Формирование нановолокон как перспективная технология консервации и удобного хранения внеклеточных везикул

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 22012 (2022) Цитировать эту статью

938 Доступов

2 цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Внеклеточные везикулы (ВВ) представляют собой клеточно-производные, заключенные в мембраны частицы, имеющие потенциал для широкого спектра будущих терапевтических применений. Однако ЭВ почти всегда вводились путем прямой инъекции, что, вероятно, снижает их эффективность из-за быстрого выведения из места инъекции. Настоящее исследование было направлено на включение внеклеточных везикул среднего размера (мВВ) в быстрорастворимые электропряденые нановолокна на основе поливинилпирролидона для изучения зависимой от хранения зависимости структуры и активности полученных нановолоконных составов. Для процесса электроформования были выбраны водные растворы-прекурсоры на основе поливинилпирролидона. Наличие ЭВ в электроформованных образцах было подтверждено методами трансмиссионной электронной микроскопии, проточной цитометрии и конфокального лазерного сканирующего микроскопа. Результаты свидетельствуют о том, что волокнистая структура образцов сохранялась до конца 12-недельного срока хранения. Кроме того, независимо от температуры хранения (4 °C или комнатная температура), нановолокна и связанные с нановолокнами ЭВ присутствовали на протяжении всего экспериментального периода. Включение электромобилей в стабильную твердую полимерную основу доставки может сохранить их стабильность; при этом в зависимости от характеристик полимера может быть достигнуто их целевое и контролируемое высвобождение.

Внеклеточные везикулы (ВВ) представляют собой небольшие везикулы, отграниченные двухслойным липидом, которые различаются по размеру и биогенезу, естественным образом высвобождаются из мультивезикулярных телец/амфисом или плазматической мембраны и затем попадают в жидкости организма1. Помимо их физиологической роли в клеточном гомеостазе, межклеточной коммуникации и иммунном ответе как естественных биосовместимых переносчиков биологически активных веществ, в последнее время интерес обратился к их использованию в качестве средства доставки лекарств2,3. ЭВ могут обеспечить эффективную интернализацию лекарств, инкапсулированных в пузырьки4,5. ЭВ могут поглощаться клетками-реципиентами, что позволяет использовать их как в качестве основного терапевтического средства, так и в качестве средства доставки лекарств.

ЭВ, полученные из мезенхимальных стволовых клеток (MSC-EV), продемонстрировали многообещающий потенциал в регенерации тканей. Однако их терапевтический потенциал ограничен их быстрым истощением и коротким периодом полувыведения6. Были описаны различные подходы к экзогенному включению лекарств в изолированные ЭВ, начиная от простой инкубации, липофильных молекул или методов активной загрузки гидрофобизированных соединений, таких как повторное замораживание-оттаивание и пермеабилизация сапонином, экструзия, ультразвуковая обработка и электропорация7. Молекулы, инкапсулированные в ЭВ, могут представлять собой функционально активные биологические вещества, в том числе белки, мРНК и микроРНК, способные передавать сигналы окружающим клеткам-мишеням, а также отдаленным органам через кровеносные и лимфатические сосуды8. Структурная сложность биологических препаратов также может создавать дополнительные проблемы при разработке и доставке, особенно в отношении стабильности. Для достижения целевой ткани ЭВ можно вводить различными путями, такими как внутривенный, внутрибрюшинный, пероральный, интраназальный и подкожный. Однако ЭВ почти всегда вводились в виде прямых инъекций, что, вероятно, снижает их эффективность из-за быстрого оттока из места инъекции9. Чтобы свести к минимуму токсическое действие ЭВ на нецелевые органы и максимизировать предполагаемый терапевтический эффект, изолированные ЭВ следует включать в биоматериалы, которые могут контролировать их высвобождение.

ЭВ можно отделить от кондиционированной среды клеточных культур. Что касается хранения кондиционированной среды, Международное общество внеклеточных везикул рекомендует (MISEV2018) хранить ЭВ в фосфатно-солевом буфере при -80 °C в силиконизированных сосудах, чтобы предотвратить прилипание ЭВ к поверхностям10 при температуре -80 °C.

Недавно появился PBS, содержащий HEPES, сывороточный альбумин человека и трегалозу11. Однако использование этого условия хранения может быть ограничено из-за стоимости и проблем с транспортировкой.