Intracellular trafficking and excretion of PEGylated polymer-based nanoparticles in macrophages

Despite the increased interest in the application of nanoparticles (NPs) in medicine, nanotherapeutics still often suffer from a poor pharmacokinetic profile with a short half-life in blood. This is caused by the interactions between NPs and macrophages within the reticuloendothelial system. Macroph...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Barbieri, Beatriz
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2022
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:https://hdl.handle.net/10889/23961
id nemertes-10889-23961
record_format dspace
spelling nemertes-10889-239612022-11-16T04:35:16Z Intracellular trafficking and excretion of PEGylated polymer-based nanoparticles in macrophages Ενδοκυτταρική μεταφορά και απέκκριση πεγκυλιωμένων πολυμερικών νανοσωματιδίων στους μακροφάγους Barbieri, Beatriz Polymeric nanoparticles Intracellular trafficking Πολυμερικά νανοσωματίδια Ενδοκυτταρική μεταφορά Despite the increased interest in the application of nanoparticles (NPs) in medicine, nanotherapeutics still often suffer from a poor pharmacokinetic profile with a short half-life in blood. This is caused by the interactions between NPs and macrophages within the reticuloendothelial system. Macrophages sequester NPs from the bloodstream and hamper their therapeutic action. Aiming to formulate NPs with superior pharmacokinetic profile, Spago Nanomedical has developed proprietary PEGylated polymeric NPs with a diameter of 31 nm and a zeta potential of -1.33 mV. Although the pharmacokinetic profile of Spago’s NPs is considered very good, there is still some degree of macrophage uptake. Therefore, this study aimed to determine the uptake mechanism of NPs by RAW 264.7 murine macrophages, monitor NPs intracellular trafficking, and dissect the process of NP cellular excretion. Our results revealed that Spago’s proprietary NPs are endocytosed by RAW 264.7 murine macrophages mainly via scavenger receptor A in a clathrin-dependent manner. Once internalized, they are delivered to early endosomes, reaching the lysosomes at the end of its intracellular trafficking. After 24 h, about 30% of the NPs were eliminated by the macrophages. This work revealed the NP biofate in RAW murine macrophages. Comprehending how NPs are internalized and further processed by phagocytic cells contributes to the design of drug delivery systems with improved efficacy. Παρά το αυξημένο ενδιαφέρον για την εφαρμογή των νανοσωματιδίων (NPs) στην ιατρική, τα νανο-θεραπευτικά (NPs) εξακολουθούν να υποφέρουν συχνά από μη-ικανοποιητικό φαρμακοκινητικό προφίλ και σύντομο χρόνο ημίσειας ζωής στο αίμα. Αυτό προκαλείται λόγω των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των NPs και των μακροφάγων κυττάρων του δικτυοενδοθηλιακού συστήματος. Τα μακροφάγα κύτταρα απομακρύνουν τα NPs από την κυκλοφορία του αίματος μειώνοντας τη θεραπευτική τους δράση. Με στόχο τη διαμόρφωση NPs με καλύτερο φαρμακοκινητικό μοτίβο, η Spago Nanomedical έχει αναπτύξει πατενταρισμένα PEGylated πολυμερικά NPs με διάμετρο 31 nm και δυναμικό ζήτα -1.33 mV. Αν και το φαρμακοκινητικό μοτίβο των NPs της Spago θεωρείται πολύ καλό, εξακολουθεί να υπάρχει κάποιος βαθμός πρόσληψης από μακροφάγα κύτταρα. Ως εκ τούτου, αυτή η μελέτη στοχεύει: (i) στον προσδιορισμό του μηχανισμού πρόσληψης των NPs από μακροφάγα κύτταρα ποντικού RAW 264.7, (ii) στην παρακολούθηση της ενδοκυτταρικής διακίνησης των NPs και (iii) στην διευκρίνιση της διαδικασίας κυτταρικής απέκκρισης των NPs. Τα αποτελέσματά αποκάλυψαν ότι τα NPs της Spago ενδοκυτταρόνωνται από τα κύτταρα RAW 264.7 κυρίως μέσω του υποδοχέα scavenger Α με μηχανισμό εξαρτώμενο από την κλαθρίνη. Μόλις προσληφθούν από τα κύτταρα εισέρχονται σε πρώιμα ενδοσώματα, και τελικά φθανουν στα λυσοσώματα (που είναι το τέλος της ενδοκυτταρικής διακίνησής τους). Μετά από 24 ώρες, περίπου το 30% των NPs εξαλείφθηκαν από τα μακροφάγα κύτταρα. Αυτή η εργασία αποκάλυψε την βιολογική πορεία των NPs σε μακροφάγα κύτταρα ποντικού RAW. Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα NPs ενσωματώνονται και διασπώνται περαιτέρω από τα φαγοκυτταρικά κύτταρα συμβάλλει στο σχεδιασμό συστημάτων χορήγησης φαρμάκων με βελτιωμένη αποτελεσματικότητα. 2022-11-15T08:22:18Z 2022-11-15T08:22:18Z 2022-04-16 https://hdl.handle.net/10889/23961 en application/pdf
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Polymeric nanoparticles
Intracellular trafficking
Πολυμερικά νανοσωματίδια
Ενδοκυτταρική μεταφορά
spellingShingle Polymeric nanoparticles
Intracellular trafficking
Πολυμερικά νανοσωματίδια
Ενδοκυτταρική μεταφορά
Barbieri, Beatriz
Intracellular trafficking and excretion of PEGylated polymer-based nanoparticles in macrophages
description Despite the increased interest in the application of nanoparticles (NPs) in medicine, nanotherapeutics still often suffer from a poor pharmacokinetic profile with a short half-life in blood. This is caused by the interactions between NPs and macrophages within the reticuloendothelial system. Macrophages sequester NPs from the bloodstream and hamper their therapeutic action. Aiming to formulate NPs with superior pharmacokinetic profile, Spago Nanomedical has developed proprietary PEGylated polymeric NPs with a diameter of 31 nm and a zeta potential of -1.33 mV. Although the pharmacokinetic profile of Spago’s NPs is considered very good, there is still some degree of macrophage uptake. Therefore, this study aimed to determine the uptake mechanism of NPs by RAW 264.7 murine macrophages, monitor NPs intracellular trafficking, and dissect the process of NP cellular excretion. Our results revealed that Spago’s proprietary NPs are endocytosed by RAW 264.7 murine macrophages mainly via scavenger receptor A in a clathrin-dependent manner. Once internalized, they are delivered to early endosomes, reaching the lysosomes at the end of its intracellular trafficking. After 24 h, about 30% of the NPs were eliminated by the macrophages. This work revealed the NP biofate in RAW murine macrophages. Comprehending how NPs are internalized and further processed by phagocytic cells contributes to the design of drug delivery systems with improved efficacy.
author Barbieri, Beatriz
author_facet Barbieri, Beatriz
author_sort Barbieri, Beatriz
title Intracellular trafficking and excretion of PEGylated polymer-based nanoparticles in macrophages
title_short Intracellular trafficking and excretion of PEGylated polymer-based nanoparticles in macrophages
title_full Intracellular trafficking and excretion of PEGylated polymer-based nanoparticles in macrophages
title_fullStr Intracellular trafficking and excretion of PEGylated polymer-based nanoparticles in macrophages
title_full_unstemmed Intracellular trafficking and excretion of PEGylated polymer-based nanoparticles in macrophages
title_sort intracellular trafficking and excretion of pegylated polymer-based nanoparticles in macrophages
publishDate 2022
url https://hdl.handle.net/10889/23961
work_keys_str_mv AT barbieribeatriz intracellulartraffickingandexcretionofpegylatedpolymerbasednanoparticlesinmacrophages
AT barbieribeatriz endokyttarikēmetaphorakaiapekkrisēpenkyliōmenōnpolymerikōnnanosōmatidiōnstousmakrophagous
_version_ 1771297186997338112