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Extra-Large Pore Mesoporous Silica Nanoparticles for Directing in Vivo M2 Macrophage Polarization by Delivering IL-4
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2017-04-19 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b04130
Dohyeong Kwon 1 , Bong Geun Cha 2 , Yuri Cho 1 , Jiyoun Min 1 , Eun-Byeol Park 1 , Suk-Jo Kang 1 , Jaeyun Kim 2, 3
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2017-04-19 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b04130
Dohyeong Kwon 1 , Bong Geun Cha 2 , Yuri Cho 1 , Jiyoun Min 1 , Eun-Byeol Park 1 , Suk-Jo Kang 1 , Jaeyun Kim 2, 3
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Over the past decade, mesoporous silica nanoparticles (MSNs) smaller than 200 nm with a high colloidal stability have been extensively studied for systemic drug delivery. Although small molecule delivery via MSNs has been successful, the encapsulation of large therapeutic biomolecules, such as proteins or DNA, is limited due to small pore size of the conventional MSNs obtained by soft-templating. Here, we report the synthesis of mesoporous silica nanoparticles with extra-large pores (XL-MSNs) and their application to in vivo cytokine delivery for macrophage polarization. Uniform, size-controllable XL-MSNs with 30 nm extra-large pores were synthesized using organic additives and inorganic seed nanoparticles. XL-MSNs showed significantly higher loadings for the model proteins with different molecular weights compared to conventional small pore MSNs. XL-MSNs were used to deliver IL-4, which is an M2-polarizing cytokine and very quickly degraded in vivo, to macrophages and polarize them to anti-inflammatory M2 macrophages in vivo. XL-MSNs induced a low level of reactive oxygen species (ROS) production and no pro-inflammatory cytokines in bone marrow-derived macrophages (BMDMs) and in mice injected intravenously with XL-MSNs. We found that the injected XL-MSNs were targeted to phagocytic myeloid cells, such as neutrophils, monocytes, macrophages, and dendritic cells. Finally, we demonstrated that the injection of IL-4-loaded XL-MSNs successfully triggered M2 macrophage polarization in vivo, suggesting the clinical potential of XL-MSNs for modulating immune systems via targeted delivery of various cytokines.
中文翻译:
超大孔介孔二氧化硅纳米粒子,用于通过递送IL-4体内M2巨噬细胞极化。
在过去的十年中,已经广泛研究了具有高胶体稳定性的小于200 nm的介孔二氧化硅纳米粒子(MSN),用于全身性药物递送。尽管已经成功地通过MSN传递了小分子,但是由于通过软模板法获得的常规MSN的孔径较小,因此限制了大的治疗性生物分子(如蛋白质或DNA)的封装。在这里,我们报告具有超大孔(XL-MSNs)的介孔二氧化硅纳米粒子的合成及其在体内为巨噬细胞极化的细胞因子传递中的应用。使用有机添加剂和无机种子纳米粒子合成了具有30 nm超大孔的尺寸可控的均匀XL-MSN。与传统的小孔MSN相比,XL-MSN对具有不同分子量的模型蛋白的负载明显更高。XL-MSN用于将IL-4(一种M2极化的细胞因子,在体内迅速降解)递送至巨噬细胞,并使其在体内极化为抗炎性M2巨噬细胞。XL-MSN在骨髓衍生的巨噬细胞(BMDM)和静脉注射XL-MSN的小鼠中诱导低水平的活性氧(ROS)产生,并且没有促炎性细胞因子。我们发现,注射的XL-MSNs靶向吞噬性髓样细胞,例如嗜中性粒细胞,单核细胞,巨噬细胞和树突状细胞。最后,我们证明了注射IL-4的XL-MSNs在体内成功触发了M2巨噬细胞极化,表明XL-MSNs通过靶向递送各种细胞因子来调节免疫系统的临床潜力。它是一种M2极化细胞因子,在体内迅速降解为巨噬细胞,并在体内极化为抗炎M2巨噬细胞。XL-MSN在骨髓衍生的巨噬细胞(BMDM)和静脉注射XL-MSN的小鼠中诱导低水平的活性氧(ROS)产生,并且没有促炎性细胞因子。我们发现,注射的XL-MSNs靶向吞噬性髓样细胞,例如嗜中性粒细胞,单核细胞,巨噬细胞和树突状细胞。最后,我们证明了注射IL-4的XL-MSNs在体内成功触发了M2巨噬细胞极化,表明XL-MSNs通过靶向递送各种细胞因子来调节免疫系统的临床潜力。它是一种M2极化细胞因子,在体内迅速降解为巨噬细胞,并在体内极化为抗炎M2巨噬细胞。XL-MSN在骨髓衍生的巨噬细胞(BMDM)和静脉注射XL-MSN的小鼠中诱导低水平的活性氧(ROS)产生,并且没有促炎性细胞因子。我们发现,注射的XL-MSNs靶向吞噬性髓样细胞,例如嗜中性粒细胞,单核细胞,巨噬细胞和树突状细胞。最后,我们证明了注射IL-4的XL-MSNs在体内成功触发了M2巨噬细胞极化,表明XL-MSNs通过靶向递送各种细胞因子来调节免疫系统的临床潜力。XL-MSN在骨髓衍生的巨噬细胞(BMDM)和静脉注射XL-MSN的小鼠中诱导低水平的活性氧(ROS)产生,并且没有促炎性细胞因子。我们发现,注射的XL-MSNs靶向吞噬性髓样细胞,例如嗜中性粒细胞,单核细胞,巨噬细胞和树突状细胞。最后,我们证明了注射IL-4的XL-MSNs在体内成功触发了M2巨噬细胞极化,表明XL-MSNs通过靶向递送各种细胞因子来调节免疫系统的临床潜力。XL-MSN在骨髓衍生的巨噬细胞(BMDM)和静脉注射XL-MSN的小鼠中诱导低水平的活性氧(ROS)产生,并且没有促炎性细胞因子。我们发现,注射的XL-MSNs靶向吞噬性髓样细胞,例如嗜中性粒细胞,单核细胞,巨噬细胞和树突状细胞。最后,我们证明了注射IL-4的XL-MSNs在体内成功触发了M2巨噬细胞极化,表明XL-MSNs通过靶向递送各种细胞因子来调节免疫系统的临床潜力。单核细胞,巨噬细胞和树突状细胞。最后,我们证明了注射IL-4的XL-MSNs在体内成功触发了M2巨噬细胞极化,表明XL-MSNs通过靶向递送各种细胞因子来调节免疫系统的临床潜力。单核细胞,巨噬细胞和树突状细胞。最后,我们证明了注射IL-4的XL-MSNs在体内成功触发了M2巨噬细胞极化,表明XL-MSNs通过靶向递送各种细胞因子来调节免疫系统的临床潜力。
更新日期:2017-04-25
中文翻译:
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超大孔介孔二氧化硅纳米粒子,用于通过递送IL-4体内M2巨噬细胞极化。
在过去的十年中,已经广泛研究了具有高胶体稳定性的小于200 nm的介孔二氧化硅纳米粒子(MSN),用于全身性药物递送。尽管已经成功地通过MSN传递了小分子,但是由于通过软模板法获得的常规MSN的孔径较小,因此限制了大的治疗性生物分子(如蛋白质或DNA)的封装。在这里,我们报告具有超大孔(XL-MSNs)的介孔二氧化硅纳米粒子的合成及其在体内为巨噬细胞极化的细胞因子传递中的应用。使用有机添加剂和无机种子纳米粒子合成了具有30 nm超大孔的尺寸可控的均匀XL-MSN。与传统的小孔MSN相比,XL-MSN对具有不同分子量的模型蛋白的负载明显更高。XL-MSN用于将IL-4(一种M2极化的细胞因子,在体内迅速降解)递送至巨噬细胞,并使其在体内极化为抗炎性M2巨噬细胞。XL-MSN在骨髓衍生的巨噬细胞(BMDM)和静脉注射XL-MSN的小鼠中诱导低水平的活性氧(ROS)产生,并且没有促炎性细胞因子。我们发现,注射的XL-MSNs靶向吞噬性髓样细胞,例如嗜中性粒细胞,单核细胞,巨噬细胞和树突状细胞。最后,我们证明了注射IL-4的XL-MSNs在体内成功触发了M2巨噬细胞极化,表明XL-MSNs通过靶向递送各种细胞因子来调节免疫系统的临床潜力。它是一种M2极化细胞因子,在体内迅速降解为巨噬细胞,并在体内极化为抗炎M2巨噬细胞。XL-MSN在骨髓衍生的巨噬细胞(BMDM)和静脉注射XL-MSN的小鼠中诱导低水平的活性氧(ROS)产生,并且没有促炎性细胞因子。我们发现,注射的XL-MSNs靶向吞噬性髓样细胞,例如嗜中性粒细胞,单核细胞,巨噬细胞和树突状细胞。最后,我们证明了注射IL-4的XL-MSNs在体内成功触发了M2巨噬细胞极化,表明XL-MSNs通过靶向递送各种细胞因子来调节免疫系统的临床潜力。它是一种M2极化细胞因子,在体内迅速降解为巨噬细胞,并在体内极化为抗炎M2巨噬细胞。XL-MSN在骨髓衍生的巨噬细胞(BMDM)和静脉注射XL-MSN的小鼠中诱导低水平的活性氧(ROS)产生,并且没有促炎性细胞因子。我们发现,注射的XL-MSNs靶向吞噬性髓样细胞,例如嗜中性粒细胞,单核细胞,巨噬细胞和树突状细胞。最后,我们证明了注射IL-4的XL-MSNs在体内成功触发了M2巨噬细胞极化,表明XL-MSNs通过靶向递送各种细胞因子来调节免疫系统的临床潜力。XL-MSN在骨髓衍生的巨噬细胞(BMDM)和静脉注射XL-MSN的小鼠中诱导低水平的活性氧(ROS)产生,并且没有促炎性细胞因子。我们发现,注射的XL-MSNs靶向吞噬性髓样细胞,例如嗜中性粒细胞,单核细胞,巨噬细胞和树突状细胞。最后,我们证明了注射IL-4的XL-MSNs在体内成功触发了M2巨噬细胞极化,表明XL-MSNs通过靶向递送各种细胞因子来调节免疫系统的临床潜力。XL-MSN在骨髓衍生的巨噬细胞(BMDM)和静脉注射XL-MSN的小鼠中诱导低水平的活性氧(ROS)产生,并且没有促炎性细胞因子。我们发现,注射的XL-MSNs靶向吞噬性髓样细胞,例如嗜中性粒细胞,单核细胞,巨噬细胞和树突状细胞。最后,我们证明了注射IL-4的XL-MSNs在体内成功触发了M2巨噬细胞极化,表明XL-MSNs通过靶向递送各种细胞因子来调节免疫系统的临床潜力。单核细胞,巨噬细胞和树突状细胞。最后,我们证明了注射IL-4的XL-MSNs在体内成功触发了M2巨噬细胞极化,表明XL-MSNs通过靶向递送各种细胞因子来调节免疫系统的临床潜力。单核细胞,巨噬细胞和树突状细胞。最后,我们证明了注射IL-4的XL-MSNs在体内成功触发了M2巨噬细胞极化,表明XL-MSNs通过靶向递送各种细胞因子来调节免疫系统的临床潜力。