.">Efficient magnetic cell labeling with protamine sulfate complexed to ferumoxides for cellular MRI.</a> Blood. 104 (4), 1217-1223 (2004).</li><li>Bulte, J. W. 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=Magnetodendrimers+allow+endosomal+magnetic+labeling+and+in+vivo+tracking+of+stem+cells.">Magnetodendrimers allow endosomal magnetic labeling and in vivo tracking of stem cells.</a> Nat. Biotechnol. 19 (12), 1141-1147 (2001).</li><li>Josephson, L., Tung, C. H., Moore, A., Weissleder, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-efficiency+intracellular+magnetic+labeling+with+novel+superparamagnetic-tat+peptide+conjugates.">High-efficiency intracellular magnetic labeling with novel superparamagnetic-tat peptide conjugates.</a> Bioconjugate Chem. 10 (2), 186-191 (1999).</li><li>Lewin, 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=Tat+peptide-derivatized+magnetic+nanoparticles+allow+in+vivo+tracking+and+recovery+of+progenitor+cells.">Tat peptide-derivatized magnetic nanoparticles allow in vivo tracking and recovery of progenitor cells.</a> Nat. Biotechnol. 18 (4), 410-414 (2000).</li><li>Hunter, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+hurdles+in+polyfectin+design+and+mechanistic+background+to+polycation+induced+cytotoxicity.">Molecular hurdles in polyfectin design and mechanistic background to polycation induced cytotoxicity.</a> Adv. Drug Delivery Rev. 58 (14), 1523-1531 (2006).</li><li>Montet-Abou, K., Montet, X., Weissleder, R., Josephson, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+internalization+of+magnetic+nanoparticles+using+transfection+agents.">Cell internalization of magnetic nanoparticles using transfection agents.</a> Mol. Imaging. 6 (1), 1-9 (2007).</li><li>Correia Carreira, ., S, , 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=Ultra-fast+stem+cell+labelling+using+cationised+magnetoferritin.">Ultra-fast stem cell labelling using cationised magnetoferritin.</a> Nanoscale. 8 (14), 7474-7483 (2016).</li><li>Meldrum, F. C., Heywood, B. R., Mann, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetoferritin:+in+vitro+synthesis+of+a+novel+magnetic+protein.">Magnetoferritin: in vitro synthesis of a novel magnetic protein.</a> Science. 257 (5069), 522-523 (1992).</li><li>Klem, M. 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=Synthetic+control+over+magnetic+moment+and+exchange+bias+in+all-oxide+materials+encapsulated+within+a+spherical+protein+cage.">Synthetic control over magnetic moment and exchange bias in all-oxide materials encapsulated within a spherical protein cage.</a> J. Am. Chem. Soc. 129 (1), 197-201 (2007).</li><li>Okuda, M., Eloi, J. C., Sarua, A., Jones, S. E. W., Schwarzacher, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energy+barrier+distribution+for+dispersed+mixed+oxide+magnetic+nanoparticles.">Energy barrier distribution for dispersed mixed oxide magnetic nanoparticles.</a> J. Appl. Phys. 111 (7), (2012).</li><li>Uchida, 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=A+human+ferritin+iron+oxide+nano-composite+magnetic+resonance+contrast+agent.">A human ferritin iron oxide nano-composite magnetic resonance contrast agent.</a> Magn. Reson. Med. 60 (5), 1073-1081 (2008).</li><li>Danon, D., Skutelsk E, M. a. r. i. k. o. v. s. Y., Goldstei, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+Cationized+Ferritin+as+a+Label+of+Negative+Charges+on+Cell+Surfaces.">Use of Cationized Ferritin as a Label of Negative Charges on Cell Surfaces.</a> J. Ultrastruc. Res. 38 (5-6), 500-510 (1972).</li><li>Valero, 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=Magnetic+Nanoparticles-Templated+Assembly+of+Protein+Subunits:+A+New+Platform+for+Carbohydrate-Based+MRI+Nanoprobes.">Magnetic Nanoparticles-Templated Assembly of Protein Subunits: A New Platform for Carbohydrate-Based MRI Nanoprobes.</a> J. Am. Chem. Soc. 133 (13), 4889-4895 (2011).</li><li>Zborowski, 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=Immunomagnetic+isolation+of+magnetoferritin-labeled+cells+in+a+modified+ferrograph.">Immunomagnetic isolation of magnetoferritin-labeled cells in a modified ferrograph.</a> Cytometry. 24 (3), 251-259 (1996).</li><li>Ikezoe, Y., 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=Growth+of+Giant+Two-Dimensional+Crystal+of+Protein+Molecules+from+a+Three-Phase+Contact+Line.">Growth of Giant Two-Dimensional Crystal of Protein Molecules from a Three-Phase Contact Line.</a> Langmuir. 24 (22), 12836-12841 (2008).</li><li>Uchida, 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=Targeting+of+cancer+cells+with+ferrimagnetic+ferritin+cage+nanoparticles.">Targeting of cancer cells with ferrimagnetic ferritin cage nanoparticles.</a> J. Am. Chem. Soc. 128 (51), 16626-16633 (2006).</li><li>Yamashita, 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=Selective+nanoscale+positioning+of+ferritin+and+nanoparticles+by+means+of+target-specific+peptides.">Selective nanoscale positioning of ferritin and nanoparticles by means of target-specific peptides.</a> Small. 2 (10), 1148-1152 (2006).</li><li>Williams, A., Frasca, V., Coligan, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=UNIT+8.2+Ion-Exchange+Chromatography.">UNIT 8.2 Ion-Exchange Chromatography.</a> Current Protocols in Protein Science. , (2001).</li><li>Hagel, L., et al., Coligan, J. 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=UNIT+8.3+Gel-Filtration+Chromatography.">UNIT 8.3 Gel-Filtration Chromatography.</a> Current Protocols in Protein Science. , (2001).</li><li>Hou, X., Jones, B. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inductively+coupled+plasma-optical+emission+spectrometry.">Inductively coupled plasma-optical emission spectrometry.</a> In Encyclopedia of Analytical Chemistry. Meyers, R.A. ed. , 1 (2000).</li><li>Correia Carreira, S., 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=Ultra-fast+stem+cell+labelling+using+cationised+magnetoferritin.">Ultra-fast stem cell labelling using cationised magnetoferritin.</a> Nanoscale. , (2016).</li><li>Simon, G. 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=T1+and+T2+relaxivity+of+intracellular+and+extracellular+USPIO+at+1.5+T+and+3T+clinical+MR+scanning.">T1 and T2 relaxivity of intracellular and extracellular USPIO at 1.5 T and 3T clinical MR scanning.</a> Eur. J. Radiol. 16 (3), 738-745 (2006).</li><li>Jubb, A. M., Allen, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vibrational+Spectroscopic+Characterization+of+Hematite,+Maghemite,+and+Magnetite+Thin+Films+Produced+by+Vapor+Deposition.">Vibrational Spectroscopic Characterization of Hematite, Maghemite, and Magnetite Thin Films Produced by Vapor Deposition.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. 2 (10), 2804-2812 (2010).</li><li>Wang, Z. W., 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=High-pressure+x-ray+diffraction+and+Raman+spectroscopic+studies+of+the+tetragonal+spinel+CoFe2O4.">High-pressure x-ray diffraction and Raman spectroscopic studies of the tetragonal spinel CoFe2O4.</a> Phys. Rev. B. 68 (9), (2003).</li><li>Wong, K. K., Douglas, T., Gider, S., Awschalom, D. D., Mann, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomimetic+synthesis+and+characterization+of+magnetic+proteins+(magnetoferritin).">Biomimetic synthesis and characterization of magnetic proteins (magnetoferritin).</a> Chem. Mater. 10 (1), 279-285 (1998).</li><li>Okuda, 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=Fe3O4+nanoparticles:+protein-mediated+crystalline+magnetic+superstructures.">Fe3O4 nanoparticles: protein-mediated crystalline magnetic superstructures.</a> Nanotechnology. 23 (41), 415601 (2012).</li><li>Perriman, A. W., C&#246;lfen, H., Hughes, R. W., Barrie, C. L., Mann, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solvent-Free+Protein+Liquids+and+Liquid+Crystals.">Solvent-Free Protein Liquids and Liquid Crystals.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 48 (34), 6242-6246 (2009).</li><li>Billotey, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=T-cell+homing+to+the+pancreas+in+autoimmune+mouse+models+of+diabetes:+in+vivo+MR+imaging.">T-cell homing to the pancreas in autoimmune mouse models of diabetes: in vivo MR imaging.</a> Radiology. 236 (2), 579-587 (2005).</li><li>Smirnov, 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=In+vivo+cellular+imaging+of+lymphocyte+trafficking+by+MRI:+a+tumor+model+approach+to+cell-based+anticancer+therapy.">In vivo cellular imaging of lymphocyte trafficking by MRI: a tumor model approach to cell-based anticancer therapy.</a> Magn. Reson. Med. 56 (3), 498-508 (2006).</li><li>Wilhelm, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+control+of+vascular+network+formation+with+magnetically+labeled+endothelial+progenitor+cells.">Magnetic control of vascular network formation with magnetically labeled endothelial progenitor cells.</a> Biomaterials. 28 (26), 3797-3806 (2007).</li><li>MacLean, I., Sanders, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cationized+ferritin+and+phosvitin+uptake+by+coated+vesicles+of+the+early+chick+embryo.">Cationized ferritin and phosvitin uptake by coated vesicles of the early chick embryo.</a> Anat. Embryol. 166 (3), 385-397 (1983).</li><li>Van Deurs, B., Nilausen, K., Faergeman, O., Meinertz, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coated+pits+and+pinocytosis+of+cationized+ferritin+in+human+skin+fibroblasts.">Coated pits and pinocytosis of cationized ferritin in human skin fibroblasts.</a> Eur. J. Cell Biol. 27 (2), 270-278 (1982).</li><li>Xing, R. 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=Characterization+and+cellular+uptake+of+platinum+anticancer+drugs+encapsulated+in+apoferritin.">Characterization and cellular uptake of platinum anticancer drugs encapsulated in apoferritin.</a> J Inorg Biochem. 103 (7), 1039-1044 (2009).</li><li>Wong, K. K., Mann, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomimetic+synthesis+of+cadmium+sulfide-ferritin+nanocomposites.">Biomimetic synthesis of cadmium sulfide-ferritin nanocomposites.</a> Adv. Mater. 8 (11), 928-932 (1996).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

aurothiglükoz ile lekelenmiş magnetoferritin örnekleri TEM proteini kafes içinde nanopartiküllerin başarılı bir mineralizasyon saptandı. Elektron difraksiyon ve nanoparçacık çekirdeğin Raman analizi kobalt nanopartikül iç başarılı doping gösteren bir kobalt ferrit mevcudiyetine işaret etmiştir. Bu karma oksit nanopartiküller başarıyla apo-ferritin boşluğu içinde mineralize olabilir göstermektedir. Ayrıca, kobalt katkılama manyetik özelliklerinin ayarlama sağlayan reaksiyon karışımına ilave kobalt ön miktarını değiştirerek değiştirilebilir geçerli olduğunu göstermiştir. 18 Magnetoferritin sentezi sürece sıkıca kapatılabilir ve reaktifler (örneğin, üç-boyunlu, yuvarlak tabanlı bir şişeye) ilave edilebildiği erişim portları gibi, gemilerin çeşitli gerçekleştirilebilir. Reaksiyon sıcaklığı kabı yerleştirerek ya da 65 ° C &#39;de muhafaza edilmelidirÇift kılıflı bir tekne kullanılarak bir su / yağ banyosu veya. Burada, sentezi gerçekleştirmek için bir çift ceketli bir elektrokimyasal hücre bir düzenleme. Doğru pH değerini korumak ve sulu çözeltilerin oksijen kirlenmesini önlemek, başarılı sentezini garantilemek için çok önemlidir. Metal tuz çözeltileri her zaman önceden yerine kullanmak taze önce hazırlanmalıdır. Ayrıca, ticari Apoferitin çözümleri kalitesi değişir ve sentez sonucunu etkileyebilecek (örn., Nanoparçacık çekirdek mineralize boyutu). Bu üreticiler tarafından kullanılan herhangi bir artık indirgeme maddesi çıkarmak için sentez öncesinde 50 mM HEPES tamponu (pH 8.6) içine Apoferitin çözeltisi diyaliz için yardımcı olabilir. Sentezi için kullanılan apo-ferritin çözümün toplu numarasını bir yere not yapmakta fayda var, bu yüzden özellikle ek malzeme ihtiyacı satın alınacak gereken üreticiden talep edilebilir. Ayrıca, piyasada mevcut apo-ferritin protein konsantrasyonu olan can, şişe üzerinde belirtilmelidirsentezi için gerekli olan apo-ferritin çözeltinin hacmi hesaplamak için kullanılabilir. Bu durum söz konusu değilse, bu bilgi için sağlayıcısına başvurun. Burada ve daha önceki raporlarda sunulan - - metal tuzları ve hidrojen peroksit tedricen ilave avantajı nanopartikül çekirdeğin mineralizasyon farklı yükleme faktörleri (örneğin, nanopartikül boyutları) elde edilebilir şekilde kontrol edilebilmesidir. 33. Ayrıca, başka, örneğin, bir manyetik ayırma kolonu, bir elektromıknatıs içine tespit paslanmaz çelik tozu ile dolu bir kolon kullanılarak magnetoferritin arıtmak mümkündür. 34. Bu nedenle, yüksek tek dağılımlı nanopartikül çekirdekleri toplu magnetoferritin numuneden izole edilebilir. Bununla birlikte, manyetik hücre etiketlenmesi için burada sunulan bu gerekli değildir. magnetoferritin sentezinin bir sınırlaması yaklaşık% 10 nispeten düşük sentez verimi, ticari apo-Fe, nispeten yüksek maliyetrritin çözümler. Ancak, apo-ferritin de kurulmuş de-mineralizasyon protokolleri takip ederek ferritin ucuza temin at dalak hazırlanabilir. 16 magnetoferritin bir Katyonikleştirme DMPA 250 molekülü ve negatif yüklü artığı başına EDC 50 moleküllerin mol oranı eklenerek elde edilmiştir (hesaplamalar at dalak ferritin amino asit sekansına dayalı olarak). protein üzerindeki reaktif bu fazlalığı, daha önce ferritin Katyonikleştirme sonuçları ile benzerdi yüksek Katyonikleştirme verimleri ile sonuçlanmıştır. MALDI-TOF analizi Apoferitin ve katyonize Apoferitin 35 için magnetoferritin çekirdeğin fazla moleküler kütlesi kullanılmıştır. Yüksek Katyonikleştirme verimi elde etmek için, uygun pH değeri de önemlidir. EDC-aracılıklı çapraz bağlama hafif asidik koşullar altında daha etkilidir, ve pH değeri 5 magnetoferritin için en uygun Katyonikleştirme sonuçlar vermiştir bulundu. Bununla birlikte, diğer proteinler cationization pH optimize edilmesi gerekebilir. Bu ciddi çökelmeye neden olabilir, çünkü en Katyonikleştirme veya proteinin izoelektrik noktasına yakın kaçınılmalıdır. katyonize magnetoferritin kök hücre mıknatıslanma yüksek verimli ve inkübasyon sürelerini çok altında 30 dakika ile elde edilebilir. Hatta bir dakikalık inkübasyon MRI T2 ve T2 * kontrast etkilemek için gereken bildirilen aralık içinde 3.6 ug, hücresel bir demir içeriği ile sonuçlandı. 36,37 verimli etiketleme düşük ekstrasellüler demir konsantrasyonları ile elde edilir dikkat çekicidir. Örneğin anyonik nano parçacıklar kullanarak daha önceki çalışmalar, 5 mM demir ile 30 dakikalık bir inkübasyon süresinden sonra hücre başına 10 ug demir seviyeleri rapor etmektedir. Buna karşılık 38, 0.5 uM proteini içeren bir katyonize magnetoferritin çözeltisi ile inkübasyon yaklaşık 0.2 mM demir ile kuluçkaya bırakılmaya karşı gelen ve cel başına demir yaklaşık 10 pg verir30 dakika sonra l. Biz açıkça TEM kullanarak herhangi bir endositotik veziküller tespit etmek mümkün değildi. Ancak, katyonize ferritin kullanarak önceki çalışmalarda içselleştirilmesi maruziyeti ilk on dakika içinde meydana geldiğini gördük. 39,40 katyonize ferritin clathrin- veya kaveolin bağımlı endositoz belirten kaplanmış kesecikler, lokalize olabilir. Aynı çalışmalar inkübasyon 30 dakika sonra, katyonize ferritin lizozomlar benzeyen, hücre yüzeyi üzerinde mevcut olan, hem de multiveziküler organlarında de olduğu bildirilmiştir. Diğer uygulamalar, anti-kanser ilaçları 41 ya da kuantum noktaları 42 gibi diğer nanopartiküller ve / veya fonksiyonel moleküller, yüklü apo-ferritin kafesleri Katyonikleştirme içerebilir. Bu ferritin yapıların Katyonikleştirme hücrelere kendi yük daha hızlı ve daha etkin bir şekilde iletilmesini neden olabilir.

bağlayıcı yüzeyin veya süperparamanyetik demir oksit nanopartiküllerinin (SPIONs) arasında içselleştirme gibi görüntüleme ve uzaktan manipülasyon gibi uygulamalar için hücre tiplerinin çeşitli mıknatıslanmayı sağladı. 1 Ancak, yeterli hücresel mıknatıslanma elde spion ve hücre yüzeyi arasındaki etkileşimin zayıf olduğu, özellikle zor olabilir. Geçmiş, uzun süreli maruz kalma veya yüksek spion konsantrasyonlarda 2 bu zorluğu aşmak için stratejiler olarak istihdam edilmiştir. Bu toksisiteyi 5,6 artırmak ve lenfositler gibi düşük içselleştirme oranları, hücre tipleri çok sınırlı başarı için 3,4 Bununla birlikte, bu stratejiler sorunludur. 7 SPIONs hücresel alımı arttırmak için, çeşitli yüzey işlevsellik yaklaşımlar araştırılmıştır. Spesifik olmayan alım transfeksiyon A kullanılarak elde edilebilir olsa da, örneğin, antikorlar, reseptör dolayımlı endositoz, 8 teşvik etmek için kullanılmaktadırGent 9,10 veya HIV Tat-peptid gibi hücre delici türleri. Transfeksiyon ajanları nanoparçacık çökelmesine neden olumsuz yönde hücre fonksiyonunu etkileyebilir ise 11,12 Bununla birlikte, antikor ve peptit işlevselleştirme yaklaşımları, pahalı reaktifler ve karmaşık sentetik olarak hazırlanması ile sınırlıdır. 13,14 Biz son zamanlarda kimyasal katyonize magnetoferritin sentezini, bir dakika gibi kısa inkübasyon süreleri kullanarak mıknatıslanma insan mezenkimal kök hücrelerin son derece etkili bir roman spion (hMSCs) bildirdi. 15 Magnetoferritin demir depolama protein ferritin demineralize boşluğu içinde bir spion sulandırılması sentezlenir. 16 Bu protein bazlı spion, protein kabuk tarafından tanınan manyetik çekirdek, 17-19 ve biyouyumluluk ve sulu çözünürlüğü manyetik özellikleri üzerinde kontrol gibi hücre manyetizasyon için uygundur yapan birçok özellikleri, birleştirir. ayrıcaDaha fazla yüzey işlevsellik nedeniyle kolaylıkla kimyasal olarak 20-22 ya da genetik olarak tadil edilmiş olabilir adreslenebilir amino asidi elde edilir. 23-25 Protein kabuğun asidik amino asit tortularının, kimyasal Katyonikleştirme hali hazırda, hızlı ve sürekli hücre mıknatıslanma giden hücre yüzeyi üzerinde anyonik etki alanları ile etkileşime stabil nanoparçacık oluşturur göstermiştir. Bu prosedür zahmetli işlevsellik ve uzun inkübasyon protokolleri ihtiyacını ortadan kaldırır ve non-spesifik etiketleme mekanizması nedeniyle bu hızlı mıknatıslanma stratejisi, diğer hücre tiplerinde yaygın bir uygulama bulmak gerekir. Burada, katyonize magnetoferritin sentezi, saflaştırılması ve yüzey fonksiyonlandırmalar detaylı protokoller de dahil olmak üzere ultra-hızlı hücre etiketleme yöntemi derinlemesine bir rapor sunduk.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid (HEPES)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BPE310-1</td>
			<td>powder; prepare a 1 M stock solution at pH 8.6 and dilute to 50 mM prior to use. Check the pH carefully prior to synthesis!</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>apoferritin from equine spleen</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>A3641</td>
			<td>we used LOT# 081M7011V</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cobalt sulfate heptahydrate&#160;</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>C6768</td>
			<td>prepare fresh solutions from the salt prior to synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ammonium iron sulphate hexahydrate&#160;</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>F1543</td>
			<td>prepare fresh solutions from the salt prior to synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>hydrogen peroxide solution (30%)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>216763</td>
			<td>prepare fresh solutions from the salt prior to synthesis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sodium citrate</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>S1804</td>
			<td>powder; a 1 M solution can be prepared and kept at room temperature for several months</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Millex GP filter unit, 0.22 micron</td>
			<td>Merck Millipore</td>
			<td>SLGP033RS</td>
			<td>syringe filter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trizma base</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>T1503</td>
			<td>powder; prepare a 1 M stock solution at pH 8.0 and dilute to 50 mM prior to use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sodium chloride</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>31434</td>
			<td>poweder; add to buffers as required</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centriprep centrifugal filter units</td>
			<td>Merck Millipore</td>
			<td>4310</td>
			<td>Ultracel YM-50 membrane, 12 mL volume; use for initial concentration until the magnetoferritin solution has been concentrated from about 150 mL to 20 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amicon Ultra-4 centrifugal filter untis</td>
			<td>Merck Millipore</td>
			<td>UFC801024</td>
			<td>Ultracel-10 membrane, 4 mL volume; use to concentrate magnetoferritin solution from about 20 mL to 2 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ANX Sepharose 4 Fast Flow</td>
			<td>GE Healthcare</td>
			<td>17-1287-04</td>
			<td>we packed this column ourselves</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HiPrep 26/60 Sephacryl S-300 HR column&#160;</td>
			<td>GE Healthcare</td>
			<td>17-1196-01</td>
			<td>this column was bought ready packed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#196;KTA purifier system</td>
			<td>GE Healthcare</td>
			<td>28406264</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sample pump P-960</td>
			<td>GE Healthcare</td>
			<td>18-6727-00</td>
			<td>load sample at a flow rate of 10 mL/min</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>automated fraction collector Frac-950</td>
			<td>GE Healthcare</td>
			<td>18-6083-00</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bradford assay reagent</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>B6916</td>
			<td>solution ready to use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ferritin, Type I: from horse spleen</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>F4503</td>
			<td>prepare ferritin standards from this solution to determine magnetoferritin concentration</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N,N-dimethyl-1,3-propanediamine (DMPA)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>308110</td>
			<td>CAUTION: when adjusting the pH of a DMPA solution, perform this step in a fume hood</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-(3-dimethylaminopropyl)-N&#8217;-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>E6383</td>
			<td>keep in freezer but bring to room temperature before opening the bottle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#160;2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid (MES)</td>
			<td>AppliChem</td>
			<td>A0689,0500</td>
			<td>powder; prepare a 200 M stock solution at pH 5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>dialysis tubing cellulose membrane</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>D9652</td>
			<td>soak 10 min in deionized water before use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#8217;s Modified Eagle&#8217;s Medium (DMEM), 1000 mg/L glucose</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>D5546</td>
			<td>warm in 37 &#176;C&#160; water bath before use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>fetal bovine serum</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>F7524</td>
			<td>add to stock DMEM bottle, 10 % (v/v) final concentration</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>penicillin/streptomycin solution</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>P0781</td>
			<td>add to stock DMEM bottle, 1 % (v/v) final concentration</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>glutamax solution</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>35050-087</td>
			<td>add to stock DMEM bottle, 1 % (v/v) final concentration</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>human fibroblast growth factor</td>
			<td>PeproTech</td>
			<td>100-18B</td>
			<td>add to DMEM freshly into cell culture flask with each media change; final concentration 5 ng/mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>phosphate buffered saline</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>D8537</td>
			<td>sterile solution, for cell cultrue</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>trypsin/EDTA solution</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>E5134</td>
			<td>keep in freezer and defrost in 37 &#176;C&#160; water bath before use</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>E5134</td>
			<td>powder; make a 2 mM solution in PBS&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>bovine serum albumin</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>A7030</td>
			<td>add 0.5 % (w/v) into 2 mM EDTA solution in PBS; carefully stir with magnetic stirrer, avoid foaming; filter sterilize through a 0.22 micron syringe filter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MACS multi stand&#160;</td>
			<td>Miltenyi Biotec</td>
			<td>130-042-303</td>
			<td>for attachment of MACS magnet</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MACS MS columns</td>
			<td>Miltenyi Biotec</td>
			<td>130-042-201</td>
			<td>disposable; intended for single use, but if sterility is not required, they can re-used: wash with deionized water and 100 % ethanol, and placed in a drying oven; discard if you observe rusty patches</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MiniMACS separator magnet</td>
			<td>Miltenyi Biotec</td>
			<td>130-042-102</td>
			<td>can be bought as a starter kit, together with columns and stands</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MACS column pre-separation filter</td>
			<td>Miltenyi Biotec</td>
			<td>130-041-407</td>
			<td>30 mm filter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitric acid solution, 64-66%</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>7006</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Titrando 907, syringe pump</td>
			<td>Metrohm</td>
			<td>2.907.0020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="2">Equipment used to characterize magnetoferritin and cationized magnetoferritin</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SpectraMax M5</td>
			<td>Molecular Devices</td>
			<td></td>
			<td>Used to measure absorbance in the Bradford assay</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>JEM 1200 EX</td>
			<td>JEOL</td>
			<td></td>
			<td>Used for TEM imaging of magnetoferritin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>InVia Raman spectrometer</td>
			<td>Renishaw</td>
			<td></td>
			<td>Used for Raman spectroscopy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Torus DPSS laser</td>
			<td>Laser Quantum</td>
			<td></td>
			<td>Used for Raman spectroscopy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bruker UltrafleXtreme</td>
			<td>Applied Biosystems</td>
			<td></td>
			<td>Used for MALDI-TOF analysis of apoferritin and cationized apoferritin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ZetaSizer Nano-ZS</td>
			<td>Malvern Instruments</td>
			<td></td>
			<td>Used to measure hydrodynamic diameter and zeta potential of magnetoferritin and cationized magnetoferritin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic Property Measurement System</td>
			<td>Quantum Design</td>
			<td></td>
			<td>Used to measure magnetic saturation moment and magnetic susceptibility</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetom Skyra</td>
			<td>Siemens</td>
			<td></td>
			<td>Used to determine longitudinal and transverse relaxivity&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tecnai 12 BioTwin Spirit</td>
			<td>FEI</td>
			<td></td>
			<td>Used for TEM imaging of hMSC labeled with cationized magnetoferritin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>710 ICP-OES</td>
			<td>Agilent</td>
			<td></td>
			<td>Used to determine iron content in cells</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis of cationized magnetoferritin for ultra-fast magnetization of cells

Bu hücre görüntüleme ve uzaktan işleme gibi birçok önemli Biyomedikal uygulamalar, süperparamanyetik demir oksit nanopartiküllerinin (SPIONs) ile hücrelerin etiketlenmesi yoluyla elde edilebilir. SPIONs yeterli hücresel alımını sağlanması geleneksel SPIONs yükseltilmiş konsantrasyonlarda hücrelerin teşhir ederek ya da (72 saat kadar) pozlama süreleri uzatan tarafından karşılandı edilmiş bir sorundur. Bununla birlikte, bu stratejiler toksisite aracılık muhtemeldir. Burada, protein bazlı spion magnetoferritin sentezini yanı sıra düşük maruziyet konsantrasyonları kullanılarak hızlı hücre mıknatıslanma sağlayan basit bir yüzey fonksiyonlandırmalar protokol mevcut. magnetoferritin arasında spion çekirdek at dalak apo-ferritin boşluğunun içine 8.2 mil mineralize bir ortalama parçacık çapına sahip kobalt katkılı demir oksit içerir. magnetoferritin kimyasal Katyonikleştirme olarak inkübasyon süreleri kullanarak bir roman, insan mezenkimal kök hücreleri manyetize yüksek zar-aktif spion (hMSCs) üretildi0.2 mM olarak alçak olarak bir dakika ve demir konsantrasyonları kısa.

TEM Apoferitin boşluğu içindeki nanoparçacık mineralizasyon onaylamak ve ortalama çekirdek boyutu (Şekil 1A ve 1B) belirlemek için kullanılmıştır. boyanmamış magnetoferritin örneklerinin Görüntü analizi 8.2 ± 0.7 nm bir ortalama çekirdek çapı verdi ve aurothiglükoz leke proteini kafesi içinde nanopartiküllerin varlığını doğruladı. Fotoğraflar daha düzgün nanopartikül çekirdek izole etmek için manyetik ayırma ile saflaştırılmış bir magnetoferritin örneği göstermektedir unutmayın. manyetik saflaştırılmıştır değil Magnetoferritin numuneleri biraz daha geniş çekirdek boyutu dağılımına sahiptir. Seçilen alan elektron difraksiyonu kullanılarak magnetoferritin çekirdek yapısı 29 analizi mümkün manyetit göre ters spinel yapısı, bu (Fe 3 O 4) ve / veya maghemit (γ-Fe 2 O 3), hem de gösterilen spinel yapısı Co 3 nedeniyle </sub&gt; O 4. Ayrıca, Raman Fe 3 O 4 küçük γ-Fe 2 O 3 miktarları ve kobalt ferrit (Şekil 1 C) atfedilen zirveleri saptandı. magnetoferritin ICP-OES analizi magnetoferritin her miligramı için kobalt 102 demir ug ve 0.9 ug ortalama göstermiştir. Şematik bir sonraki Katyonikleştirme aşamasını (Şekil 2 A) gösteren, dahildir. dinamik ışık dağılımı ile tespit edildiği magnetoferritin ve katyonize magnetoferritin hidrodinamik çapı sırasıyla 11.8 ± 1.1 nm ve 12.5 ± 1.4 nM idi. magnetoferritin kovalent DMPA-kaplinin Katyonikleştirme etkinliği zeta Potansiyometrinin ve matris destekli lazer desorpsiyon iyonizasyon time-of-flight (MALDI-TOF) kütle spektrometrisi ile belirlendi. Zeta potansiyeli Onay, katyonize magnetoferritin için + 8.3 mV MF -10,5 mV olarak değiştirildiPozitif (Tablo 1) negatif yüzey potansiyeli değiştirin. Kütle spektrometresi deneyleri yerli-apo ferritin ve katyonize apo-ferritin (Şekil 2 B) 21.1 kDa için 20.1 kDa alt birimi molekül ağırlığı bulundu. Bu kütle artışı yaklaşık 12 bağlanmış DMPA protein alt-birim başına moleküllerin ve tüm 24 alt birim protein 288 kalıntı Katyonikleştirme karşılık gelir. Manyetik doygunluk ve duyarlılık KALAMAR Magnetometri kullanılarak ölçüldü ve enine ve boyuna Relaksivite manyetik rezonans görüntüleme kullanılarak ölçüldü. Manyetik özellikler Katyonikleştirme kapalı spion (Tablo 1) manyetik özellikleri üzerinde önemsiz etkiye sahip olduğunu belirten magnetoferritin ve katyonize magnetoferritin için benzerdi. Bundan başka, bu özellikleri magne katyonize 19,30 Gösteren diğer demir oksit bazlı nano benzertoferritin görüntüleme kontrast artırıcı geleneksel spion bazlı MRI kontrast ajanları olarak uygun olacaktır. 30 dakika maruz kaldıktan sonra, hücre yüzeyi yoğun katyonize magnetoferritin (Şekil 3 A) ile kaplandı. Ancak, bir hafta sonra, hiçbir nanopartiküller hücre yüzeyinde (Şekil 3 B) bulundu. Katyonize magnetoferritin manyetik markalama hMSCs de son derece etkili olduğu görülmüştür. Özellikle, bir dakika süreyle katyonize magnetoferritin hücrelerin maruz hücre popülasyonunun% 92 mıknatıslama ve hücre başına demir 3.6 ug arasında iletimiyle sonuçlandı. Tüm hücre popülasyonunun (Şekil 3 C) manyetizasyon ile sonuçlanmıştır 15 dakika inkübasyon süresi uzar. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/54785/54785fig1.jpg" /> Şekil 1: magnetof karakterizasyonu<html> erritin çekirdekler% 5 kobalt katkılı. Aurothiglükoz (A) ve boyanmamış (B) ile boyandı magnetoferritin TEM ve görüntüler. Ankastre manyetit endeksleri ile ilgili elektron kırınımı gösterir. Ölçek çubuğu: 20 nm. Magnetoferritin (c) Raman spektrumu. Oklar kobalt ferrit (T 2g), manyetit ve maghemit (A 1g hem de) ana Raman titreşim modlarını gösterir. Kullanılan 31,32 lazer dalga boyu 532 nm idi. (Okuda ve ark., 18 uyarlanmış Görüntü). Bu magnetoferritin örnek ayrıca eşit yüklenen magnetoferritin parçacıkları izole manyetik ayırma kullanılarak saflaştırılmıştır olduğunu not edin. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54785/54785fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> 785fig2.jpg &quot;/&gt; Şekil 2: magnetoferritin arasında Katyonikleştirme. A), protein yüzeyi üzerindeki asidik (kırmızı dağılımı) ve temel (sarı) amino asit kalıntılarını gösteren Çözücü erişilebilir yüzey alanı gösterimleri. (1) Magnetoferritin yüzey proteini (3) asidik amino asit kalıntısı elde etmek, DMPA karbodiimid aracılıklı çapraz bağlama ile katyonize magnetoferritin (2) için modifiye edilir. APO-ferritin ve katyonize apo-ferritin alt birimlerinin b) kütle spektrometresi analizi. MALDI-TOF tarafından üretilen kütle-yük (m / z) Apoferitin spektrumu (ApoF) ve katyonize Apoferitin (kedi ApoF). 21.1 kDa 20.1 kDa&#39;dan bir kütle artışı Katyonikleştirme sonra gözlenir. (Correia Carreira ark uyarlanan görüntü. 15) <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54785/54785fig2large.jpg" target="_blank">, bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> Şekil 3: Manyetik etiketleme ve katyonize magnetoferritin ile inkübe hMSCs hücre ayrılması. Katyonize magnetoferritin ile 30 dakikalık bir inkübasyon sonrasında hMSCs A) TEM görüntüsü. ok yoğun hücre yüzeyi üzerinde paketlenmiş magnetoferritin çekirdeklerinin mevcudiyetine işaret etmektedir. Ölçek çubukları: 200 nm. Etiketleme sonra hMSC bir hafta B) TEM görüntüsü. hücre yüzeyi katyonize magnetoferritin açık olduğunu. Manyetik etiketleme hızını ve kuvvetini incelenmesi C) hücre popülasyonunun% 92 magnetoferritin katyonize 0.5 uM bir dakikalık maruz kaldıktan sonra manyetize edilmiş ve tüm hücre popülasyonunu 15 dakika içindeki manyetize edilmiş oldu. hücre başına demir içeriği ICP-OES ile belirlendi. Üç biyolojik çoğaltır ortalama ve standart sapma gösterilmektedir. Correia Carreira ark uyarlanmıştır (Resim. 15) <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54785/54785fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td></td><td> MF </td><td> Kedi-MF </td></tr><tr><td> Hidrodinamik çapı [nm] </td><td> 11.8 ± 1.1 </td><td> 12.5 ± 1.4 </td></tr><tr><td> Zeta potansiyeli [mv] </td><td> (-) 10.4 ± 0.2 </td><td> 8.3 ± 0.7 </td></tr><tr><td> Manyetik doyma moment [Am 2 kg -1] </td><td> 54.9 ± 1.6 </td><td> 55.3 ± 1.4 </td></tr><tr><td> Kütle duyarlılık [x 10 4 m 3 kg -1] </td><td> 1.75 ± 0.08 </td><td> 1.75 ± 0.07 </td></tr><tr><td>Boyuna Relaksivite [mm -1 sn -1] </td><td> 2.6 ± 0.1 </td><td> 2.3 ± 0.1 </td></tr><tr><td> Enine Relaksivite [mm -1 sn -1] </td><td> 44.6 ± 1.0 </td><td> 52.8 ± 0.8 </td></tr></tbody></table> Tablo 1: magnetoferritin nin fiziko karakterizasyonu (MF) ve katyonize magnetoferritin (kedi-MF). (Tablo Correia Carreira et al uyarlanmıştır. 15)

Watch this Scientific Journal Video about Synthesis of Cationized Magnetoferritin for Ultra-fast Magnetization of Cells at JoVE.com

Synthesis of Cationized Magnetoferritin for Ultra-fast Magnetization of Cells

A protocol for the synthesis and cationization of cobalt-doped magnetoferritin is presented, as well as a method to rapidly magnetize stem cells with cationized magnetoferritin.

Hücrelerin ultra hızlı Mıknatıslanma için katyonize Magnetoferritin sentezi

Many important biomedical applications, such as cell imaging and remote manipulation, can be achieved by labeling cells with superparamagnetic iron oxide ...

synthesis-cationized-magnetoferritin-for-ultra-fast-magnetization

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Bioengineering

9.9K Görüntüleme.  University of Bristol. A protocol for the synthesis and cationization of cobalt-doped magnetoferritin is presented, as well as a method to rapidly magnetize stem cells with cationized magnetoferritin.

Video: Synthesis of Cationized Magnetoferritin for Ultra-fast Magnetization of Cells

Synthesis, Assembly, and Characterization of Monolayer Protected Gold Nanoparticle Films for Protein Monolayer Electrochemistry

Colloidal gold nanoparticles protected with alkanethiolate ligands called monolayer protected gold clusters (MPCs) are synthesized and subsequently incorporated into film assemblies that serve as adsorption platforms for protein monolayer electrochemistry (PME). PME is utilized as the model system for studying electrochemical properties of redox proteins by confining them to an adsorption platform at a modified electrode, which also serves as a redox partner for electron transfer (ET) reactions. Studies have shown that gold nanoparticle film assemblies of this nature provide for a more homogeneous protein adsorption environment and promote ET without distance dependence compared to the more traditional systems modified with alkanethiol self-assembled monolayers (SAM).1-3 In this paper, MPCs functionalized with hexanethiolate ligands are synthesized using a modified Brust reaction4 and characterized with ultraviolet visible (UV-Vis) spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM), and proton (1H) nuclear magnetic resonance (NMR). MPC films are assembled on SAM modified gold electrode interfaces by using a "dip cycle" method of alternating MPC layers and dithiol linking molecules. Film growth at gold electrode is tracked electrochemically by measuring changes to the double layer charging current of the system. Analogous films assembled on silane modified glass slides allow for optical monitoring of film growth and cross-sectional TEM analysis provides an estimated film thickness. During film assembly, manipulation of the MPC ligand protection as well as the interparticle linkage mechanism allow for networked films, that are readily adaptable, to interface with redox protein having different adsorption mechanism. For example, Pseudomonas aeruginosa azurin (AZ) can be adsorbed hydrophobically to dithiol-linked films of hexanethiolate MPCs and cytochrome c (cyt c) can be immobilized electrostatically at a carboxylic acid modified MPC interfacial layer. In this report, we focus on the film protocol for the AZ system exclusively. Investigations involving the adsorption of proteins on MPC modified synthetic platforms could further the understanding of interactions between biomolecules and man-made materials, and consequently aid the development of biosensor schemes, ET modeling systems, and synthetic biocompatible materials.5-8

Alkanethiolate stabilized gold colloids known as monolayer protected clusters (MPCs) are synthesized, characterized, and assembled into thin films as an adsorption interface for protein monolayer electrochemistry of simple redox protein like Pseudomonas aeruginosa azurin (AZ) and cytochrome c (cyt c).

Monolayer sentezi, Montaj ve Karakterizasyonu Protein Monolayer Elektrokimya Korumalı Altın Nanopartikül Filmler

Colloidal gold nanoparticles protected with alkanethiolate ligands called monolayer protected gold clusters (MPCs) are synthesized and subsequently ...

Biyomühendislik

Transplantation of Induced Pluripotent Stem Cell-derived Mesoangioblast-like Myogenic Progenitors in Mouse Models of Muscle Regeneration

Patient-derived iPSCs could be an invaluable source of cells for future autologous cell therapy protocols. iPSC-derived myogenic stem/progenitor cells similar to pericyte-derived mesoangioblasts (iPSC-derived mesoangioblast-like stem/progenitor cells: IDEMs) can be established from iPSCs generated from patients affected by different forms of muscular dystrophy. Patient-specific IDEMs can be genetically corrected with different strategies (e.g. lentiviral vectors, human artificial chromosomes) and enhanced in their myogenic differentiation potential upon overexpression of the myogenesis regulator MyoD. This myogenic potential is then assessed in vitro with specific differentiation assays and analyzed by immunofluorescence. The regenerative potential of IDEMs is further evaluated in vivo, upon intramuscular and intra-arterial transplantation in two representative mouse models displaying acute and chronic muscle regeneration. The contribution of IDEMs to the host skeletal muscle is then confirmed by different functional tests in transplanted mice. In particular, the amelioration of the motor capacity of the animals is studied with treadmill tests. Cell engraftment and differentiation are then assessed by a number of histological and immunofluorescence assays on transplanted muscles. Overall, this paper describes the assays and tools currently utilized to evaluate the differentiation capacity of IDEMs, focusing on the transplantation methods and subsequent outcome measures to analyze the efficacy of cell transplantation.

Induced pluripotent stem cell (iPSC)-derived myogenic progenitors are promising candidates for cell therapy strategies to treat muscular dystrophies. This protocol describes transplantation and functional measurements required to evaluate the engraftment and differentiation of iPSC-derived mesoangioblasts (a type of muscle progenitors) in mouse models of acute and chronic muscle regeneration.

Kas Yenilenmesinin Fare Modellerinde İndüklenmiş Pluripotent Kök Hücre türevi Mezoangioblast benzeri Miyojenik Progenitörlerin Nakli

Patient-derived iPSCs could be an invaluable source of cells for future autologous cell therapy protocols. iPSC-derived myogenic stem/progenitor cells ...

Synthesis of Keratin-based Nanofiber for Biomedical Engineering

Electrospinning, due to its versatility and potential for applications in various fields, is being frequently used to fabricate nanofibers. Production of these porous nanofibers is of great interest due to their unique physiochemical properties. Here we elaborate on the fabrication of keratin containing poly (&#949;-caprolactone) (PCL) nanofibers (i.e., PCL/keratin composite fiber). Water soluble keratin was first extracted from human hair and mixed with PCL in different ratios. The blended solution of PCL/keratin was transformed into nanofibrous membranes using a laboratory designed electrospinning set up. Fiber morphology and mechanical properties of the obtained nanofiber were observed and measured using scanning electron microscopy and tensile tester. Furthermore, degradability and chemical properties of the nanofiber were studied by FTIR. SEM images showed uniform surface morphology for PCL/keratin fibers of different compositions. These PCL/keratin fibers also showed excellent mechanical properties such as Young&#39;s modulus and failure point. Fibroblast cells were able to attach and proliferate thus proving good cell viability. Based on the characteristics discussed above, we can strongly argue that the blended nanofibers of natural and synthetic polymers can represent an excellent development of composite materials that can be used for different biomedical applications.

Electrospun nanofibers have a high surface area to weight ratio, excellent mechanical integrity, and support cell growth and proliferation. These nanofibers have a wide range of biomedical applications. Here we fabricate keratin/ PCL nanofibers, using the electrospinning technique, and characterize the fibers for possible applications in tissue engineering.

Biyomedikal Mühendisliği için keratin bazlı nanofiber sentezi

Electrospinning, due to its versatility and potential for applications in various fields, is being frequently used to fabricate nanofibers. Production of ...

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.

Ateroskleroz Hızlı Algılama Demir Oksit Nanopartiküller Mikrodalga odaklı sentezi

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

The Synthesis of RGD-functionalized Hydrogels as a Tool for Therapeutic Applications

The use of polymers as biomaterials has provided significant advantages in therapeutic applications. In particular, the possibility to modify and functionalize polymer chains with compounds that are able to improve biocompatibility, mechanical properties, or cell viability allows the design of novel materials to meet new challenges in the biomedical field. With the polymer functionalization strategies, click chemistry is a powerful tool to improve cell-compatibility and drug delivery properties of polymeric devices. Similarly, the fundamental need of biomedicine to use sterile tools to avoid potential adverse-side effects, such as toxicity or contamination of the biological environment, gives rise to increasing interest in the microwave-assisted strategy.
The combination of click chemistry and the microwave-assisted method is suitable to produce biocompatible hydrogels with desired functionalities and improved performances in biomedical applications. This work aims to synthesize RGD-functionalized hydrogels. RGD (arginylglycylaspartic acid) is a tripeptide that can mimic cell adhesion proteins and bind to cell-surface receptors, creating a hospitable microenvironment for cells within the 3D polymeric network of the hydrogels. RGD functionalization occurs through Huisgen 1,3-dipolar cycloaddition. Some PAA carboxyl groups are modified with an alkyne moiety, whereas RGD is functionalized with azido acid as the terminal residue of the peptide sequence. Finally, both products are used in a copper catalyzed click reaction to permanently link the peptide to PAA. This modified polymer is used with carbomer, agarose and polyethylene glycol (PEG) to synthesize a hydrogel matrix. The 3D structure is formed due to an esterification reaction involving carboxyl groups from PAA and carbomer and hydroxyl groups from agarose and PEG through microwave-assisted polycondensation. The efficiency of the gelation mechanism ensures a high degree of RGD functionalization. In addition, the procedure to load therapeutic compounds or biological tools within this functionalized network is very simple and reproducible.

We present a protocol for the synthesis of RGD-functionalized hydrogels as devices for cell and drug delivery. The procedure involves copper catalyzed alkyne-azide cycloaddition (CuAAC) between alkyne-modified polyacrylic acid (PAA) and a RGD-azide derivative. The hydrogels are formed using microwave-assisted polycondensation and their physicochemical properties are investigated.

Tedavi Uygulamaları için bir alet olarak RGD-fonksiyonelleştirilmiş Hidrojeller Sentezi

The use of polymers as biomaterials has provided significant advantages in therapeutic applications. In particular, the possibility to modify and ...

Synthesis of Hydrogels with Antifouling Properties As Membranes for Water Purification

Hydrogels have been widely utilized to enhance the surface hydrophilicity of membranes for water purification, increasing the antifouling properties and thus achieving stable water permeability through membranes over time. Here, we report a facile method to prepare hydrogels based on zwitterions for membrane applications. Freestanding films can be prepared from sulfobetaine methacrylate (SBMA) with a crosslinker of poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) via photopolymerization. The hydrogels can also be prepared by impregnation into hydrophobic porous supports to enhance the mechanical strength. These films can be characterized by attenuated total reflection Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR) to determine the degree of conversion of the (meth)acrylate groups, using goniometers for hydrophilicity and differential scanning calorimetry (DSC) for polymer chain dynamics. We also report protocols to determine the water permeability in dead-end filtration systems and the effect of foulants (bovine serum albumin, BSA) on membrane performance.

This paper reports practical methods to prepare hydrogels in freestanding films and impregnated membranes and to characterize their physical properties, including water transport properties.

Su Arıtma Membranlar olarak Zehirli Özelliklere Sahip Hidrojeller Sentezi

Hydrogels have been widely utilized to enhance the surface hydrophilicity of membranes for water purification, increasing the antifouling properties and ...

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

Atherosclerosis is a major contributor to cardiovascular disease, the leading cause of death worldwide, which claims 17.3 million lives annually. Atherosclerosis is also the leading cause of sudden death and myocardial infarction, instigated by unstable plaques that rupture and occlude the blood vessel without warning. Current imaging modalities cannot differentiate between stable and unstable plaques that rupture. Peptide amphiphiles micelles (PAMs) can overcome this drawback as they can be modified with a variety of targeting moieties that bind specifically to diseased tissue. Monocytes have been shown to be early markers of atherosclerosis, while large accumulation of monocytes is associated with plaques prone to rupture. Hence, nanoparticles that can target monocytes can be used to discriminate different stages of atherosclerosis. To that end, here, we describe a protocol for the preparation of monocyte-targeting PAMs (monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) PAMs). MCP-1 PAMs are self-assembled through synthesis under mild conditions to form nanoparticles of 15 nm in diameter with near neutral surface charge. In vitro, PAMs were found to be biocompatible and had a high binding affinity for monocytes. The methods described herein show promise for a wide range of applications in atherosclerosis as well as other inflammatory diseases.

This paper presents a method involving the synthesis and characterization of monocyte-targeting peptide amphiphile micelles and the corresponding assays to test for biocompatibility and ability of the micelle to bind to monocytes.

Monosit hedefleme peptid Amfifil Micelles için düşsel ateroskleroz sentezi

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

Design and Synthesis of a Reconfigurable DNA Accordion Rack

DNA nanostructure-based mechanical systems or DNA nanomachines, which produce complex nanoscale motion in 2D and 3D in the nanometer to &#229;ngstr&#246;m resolution, show great potential in various fields of nanotechnology such as the molecular reactors, drug delivery, and nanoplasmonic systems. The reconfigurable DNA accordion rack, which can collectively manipulate a 2D or 3D nanoscale network of elements, in multiple stages in response to the DNA inputs, is described. The platform has potential to increase the number of elements that DNA nanomachines can control from a few elements to a network scale with multiple stages of reconfiguration.
In this protocol, we describe the entire experimental process of the reconfigurable DNA accordion rack of 6 by 6 meshes. The protocol includes a design rule and simulation procedure of the structures and a wet-lab experiment for synthesis and reconfiguration. In addition, analysis of the structure using TEM (transmission electron microscopy) and FRET (fluorescence resonance energy transfer) is included in the protocol. The novel design and simulation methods covered in this protocol will assist researchers to use the DNA accordion rack for further applications.

We describe the detailed protocol for design, simulation, wet-lab experiments, and analysis for a reconfigurable DNA accordion rack of 6 by 6 meshes.

Tasarım ve Reconfigurable DNA akordeon raf sentezi

DNA nanostructure-based mechanical systems or DNA nanomachines, which produce complex nanoscale motion in 2D and 3D in the nanometer to &#229;ngstr&#246;m ...

In Vesiculo Synthesis of Peptide Membrane Precursors for Autonomous Vesicle Growth

Compartmentalization of biochemical reactions is a central aspect of synthetic cells. For this purpose, peptide-based reaction compartments serve as an attractive alternative to liposomes or fatty acid-based vesicles. Externally or within the vesicles, peptides can be easily expressed and simplify the synthesis of membrane precursors. Provided here is a protocol for the creation of vesicles with diameters of ~200 nm based on the amphiphilic elastin-like polypeptides (ELP) utilizing dehydration-rehydration from glass beads. Also presented are protocols for bacterial ELP expression and purification via inverse temperature cycling, as well as their covalent functionalization with fluorescent dyes. Furthermore, this report describes a protocol to enable the transcription of RNA aptamer dBroccoli inside ELP vesicles as a less complex example for a biochemical reaction. Finally, a protocol is provided, which allows in vesiculo expression of fluorescent proteins and the membrane peptide, whereas synthesis of the latter results in vesicle growth.

Presented here are protocols for the creation of peptide-based small unilamellar vesicles capable of growth. To facilitate in vesiculo production of the membrane peptide, these vesicles are equipped with a transcription-translation system and the peptide-encoding plasmid.

Vesiculo 'da otonom vezikül büyümesi için peptid membran öncülerinin sentezini

Compartmentalization of biochemical reactions is a central aspect of synthetic cells. For this purpose, peptide-based reaction compartments serve as an ...

Synthesis of Near-Infrared Emitting Gold Nanoclusters for Biological Applications

Over the past decade, fluorescent gold nanoclusters (AuNCs) have witnessed growing popularity in biological applications and enormous efforts have been devoted to their development. In this protocol, a recently developed, facile method for preparation of water soluble, biocompatible, and colloidally stable near-infrared emitting AuNCs have been described in detail. This room-temperature, bottom-up chemical synthesis provides easily functionalizable AuNCs capped with thioctic acid and thiol-modified polyethylene glycol in aqueous solution. The synthetic approach requires neither organic solvents or additional ligand exchange nor extensive knowledge of synthetic chemistry to reproduce. The resulting AuNCs offer free surface carboxylic acids, which can be functionalized with various biological molecules bearing a free amine group without adversely affecting the photoluminescent properties of the AuNCs. A quick, reliable procedure for flow cytometric quantification and confocal microscopic imaging of AuNC uptake by HeLa cells also been described. Due to the large Stokes shift, proper setting of filters in flow cytometry and confocal microscopy is necessary for efficient detection of near-infrared photoluminescence of AuNCs.

A reliable and easily reproducible method for preparation of functionalizable, near-infrared emitting photoluminescent gold nanoclusters and their direct detection inside HeLa cells by flow cytometry and confocal laser scanning microscopy is described.

Biyolojik Uygulamalar için Yakın Kızılötesi Yayan Altın Nanokümelerin Sentezi

Over the past decade, fluorescent gold nanoclusters (AuNCs) have witnessed growing popularity in biological applications and enormous efforts have been ...