Efeito da centrifugação e filtragem do sêmen bovino sobre a criopreservação espermática

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Babassu Nanoemulsions Have Physical and Chemical Stability

Babassu is considered one of the greatest native resources in the world and its oil is used in body and hair formulations. The aim of this study was to evaluate the short-term stability in oil-in-water (O/W) nanoemulsions containing babassu oil prepared by emulsification phase inversion submitted to the centrifugation, thermal stress, and heating/cooling cycle tests. The formulations showed no change compared to the droplet size, polydispersity index, pH, and electrical conductivity values after thermal stress and heating/cooling cycle tests. Based on these results, the nanoemulsions obtained can be considered as promising disperse systems for pharmaceutical and cosmetic applications.

Coupling Between GABA(A)-R Ligand-Binding Activity and Membrane Organization in beta-Cyclodextrin-Treated Synaptosomal Membranes from Bovine Brain Cortex: New Insights from EPR Experiments

Correlations between GABA(A) receptor (GABA(A)-R) activity and molecular organization of synaptosomal membranes (SM) were studied along the protocol for cholesterol (Cho) extraction with beta-cyclodextrin (beta-CD). The mere pre-incubation (PI) at 37A degrees C accompanying the beta-CD treatment was an underlying source of perturbations increasing [H-3]-FNZ maximal binding (70%) and K (d) (38%), plus a stiffening of SMs' hydrocarbon core region. The latter was inferred from an increased compressibility modulus (K) of SM-derived Langmuir films, a blue-shifted DPH fluorescence emission spectrum and the hysteresis in DPH fluorescence anisotropy (A (DPH)) in SMs submitted to a heating-cooling cycle (4-37-4A degrees C) with A (DPH,heating) < A (DPH,cooling). Compared with PI samples, the beta-CD treatment reduced B (max) by 5% which correlated with a 45%-decrement in the relative Cho content of SM, a decrease in K and in the order parameter in the EPR spectrum of a lipid spin probe labeled at C5 (5-SASL), and significantly increased A (TMA-DPH). PI, but not beta-CD treatment, could affect the binding affinity. EPR spectra of 5-SASL complexes with beta-CD-, SM-partitioned, and free in solution showed that, contrary to what is usually assumed, beta-CD is not completely eliminated from the system through centrifugation washings. It was concluded that beta-CD treatment involves effects of at least three different types of events affecting membrane organization: (a) effect of PI on membrane annealing, (b) effect of residual beta-CD on SM organization, and (c) Cho depletion. Consequently, molecular stiffness increases within the membrane core and decreases near the polar head groups, leading to a net increase in GABA(A)-R density, relative to untreated samples.

The methylation patterns of the IGF2 and IGF2R genes in bovine spermatozoa are not affected by flow-cytometric sex sorting

The objectives of this study were to investigate the effect of sexing by flow cytometry on the methylation patterns of the IGF2 and IGF2R genes. Frozen-thawed, unsorted, and sex-sorted sperm samples from four Nellore bulls were used. Each ejaculate was separated into three fractions: non-sexed (NS), sexed for X-sperm (SX), and sexed for Y-sperm (SY). Sperm were isolated from the extender, cryoprotectant, and other cell types by centrifugation on a 40:70% Percoll gradient, and sperm pellets were used for genomic DNA isolation. DNA was used for analyses of the methylation patterns by bisulfite sequencing. Methylation status of the IGF2 and IGF2R genes were evaluated by sequencing 195 and 147 individual clones, respectively. No global differences in DNA methylation were found between NS, SX, and SY groups for the IGF2 (P=0.09) or IGF2R genes (P=0.38). Very specific methylation patterns were observed in the 25th and 26th CpG sites in the IGF2R gene. representing higher methylation in NS than in the SX and SY groups compared with the other CpG sites. Further, individual variation in methylation patterns was found among bulls. In conclusion, the sex-sorting procedure by flow cytometry did not affect the overall DNA methylation patterns of the IGF2 and IGF2R genes, although individual variation in their methylation patterns among bulls was observed. Mol. Reprod. Dev. 79:7784, 2012. (C) 2011 Wiley Periodicals, Inc.

Enhanced phagocytosis of Corynebacterium pseudotuberculosis by monocyte-macrophage cells from goats naturally infected with caprine arthritis encephalitis virus

Sanches B.G.S., Souza F.N., Azedo M.R., Batista C.F., Bertagnon H.G., Blagitz M.G. & Della Libera A.M.M.P. 2012. [Enhanced phagocytosis of Corynebacterium pseudotuberculosis by monocyte-macrophage cells from goats naturally infected with caprine arthritis encephalitis virus.] Fagocitose intensificada de Corynebacterium pseudotuberculosis por celulas da serie monocito-macrofago de caprinos naturalmente infectados pelo virus da artrite encefalite. Pesquisa Veterinaria Brasileira 32(12):1225-1229. Departamento de Clinica Medica, Faculdade de Medicina Veterinaria e Zootecnia, Universidade de Sao Paulo, Avenida Prof. Dr. Orlando Marques de Paiva 87, Cidade Universitaria, Sao Paulo, SP 05508-270, Brazil. E-mail: camilafb@usp.br Caprine arthritis encephalitis (CAE) and caseous lymphadenitis (CL) have high incidence and transmissibility in small ruminants. Since both virus have tropism for macrophages and monocytes and affect the innate immune response, it is believed that CAE can predispose the animal to infection by Corynebacteruim pseudotuberculosis, the etiological agent of CL. To confirm this hypothesis, we evaluated phagocytosis from the monocyte-macrophage cells from 30 Saanen goats. Goats were uniformly divided in two groups according to results of agar gel immunodiffusion test for CAE virus (CAEV). Peripheral blood mononuclear cells were isolated by density gradient centrifugation and the monocyte-macrophage cells were isolated from the mononuclear cells by their adhesion properties in plaques. Afterwards, phagocytosis of C. psudotuberculosis was performed for two hours at 37 degrees C, 5% of CO2, and assessed by microscopic visualization. There was no difference in the percentage of monocyte-macrophage cells that phagocytozed C. bovis between groups (P = 0.41). However, when phagocytosis rates were classified according to the number of C. pseudotuberculosis phagocyted, the percentage of monocyte-macrophage cells that internalized more than 12 bacteria were higher in serologically CAEV positive animals compared to the serologically negative ones (P < 0.001). Furthermore, a positive and significant correlation (r = 0.488; P = 0.006) between the percentage of monocyte-macrophage cells that internalized more than 12 bacteria and the percentage of monocyte that were carrying out phagocytosis was also encountered in serologically CAEV positive goats, however the same were not observed in serologically negative ones. These results demonstrated an alteration in the intensity of C. pseudotuberculosis phagocytosis by monocytes-macrophages from goats infected by CAEV. Thus, these results indicated that goats infected with CAEV may be more susceptible to CL.

The release of zinc and lead from mine tailings

Mining and processing of metal ores are important causes of soil and groundwater contamination in many regions worldwide. Metal contaminations are a serious risk for the environment and human health. The assessment of metal contaminations in the soil is therefore an important task. A common approach to assess the environmental risk emanating from inorganic contaminations to soil and groundwater is the use of batch or column leaching tests. In this regard, the suitability of leaching tests is a controversial issue. In the first part of this work the applicability and comparability of common leaching tests in the scope of groundwater risk assessment of inorganic contamination is reviewed and critically discussed. Soil water sampling methods (the suction cup method and centrifugation) are addressed as an alternative to leaching tests. Reasons for limitations of the comparability of leaching test results are exposed and recommendations are given for the expedient application of leaching tests for groundwater risk assessment. Leaching tests are usually carried out in open contact with the atmosphere disregarding possible changes of redox conditions. This can affect the original metal speciation and distribution, particularly when anoxic samples are investigated. The influence of sample storage on leaching test results of sulfide bearing anoxic material from a former flotation dump is investigated in a long-term study. Since the oxidation of the sulfide-bearing samples leads to a significant overestimation of metal release, a feasible modification for the conduction of common leaching tests for anoxic material is proposed, where oxidation is prevented efficiently. A comparison of leaching test results to soil water analyzes have shown that the modified saturation soil extraction (SSE) is found to be the only of the tested leaching procedures, which can be recommended for the assessment of current soil water concentrations at anoxic sites if direct investigation of the soil water is impossible due to technical reasons. The vertical distribution and speciation of Zn and Pb in the flotation residues as well as metal concentrations in soil water and plants were investigated to evaluate the environmental risk arising from this site due to the release of metals. The variations in pH and inorganic C content show an acidification of the topsoil with pH values down to 5.5 in the soil and a soil water pH of 6 in 1 m depth. This is due to the oxidation of sulfides and depletion in carbonates. In the anoxic subsoil pH conditions are still neutral and soil water collected with suction cups is in equilibrium with carbonate minerals. Results from extended x-ray absorption fine-structure (EXAFS) spectroscopy confirm that Zn is mainly bound in sphalerite in the subsoil and weathering reactions lead to a redistribution of Zn in the topsoil. A loss of 35% Zn and S from the topsoil compared to the parent material with 10 g/kg Zn has been observed. 13% of total Zn in the topsoil can be regarded as mobile or easily mobilizable according to sequential chemical extractions (SCE). Zn concentrations of 10 mg/L were found in the soil water, where pH is acidic. Electron supply and the buffer capacity of the soil were identified as main factors controlling Zn mobility and release to the groundwater. Variable Pb concentrations up to 30 µg/L were observed in the soil water. In contrast to Zn, Pb is enriched in the mobile fraction of the oxidized topsoil by a factor of 2 compared to the subsoil with 2 g/kg Pb. 80% of the cation exchange capacity in the topsoil is occupied by Pb. Therefore, plant uptake and bioavailability are of major concern. If the site is not prevented from proceeding acidification in the future, a significant release of Zn, S, and Pb to the groundwater has to be expected. Results from this study show that the assessment of metal release especially from sulfide bearing anoxic material requires an extensive comprehension of leaching mechanisms on the one hand and on weathering processes, which influence the speciation and the mobility of metals, on the other hand. Processes, which may change redox and pH conditions in the future, have to be addressed to enable sound decisions for soil and groundwater protection and remediation.

Eine neue Form der Pyruvatkinase in Säugerspermien

Nach Homogenisation ejakulierter Eberspermien und Zentrifugation des Homogenates blieben mehr als 60% der Aktivität des glykolytischen Enzyms Pyruvatkinase (PK) an Zellfragmenten im Sediment gebunden. Diese strukturgebundene PK wurde als PK-S bezeichnet. Das Detergenz Triton X-100 führte nicht zur Ablösung der PK-S; mit Trypsin konnten jedoch rund 80% der PK-S ohne Verlust an Aktivität von den Strukturen gelöst und durch kombinierte Kationenaustausch- und Hydrophobizitätschromatographie gereinigt werden (spezifische Aktivität: 116,7 U/mg Protein). Die lösliche PK aus Eberspermien konnte ebenfalls durch ein ähnliches Verfahren angereichert werden. Im Gel (SDS-PAGE) zeigten die Untereinheiten der PK-S mit 64.400 eine geringfügig größere relative Molekülmasse als die der PK-M1 aus Kaninchenmuskel (62.000). Die kinetischen Eigenschaften der abgelösten PK-S als auch der noch an Spermienstrukturen gebundenen PK-S und der löslichen PK aus Eberspermien waren sehr ähnlich und entsprachen der M1-Isoform der PK. Antikörper gegen Kaninchenmuskel-PK (Anti-PK-M1) reagierten auch mit der löslichen PK und der PK-S aus Eberspermien. Edman-Abbau der ersten 19 Aminosäuren zeigte, dass die tryptisch abgelöste PK-S am N-Terminus um 5 Aminosäuren gegenüber nativer PK-M1 verlängert ist, während der C-Terminus der erhaltenen PK-S-Sequenz mit einem meist nahe dem N-Terminus gelegenen Sequenzabschnitt der PK-M1 und -M2 übereinstimmt. Die N-terminale Verlängerung der nativen PK-S enthält sicherlich mehr als die nach tryptischer Lyse nachgewiesenen 5 Aminosäuren. Vergleiche der Aminosäure- und übersetzten Nukleotidsequenzen sowie die kinetischen Eigenschaften lassen vermuten, dass die PK-S, wie die PK-M1 und PK-M2, vom PKM-Gen codiert wird. Gegen die gereinigte PK-S wurden Antikörper in Kaninchen produziert. Da das Antiserum nicht ausreichend spezifisch für PK-S war, wurden aus ihm affinitätschromatographisch Antikörper (Anti-PK-S) isoliert, die hohe Affinität zu einem synthetisierten PK-S-Peptid (13 N-terminale Aminosäuren der tryptisch abgelösten PK-S) hatten. Dieses Anti-PK-S-Präparat war spezifisch für PK-S; es reagierte weder mit Kaninchenmuskel-PK noch mit löslicher PK oder anderen Proteinen aus Eberspermien. Anti-PK-S und Anti-PK-M1 wurden zur Lokalisierung von PK-S und löslicher PK in Spermien von Eber, Bulle und Mensch sowie in Schnitten von Eberhoden eingesetzt. Mit Anti-PK-S wurden der Bereich des Akrosoms und das lange flagellare Hauptstück sowie der Übergangsbereich zwischen Kopf und Mittelstück von Eberspermien fluoreszenzmarkiert, wogegen das kurze, die Mitochondrien enthaltende Mittelstück des Flagellums und der postakrosomale Kopfbereich nur mit Anti-PK-M1 markiert wurden. Immunogoldmarkierung in elektronenmikroskopischen Bildern bestätigte die Lokalisierung von PK-S im Akrosombereich. Im Hauptstück banden Anti-PK-M1 und Anti-PK-S an die fibröse Scheide. Glyzerinaldehyd-3-phosphat Dehydrogenase (GAPDH) konnte von mir ebenfalls im Akrosombereich, im Übergangsbereich zwischen Kopf und Mittelstück und an der fibrösen Scheide detektiert werden. Auch an Bullen- und Humanspermien konnte über Immunogoldmarkierung PK und vermutlich GAPDH an der fibrösen Scheide gezeigt werden. Im Akrosombereich dieser Spermien waren die Nachweise von PK und GAPDH jedoch nicht sicher. In Eberhodenschnitten war die PK-S erstmals, oder zumindest vermehrt, in den elongierenden Spermatiden über Fluoreszenzmarkierung nachweisbar, während andere, vermutlich somatische PK vermehrt in den früheren Stadien (Spermatogonien, aber auch in den Spermatozyten und runden Spermatiden) auftrat. Für die GAPDH zeigte sich ein ähnlicher Entwicklungsverlauf. Die Ergebnisse zeigen, dass in Eberspermien zwei Isoformen der PK auftreten: eine N-terminal verlängerte, strukturgebundene Form, die PK-S, und eine lösliche Form, die beide der PK-M1 ähneln. Der ungewöhnliche N-Terminus der PK-S dient vermutlich der spezifischen räumlichen Anordnung der PK-S im Akrosombereich und an der fibrösen Scheide, nicht aber der Modulation kinetischer Eigenschaften. Meine Untersuchungen stützen die Hypothese, dass in bestimmten Kompartimenten von Säugerspermien die Glykolyse durch Verankerung einiger ihrer Enzyme strukturell hochgeordnet ist. Dadurch wird vermutlich die Versorgung der Mitochondrien-freien Regionen mit ATP sichergestellt. Man kann diese Organisation als Anpassung des Stoffwechsels von Spermien deuten, bei denen die Mitochondrien in einem kleinen Bereich (Mittelstück) hinter dem Spermienkopf kompartimentiert sind. Im Hauptstück des Flagellums könnte die Glykolyse ATP für die Spermienmotilität liefern, im Akrosombereich für die Verhinderung einer vorzeitigen Akrosomreaktion. Somit käme der strukturierten Glykolyse eine essentielle Bedeutung für die Befruchtungsfähigkeit von Säugerspermien zu.

Trattamento delle lesioni osteocondrali di grado I e II mediante infiltrazione intra-articolare di fattori di crescita autologhi (plasma rich in platelets)

The use of Platelet-rich plasma (PRP), a platelet concentrate made of autogenous blood, is becoming use in the treatment of some orthopaedic diseases. The aim of this study is to assess the effect of PRP on articular cartilage defects in a rabbit model (10 subjects). Twenty osteochondral defects created in the femoropatellar groove, were in ten cases left untreated and in ten cases treated with autogenous PRP. PRP was obtained using a double centrifugation of the rabbit’s blood harvested before the operation. 30 days after the lesion was made in both knee, the left one in each rabbit was treated by a PRP injection, followed by other two injection at 45 and 60 days. Tissue specimens were assessed by macroscopic examination and histological evaluation, that showed a better healing of the lesions in the knee treated with PRP injections.

A step forwards in immunomodulation and immunetolerance knowledge. HLA-G expression in co-cultures of peripheral blood mononuclear cells and stem cells after in vitro NGAL stimulation

NGAL (Neutrophil Gelatinase-associated Lipocalin ) is a protein of lipocalin superfamily. Recent literature focused on its biomarkers function in several pathological condition (acute and chronic kidney damage, autoimmune disease, malignancy). NGAL biological role is not well elucidated. Several are the demonstration of its bacteriostatic role. Recent papers have indeed highlight NGAL role in NFkB modulation. The aim of this study is to understand whether NGAL may exert a role in the activation (modulation) of T cell response through the regulation of HLA-G complex, a mediator of tolerance. From 8 healthy donors we obtained peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) and we isolated by centrifugation on a Ficoll gradient. Cells were then treated with four concentrations of NGAL (40-320 ng/ml) with or without iron. We performed flow cytometry analysis and ELISA test. NGAL increased the HLA-G expression on CD4+ T cells, with an increasing corresponding to the dose. Iron effect is not of unique interpretation. NGAL adiction affects regulatory T cells increasing in vitro expansion of CD4+ CD25+ FoxP3+ cells. Neutralizing antibody against NGAL decreased HLA-G expression and reduced significantly CD4+ CD25+ FoxP3+ cells percentage. In conclusion, we provided in vitro evidence of NGAL involvement in cellular immunity. The potential role of NGAL as an immunomodulatory molecule has been evaluated: it has been shown that NGAL plays a pivotal role in the induction of immune tolerance up regulating HLA-G and T regulatory cells expression in healthy donors. As potential future scenario we highlight the in vivo role of NGAL in immunology and immunomodulation, and its possible relationship with immunosuppressive therapy efficacy, tolerance induction in transplant patients, and/or in other immunological disorders.

In vitro synthesis of the light-harvesting complex into artificial membrane systems

In green plants, the function of collecting solar energy for photosynthesis is fulfilled by a series of light-harvesting complexes (LHC). The light-harvesting chlorophyll a/b protein (LHCP) is synthesized in the cytosol as a precursor (pLHCP), then imported into chloroplasts and assembled into photosynthetic thylakoid membranes. Knowledge about the regulation of the transport processes of LHCP is rather limited. Closely mimicking the in vivo situation, cell-free protein expression system is employed in this dissertation to study the reconstitution of LHCP into artificial membranes. The approach starts merely from the genetic information of the protein, so the difficult and time-consuming procedures of protein expression and purification can be avoided. The LHCP encoding gene from Pisum sativum was cloned into a cell-free compatible vector system and the protein was expressed in wheat germ extracts. Vesicles or pigment-containing vesicles were prepared with either synthetic lipid or purified plant leaf lipid to mimic cell membranes. LHCP was synthesized in wheat germ extract systems with or without supplemented lipids. The addition of either synthetic or purified plant leaf lipid was found to be beneficial to the general productivity of the expression system. The lipid membrane insertion of the LHCP was investigated by radioactive labelling, protease digestion, and centrifugation assays. The LHCP is partially protected against protease digestion; however the protection is independent from the supplemented lipids.

Farming and processing stategies for improving poultry meat quality

The purpose of the PhD research was the identification of new strategies of farming and processing, with the aim to improve the nutritional and technological characteristics of poultry meat. Part of the PhD research was focused on evaluation of alternative farming systems, with the aim to increase animal welfare and to improve the meat quality and sensorial characteristics in broiler chickens. It was also assessed the use of innovative ingredients for marination of poultry meat (sodium bicarbonate and natural antioxidants) The research was developed by studying the following aspects: - Meat quality characteristics, oxidative stability and sensorial traits of chicken meat obtained from two different farming systems: free range vs conventional; - Meat quality traits of frozen chicken breast pre-salted using increasing concentrations of sodium chloride; - Use of sodium bicarbonate in comparison with sodium trypolyphosphate for marination of broiler breast meat and phase; - Marination with thyme and orange essential oils mixture to improve chicken meat quality traits, susceptibility to lipid oxidation and sensory traits. The following meat quality traits analyseswere performed: Colour, pH, water holding capacity by conventional (gravimetric methods, pressure application, centrifugation and cooking) and innovative methods (low-field NMR and DSC analysis) ability to absorb marinade soloutions, texture (shear force using different probes and texture profile analysis), proximate analysis (moisture, proteins, lipids, ash content, collagen, fatty acid), susceptibility to lipid oxidation (determinations of reactive substances with thiobarbituric acid and peroxide value), sensorial analysis (triangle test and consumer test).

Evaluation eines humanisierten Mausmodells der allergischen Atemwegsentzündung

Aus der zunehmenden Prävalenz allergischer Erkrankungen vor allem in den Industrienationen ergibt sich ein erhöhter Bedarf an Grundlagenforschung im Bereich von Allergie und Asthma sowie der Entwicklung innovativer Therapiestrategien. In der vorliegenden Dissertation wurden die immundefizienten Mausstämme NOD-Scid und NOD-Scid gc als vielversprechender translationaler Schritt zwischen dem reinen Tiermodell und der Erprobung neuer Therapieansätze an Probanden in klinischen Studien beleuchtet. Im experimentellen Verlauf der Arbeit wurde ein humanisiertes Mausmodell der allergischen Atemwegsentzündung zunächst in immundefizienten NOD-Scid und darauffolgend in NOD-Scid gc Mäusen etabliert. Diese Mausstämme zeichnen sich durch das Nichtvorhandensein von B- und T-Zellen aus. Im NOD-Scid gc Stamm resultiert aus einer zusätzlichen Mutation des Gens für die gamma-Kette des IL-2 Rezeptors der Verlust von natürlichen Killerzellen (NK-Zellen), was die Immunität in diesem Stamm weiter herabsetzt und eine Humanisierung erleichtert. Die Humanisierung der Mäuse erfolgte durch die intraperitoneale Injektion von mononukleären Zellen des peripheren Blutes (PBMCs), die unter Anwendung der Ficoll-Dichtezentrifugation aus dem Blut von Probanden isoliert wurden. Für die Gewinnung der PBMCs wurden zum einen Asthma-Patienten mit einer hochgradigen Sensibilisierung gegen Birkenpollen herangezogen. Zum anderen wurden in Kontrollexperimenten PBMCs nicht-allergischer Probanden verwendet. Während sich für den NOD-Scid Stamm 80 Millionen PBMCs als angemessene Transferzahl erwiesen, reichten für die Rekonstitution des NOD-Scid gc Stammes 5 Millionen PBMCs aus. Eine Analyse der Tiere erfolgte 24 Tage nach Injektion der humanen Zellen. Der Transfer der PBMCs allergischer Asthmatiker führte besonders nach additiver Applikation des Birkenallergens sowie des humanen rekombinanten Zytokins IL-4 und darauffolgender nasaler allergener Provokation zu einer starken pulmonalen Entzündung in den Mäusen. Die nasale Allergenprovokation an den Tagen 20-22 nach PBMC-Transfer erwies sich für das Aufkommen der Inflammation als unbedingt erforderlich. Die nasale Provokation mit Phosphat-gepufferter Salzlösung (PBS) mündete in einer herabgesetzten Inflammation ohne Ausprägung einer Atemwegsüberempfindlichkeit (AHR), reduzierten Zellzahlen in der bronchoalveolären Lavage (BAL) sowie verminderten Frequenzen humaner Zellen in den Lungen von Versuchstieren, die mit atopischen PBMCs supplementiert mit Birkenallergen und IL-4 rekonstituiert wurden. Die Allergenabhängigkeit des etablierten Modells wurde anhand von Experimenten untermauert, die verdeutlichten, dass ein Transfer von PBMCs nicht-allergischer Probanden trotz Zugabe des Allergens und humanem IL-4 keine Atemwegsinflammation auslöste. Bei den humanen Zellen, die an Tag 24 nach Rekonstitution in den Mäusen detektiert werden konnten, handelte es sich hauptsächlich um T-Zellen. Innerhalb dieser CD3+ T-Zellen konnten CD4+ und CD8+ T-Zellen differenziert werden. Depletionsexperimente, in denen nach Gewinnung der PBMCs aus dem Blut der Probanden verschiedene T-Zellsubpopulationen (CD3+, CD4+, CD8+) eliminiert wurden, führten zu dem Befund, dass die allergische Atemwegsentzündung in dem System von humanen CD4+ T-Zellen abhängig war. Nach der Etablierung des humanisierten Mausmodells der allergischen Atemwegsentzündung wurde das System zur Analyse des suppressionsfördernden Potentials des HIV-1 - Hüllproteins gp120 genutzt. Die Applikation von gp120 führte zu einer Reduktion der Atemwegsinflammation. Dies äußerte sich in einer Aufhebung der AHR, verminderten Zellzahlen in der BAL sowie dem reduzierten Einstrom humaner T-Zellen in die Lungen der rekonstituierten Tiere. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die anti-inflammatorische Wirkung des gp120 strikt von der Anwesenheit regulatorischer T-Zellen (Tregs) innerhalb der für die Humanisierung genutzten PBMCs abhängig war. Eine Depletion der Tregs vor Transfer in die Mäuse führte zum Verlust der anti-inflammatorischen Effekte des gp120. Diese Ergebnisse sprechen für die Modulation regulatorischer T-Zellen als hoffnungsvolle Maßnahme in der Behandlung allergischer Erkrankungen. Die im Rahmen dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse eröffnen innovative Ansätze zur Analyse neuer Therapiestrategien in einem Testsystem, dass die Erforschung humaner Zellinteraktionen sowie die Wirkung potentieller Arzneistoffe auf humane Zellen unter in vivo Bedingungen erlaubt.

Nanocapsules for self-healing materials

Im Rahmen dieser Arbeit wurden neue Ansätze für das Konzept der kapselbasierten Selbstheilungsmaterialien untersucht. Die Verkapselung von Selbstheilungsreagenzien in funktionellen Nanokapseln wurde dabei mittels drei verschiedener Herstellungsmethoden in Miniemulsion durchgeführt. Zunächst wurde die Synthese von Kern-Schale-Partikeln mit verkapselten Monomeren für die Ringöffnungs-Metathese-Polymerisation über freie radikalische Polymerisation in Miniemulsionstropfen beschrieben. Durch orthogonale Reaktionen wurden dabei verschiedene chemische Funktionalisierungen in die Schale eingebracht. Die Rolle des Tensides, das Verhältnis von Kernmaterial zu Monomer sowie die Variation der Lösungsmittelqualität hatte dabei einen Einfluss auf die Struktur der Kolloide. Die Heilungsreagenzien blieben auch nach der Verkapselung aktiv, was durch erfolgreich durchgeführte Selbstheilungsexperimente gezeigt werden konnte. Im zweiten Abschnitt wurde die Synthese von Silica-Nanocontainern für Selbstheilungsmaterialien über Hydrolyse und Polykondensation von Alkoxysilanen an der Grenzfläche der Miniemulsionstropfen beschrieben. Dieser Ansatz ermöglichte die effiziente Verkapselung sowohl von Monomeren als auch von Lösungen der Katalysatoren für die Metathese-Polymerisation in einem Einstufenprozess. Die Größe der Kapseln, die Dicke der Schale und der Feststoffgehalt der Dispersionen konnte dabei in einem weiten Bereich variiert werden. Anhand von erfolgreich durchgeführten Selbstheilungsreaktionen, die über Thermogravimetrie und 13C-NMR-Spektroskopie verfolgt wurden, konnte gezeigt werden, dass die Selbstheilungsreagenzien nach der Verkapselung aktiv blieben. Das dritte Konzept behandelte die Herstellung von polymeren Nanokapseln mittels Emulsions-Lösungsmittelverdampfungstechnik, welche eine milde Methode zur Verkapselung darstellt. Es wurde eine allgemeine und einfache Vorgehensweise beschrieben, in der Selbstheilungsreagenzien in polymeren Nanokapseln unter Verwendung von kommerziell erhältlichen Polymeren als Schalenmaterial verkapselt wurden. Zudem wurden Copolymere aus Styrol und verschiedenen hydrophilen Monomeren über freie radikalische Polymerisation sowie über polymeranaloge Reaktionen hergestellt. Diese statistischen Copolymere waren ebenso wie Blockcopolymere zur Herstellung von wohldefinierten Kern-Schale-Nanopartikeln mittels Emulsions-Lösungsmittelverdampfungsprozess geeignet. rnrnDes Weiteren wurde ein neues Konzept für die Synthese von pH-responsiven Nanokapseln aus tensidfreien Emulsionen unter Verwendung von Copolymeren aus Styrol und Trimethylsilylmethacrylat beschrieben. Der vorgeschlagene synthetische Ansatz ermöglicht dabei die erste Synthese von Nanokapseln über den Emulsions-Lösungsmittelverdampfungsprozess in Abwesenheit eines Tensides. Eine vollständig reversible Aggregation ermöglichte eine leichte Trennung der Nanokapseln von der kontinuierlichen Phase sowie eine Erhöhung der Konzentration der Nanokapseldispersionen auf das bis zu fünffache. Darüber hinaus war es möglich, Selbstheilungsreagenzien in stabilem Zustand zu verkapseln. Abschließend wurde die elektrochemische Abscheidung von mit Monomer gefüllten Nanokapseln in eine Zinkschicht zur Anwendung im Korrosionsschutz behandelt.

Leukocyte- and Platelet-Rich Fibrin (L-PRF) for Long-Term Delivery of Growth Factor in Rotator Cuff Repair: Review, Preliminary Results and Future Directions

Surgical repair of the rotator cuff repair is one of the most common procedures in orthopedic surgery. Despite it being the focus of much research, the physiological tendon-bone insertion is not recreated following repair and there is an anatomic non-healing rate of up to 94%. During the healing phase, several growth factors are upregulated that induce cellular proliferation and matrix deposition. Subsequently, this provisional matrix is replaced by the definitive matrix. Leukocyte- and platelet-rich fibrin (L-PRF) contain growth factors and has a stable dense fibrin matrix. Therefore, use of LPRF in rotator cuff repair is theoretically attractive. The aim of the present study was to determine 1) the optimal protocol to achieve the highest leukocyte content; 2) whether L-PRF releases growth factors in a sustained manner over 28 days; 3) whether standard/gelatinous or dry/compressed matrix preparation methods result in higher growth factor concentrations. 1) The standard L-PRF centrifugation protocol with 400 x g showed the highest concentration of platelets and leukocytes. 2) The L-PRF clots cultured in medium showed a continuous slow release with an increase in the absolute release of growth factors TGF-β1, VEGF and MPO in the first 7 days, and for IGF1, PDGF-AB and platelet activity (PF4=CXCL4) in the first 8 hours, followed by a decrease to close to zero at 28 days. Significantly higher levels of growth factor were expressed relative to the control values of normal blood at each culture time point. 3) Except for MPO and the TGFβ-1, there was always a tendency towards higher release of growth factors (i.e., CXCL4, IGF-1, PDGF-AB, and VEGF) in the standard/gelatinous- compared to the dry/compressed group. L-PRF in its optimal standard/gelatinous-type matrix can store and deliver locally specific healing growth factors for up to 28 days and may be a useful adjunct in rotator cuff repair.

Effect Of Confined Impinging Jet Mixing Processing Parameters On Poly (Lactic Acid) Nanoparticle Morphology

Biodegradable nanoparticles are at the forefront of drug delivery research as they provide numerous advantages over traditional drug delivery methods. An important factor affecting the ability of nanoparticles to circulate within the blood stream and interact with cells is their morphology. In this study a novel processing method, confined impinging jet mixing, was used to form poly (lactic acid) nanoparticles through a solvent-diffusion process with Pluronic F-127 being used as a stabilizing agent. This study focused on the effects of Reynolds number (flow rate), surfactant presence in mixing, and polymer concentration on the morphology of poly (lactic acid) nanoparticles. In addition to looking at the parameters affecting poly (lactic acid) morphology, this study attempted to improve nanoparticle isolation and purification methods to increase nanoparticle yield and ensure specific morphologies were not being excluded during isolation and purification. The isolation and purification methods used in this study were centrifugation and a stir cell. This study successfully produced particles having pyramidal and cubic morphologies. Despite successful production of these morphologies the yield of non-spherical particles was very low, additionally great variability existed between redundant trails. Surfactant was determined to be very important for the stabilization of nanoparticles in solution but appears to be unnecessary for the formation of nanoparticles. Isolation and purification methods that produce a high yield of surfactant free particles have still not been perfected and additional testing will be necessary for improvement.¿