A tip-high, Ca2+-interdependent, reactive oxygen species gradient is associated with polarized growth in Fucus serratus zygotes

We report the existence of a tip-high reactive oxygen species (ROS) gradient in growing Fucus serratus zygotes, using both 5-(and 6-) chloromethyl-2',7'-dichlorodihydrofluorescein and nitroblue tetrazolium staining to report ROS generation. Suppression of the ROS gradient inhibits polarized zygotic growth; conversely, exogenous ROS generation can redirect zygotic polarization following inhibition of endogenous ROS. Confocal imaging of fluo-4 dextran distributions suggests that the ROS gradient is interdependent on the tip-high [Ca2+](cyt) gradient which is known to be associated with polarized growth. Our data support a model in which localized production of ROS at the rhizoid tip stimulates formation of a localized tip-high [Ca2+](cyt) gradient. Such modulation of intracellular [Ca2+](cyt) signals by ROS is a common motif in many plant and algal systems and this study extends this mechanism to embryogenesis.

Active immunisation of lambs with a monoclonal antibody against clenbuterol

An experiment was undertaken with 50 Texel x Suffolk-Cheviot lambs (54+/-8.8 days of age) to investigate the effects of active immunisation with a murine monoclonal antibody against clenburerol on growth and carcass characteristics. Animals on treatments 1 and 2 each received 0.1 mg of clenbuterol antibody while animals on treatments 3 and 4 received 0.1 mg of antibody encapsulated within a synthetic polymer. Diethylaminoethyl (DEAE)-dextran was used as the adjuvant in treatments 1 and 3 and saponin in treatments 2 and 4. Control animals were immunised with saponin only. Four immunisations were given at 4-week intervals. Animals were slaughtered 3 weeks after the final immunisation. Each vaccine evoked a similar level of antibody response while the control group showed no titres. Lamb growth rate did not vary significantly between the vaccinated and control groups. Dressing proportion was higher (P

The development of a rapid immunobiosensor screening method for the detection of residues of sulphadiazine

A rapid imununoassay using an optical biosensor (BIAcore(TM)) for determining the presence of sulphadiazine (SDZ) residues in pig bile was developed. SDZ,cas immobilised onto the surface of a dextran-coated silicon chip and a solution containing SDZ antibody, sample and buffer was injected over the chip surface. The level of antibody binding to the chip was determined after 20 s and the surface of the chip was then regenerated over a 1-min period prior to another sample injection taking place. Standard curves were constructed to allow quantification of SDZ presence in sample. Concentrations ranging from 0 to 10.64 mu g ml(-1) SDZ were detected in bile samples taken from experimentally fed pigs and randomly selected pigs taken from a local slaughterhouse. These results were compared to the concentrations of SDZ detected by high-performance liquid chromatography: in associated tissues. When concentrations in bile exceeded 0.6 mu g ml(-1) SDZ, the corresponding edible tissue was above the maximum residue level (MRL), i.e. 0.1 mu g g(-1) in 13 out of 14 cases. Wizen the bile concentration was less than 0.6 mu ml(-1) the associated tissue concentrations never exceeded rite MRL. This experiment has indicated that biosensor analysis of bile is a highly effective method for detecting violative SDZ residues in meat.

Burkholderia cenocepacia requires RpoE for growth under stress conditions and delay of phagolysosomal fusion in macrophages

Burkholderia cenocepacia is an opportunistic pathogen causing serious infections in patients with cystic fibrosis. The widespread distribution of this bacterium in the environment suggests that it must adapt to stress to be able to survive. We identified in B. cenocepacia K56-2 a gene predicted to encode RpoE, the extra-cytoplasmic stress response regulator. The rpoE gene is the first gene of a predicted operon encoding proteins homologous to RseA, RseB, MucD and a protein of unknown function. The genomic organization and the co-transcription of these genes were confirmed by PCR and RT-PCR. The mucD and rpoE genes were mutated, giving rise to B. cenocepacia RSF24 and RSF25, respectively. While mutant RSF24 did not demonstrate any growth defects under the conditions tested, RSF25 was compromised for growth under temperature (44 degrees C) and osmotic stress (426 mM NaCl). Expression of RpoE in trans could complement the osmotic growth defect but exacerbated temperature sensitivity in both RSF25 and wild-type K56-2. Inactivation of rpoE altered the bacterial cell surface, as indicated by increased binding of the fluorescent dye calcofluor white and by an altered outer-membrane protein profile. These cell surface changes were restored by complementation with a plasmid encoding rpoE. Macrophage infections in which bacterial colocalization with fluorescent dextran was examined demonstrated that the rpoE mutant could not delay the fusion of B. cenocepacia-containing vacuoles with lysosomes, in contrast to the parental strain K56-2. These data show that B. cenocepacia rpoE is required for bacterial growth under certain stress conditions and for the ability of intracellular bacteria to delay phagolysosomal fusion in macrophages.

Burkholderia cenocepacia C5424 produces a pigment with antioxidant properties using a homogentisate intermediate

Burkholderia cenocepacia is a gram-negative opportunistic pathogen that belongs to the Burkholderia cepacia complex. B. cenocepacia can survive intracellularly within phagocytic cells, and some epidemic strains produce a brown melanin-like pigment that can scavenge free radicals, resulting in the attenuation of the host cell oxidative burst. In this work, we demonstrate that the brown pigment produced by B. cenocepacia C5424 is synthesized from a homogentisate (HGA) precursor. The disruption of BCAL0207 (hppD) by insertional inactivation resulted in loss of pigmentation. Steady-state kinetic analysis of the BCAL0207 gene product demonstrated that it has 4-hydroxyphenylpyruvic acid dioxygenase (HppD) activity. Pigmentation could be restored by complementation providing hppD in trans. The hppD mutant was resistant to paraquat challenge but sensitive to H2O2 and to extracellularly generated superoxide anions. Infection experiments in RAW 264.7 murine macrophages showed that the nonpigmented bacteria colocalized in a dextran-positive vacuole, suggesting that they are being trafficked to the lysosome. In contrast, the wild-type strain did not localize with dextran. Colocalization of the nonpigmented strain with dextran was reduced in the presence of the NADPH oxidase inhibitor diphenyleneiodonium, and also the inducible nitric oxide inhibitor aminoguanidine. Together, these observations suggest that the brown pigment produced by B. cenocepacia C5424 is a pyomelanin synthesized from an HGA intermediate that is capable of protecting the organism from in vitro and in vivo sources of oxidative stress.

Burkholderia multivorans survival and trafficking within macrophages

Cystic fibrosis (CF) patients are at great risk of opportunistic lung infection, particularly by members of the Burkholderia cepacia complex (Bcc). This group of bacteria can cause damage to the lung tissue of infected patients and are very difficult to eradicate due to their high levels of antibiotic resistance. Though the highly virulent B. cenocepacia has been the focus of virulence research for the past decade, B. multivorans is emerging as the most prevalent Bcc species infecting CF patients in North America. Despite several studies detailing the intramacrophage trafficking and survival of B. cenocepacia, no such data exists for B. multivorans. Our results demonstrated that clinical CF isolates, C5568 and C0514, and an environmental B. multivorans isolate, ATCC17616, were able to replicate and survive within murine macrophages in a manner similar to B. cenocepacia K56-2. These strains were also able to survive but were unable to replicate within human THP-1 macrophages. Differences in macrophage uptake were observed among all three B. multivorans strains; these variances were attributed to major differences in O-antigen production. Unlike B. cenocepacia-containing vacuoles, which delay phagosomal maturation in murine macrophages by 6 h, all B. multivorans containing vacuoles co-localized with late endosome/lysosomal marker LAMP-1 and the lysosomal marker dextran within 2 h of uptake. Together, these results indicate that while both Bcc species are able to survive and replicate within macrophages, they utilize different intramacrophage survival strategies. To observe differences in virulence the strains were compared using the Galleria mellonella model. When compared to the B. multivorans strains tested, B. cenocepacia K56-2 is highly virulent in this model and killed all worms within 24 h when injected at 107 CFU. B. multivorans clinical isolates C5568 and C0514 were significantly more virulent than the soil isolate ATCC17616, which was avirulent, even when worms were injected with 107 CFU. These results suggest strain differences in the virulence of B. multivorans isolates.

Strategies to Improve the Surface Plasmon Resonance-Based Immmunodetection of Bacterial Cells

We have made a comparison of (a) different surface chemistries of surface plasmon resonance (SPR) sensor chips (such as carboxymethylated dextran and carboxymethylated C1) and (b) of different assay formats (direct, sandwich and subtractive immunoassay) in order to improve the sensitivity of the determination of the model bacteria Acidovorax avenae subsp. citrulli (Aac). The use of the carboxymethylated sensor chip C1 resulted in a better sensitivity than that of carboxymethylated dextran CM5 in all the assay formats. The direct assay format, in turn, exhibits the best sensitivity. Thus, the combination of a carboxymethylated sensor chip C1 with the direct assay format resulted in the highest sensitivity for Aac, with a limit of detection of 1.6x106 CFU mL-1. This SPR immunosensor was applied to the detection of Aac in watermelon leaf extracts spiked with the bacteria, and the lower LOD is 2.2x107 CFU mL-1.

Growth, dye degradation and ligninolytic activity studies on Zimbabwean white rot fungi

White rot fungi were collected from Chirinda and Chimanimani hardwood forests in Zimbabwe and studied with respect to growth temperature optima and dye decolorization. Temperature optima were found to vary (between 25-37 degreesC) amongst the isolates. The isolates were screened for their ability to degrade the polymeric dyes; blue dextran and Poly R478 and the triphenylmethane dyes; cresol red, crystal violet and bromophenol blue. Semi-quantitative determination of the hydrolytic enzyme activities possessed by the white rot fungi was determined using the API ZYM system. Lignin peroxidase (LiP), manganese peroxidase (MnP) and laccase activities in the fungi were also determined. No LiP was detected in any of the isolates but all isolates showed manganese peroxidase and laccase activities. Time related decolorization studies and optimum pH determinations for Poly R478 degradation by the isolates were carried out in liquid cultures. The most significant rates of Poly R478 decolorization in liquid cultures were found with the following isolates: Trametes cingulata, Trametes versicolor, Trametes pocas, DSPM95 (a species to be identified), Datronia concentrica and Pyenoporus sanguineus. (C) 2001 Elsevier Science Inc. All rights reserved.

Role of vascular endothelial growth factor and placental growth factors during retinal vascular development and hyaloid regression

PURPOSE. Vascular endothelial growth factor (VEGF)-A and placental growth factor (PIGF) are members of a large group of homologous peptides identified as the VEGF family. Although VEGF-A is known to act as a potent angiogenic peptide in the retina, the vasoactive function of PIGF in this tissue is less well defined. This study has sought to elucidate the expression patterns and modulatory role of these growth factors during retinal vascular development and hyaloid regression in the neonatal mouse. METHODS. C57BL6J mice were killed at postnatal days (P)1, P3, P5, P7, P9, and P11. The eyes were enucleated and processed for in situ hybridization and immunocytochemistry and the retinas extracted for total protein or RNA. Separate groups of neonatal mice were also injected intraperitoneally daily from P2 through P9 with either VEGF-neutralizing antibody, PIGF-neutralizing antibody, isotype immunoglobulin (Ig)-G, or phosphate-buffered saline (PBS). The mice were then perfused with fluorescein isothiocyanate (FITC)-dextran, and the eyes were subsequently embedded in paraffin wax or flat mounted. RESULTS. Quantitative (real-time) reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) demonstrated similar expression patterns of VEGF-A and PIGF mRNA during neonatal retinal development, although the fluctuation between time periods was greater overall for VEGF-A. The localization of VEGF-A and PIGF in the retina, as revealed by in situ hybridization and immunohistochemistry, was also similar. Neutralization of VEGF-A caused a significant reduction in the hyaloid and retinal vasculature, whereas PIGF antibody treatment caused a marked persistence of the hyaloid without significantly affecting retinal vascular development. CONCLUSIONS. Although having similar expression patterns in the retina, these growth factors appear to have distinct modulatory influences during normal retinal vascular development and hyaloid regression.

Synergistic effects on gene delivery - co-formulation of small disulfide-linked dendritic polycations with Lipofectamine 2000 (TM)

This paper describes the application of gene delivery vectors based on connecting together two well-defined low-generation poly(L-lysine) (PLL) dendrons using a disulfide-containing linker unit. We report that the transfection ability of these vectors in their own right is relatively low, because the low-generation number limits the endosomal buffering capacity. Importantly, however, we demonstrate that when applied in combination with Lipofectamine 2000 (TM), a vector from the cationic lipid family, these small cationic additives significantly enhance the levels of gene delivery (up to four-fold). Notably, the cationic additives have no effect on the levels of transfection observed with a cationic polymer, such as DEAE dextran. We therefore argue that the synergistic effects observed with Lipofectamine 2000 (TM) arise as a result of combining the delivery advantages of two different classes of vector within a single formulation, with our dendritic additives providing a degree of pH buffering within the endosome. As such, the data we present indicate that small dendritic structures, although previously largely overlooked for gene delivery owing to their inability to transfect in their own right, may actually be useful well-defined additives to well-established vector systems in order to enhance the gene delivery payload.

Photodynamic therapy : a pathway for enhanced delivery of liposomal doxorubicin to tumors

Abstract Part I : Background : Isolated lung perfusion (ILP) was designed for the treatment of loco-regional malignancies of the lung. In contrast to intravenous (IV) drug application, ILP allows for a selective administration of cytostatic agents such as doxorubicin to the lung while sparing non-affected tissues. However, the clinical results with ILP were disappointing. Doxorubicinbased ILP on sarcoma rodent lungs suggested high overall doxorubicin concentrations within the perfused lung but a poor penetration of the cytostatic agent into tumors. The same holds true for liposomal-encapsulated macromolecular doxorubicin (LiporubicinTM) In specific conditions, low-dose photodynamic therapy (PDT) can enhance the distribution of macromolecules across the endothelial bamer in solid tumors. It was recently postulated that tumor neovessels were more responsive to PDT than the normal vasculature. We therefore hypothesized that Visudyne®-mediated PDT could selectively increase liposomal doxorubicin (LiporubicinTM) uptake in sarcoma tumors to rodent lungs during intravenous (IV) drug administration and isolated lung perfusion (ILP). Material and Methods : A sarcoma tumor was generated in the left lung of Fisher rats by subpleural injection of a sarcoma cell ,suspension via thoracotomy. Ten days later, LiporubicinTM is administered IV or by single pass antegrade ILP, with or without Visudyne® -mediated low-dose PDT pre-treatment of the sarcoma bearing lung. The drug concentration and distribution were assessed separately in tumors and lung tissues by high pressure liquid chromatography (HPLC) and fluorescence microscopy (FNI~, respectively. Results : PDT pretreatment before IV LiporubicinTM administration resulted in a significantly higher tumor drug uptake and tumor to lung drug ratio compared to IV drug injection alone without affecting the blood flow and drug distribution in the lung. PDT pre-treatment before LiporubicinTM-based ILP also resulted in a higher tumor drug uptake and a higher tumor to lung drug ratio compared to ILP alone, however, these differences were not significant due to a heterogeneous blood flow drug distribution during ILP which was further accentuated by PDT. Conclusions : Low-dose Visudyne®-mediated PDT pre-treatment has the potential to selectively enhance liposomal encapsulated doxorubicin uptake in tumors but not in normal lung tissue after IV drug application in a rat model of sarcoma tumors to the lung which opens new perspectives for the treatment of superficially spreading chemoresistant tumors of the chest cavity such as mesothelioma or malignant effusion. However, the impact of PDT on macromolecular drug uptake during ILP is limited since its therapeutic advantage is circumvented by ILP-induced heterogeneicity of blood flow and drug distribution Abstract Part II Background : Photodynamic therapy (PDT) with Visudyne® acts by direct cellular phototoxicity and/or by an indirect vascular-mediated effect. Here, we demonstrate that the vessel integrity interruption by PDT can promote the extravasation of a macromolecular agent in normal tissue. To obtain extravasation in normal tissue PDT conditions were one order of magnitude more intensive than the ones in tissue containing neovessels reported in the literature. Material and Methods : Fluorescein isothiocyanate dextran (FITC-D, 2000kDa), a macromolecular agent, was intravenously injected 10 minutes before (LKO group, n=14) or 2 hours (LK2 group, n=16) after Visudyne® mediated PDT in nude mice bearing a dorsal skin fold chamber. Control animals had no PDT (CTRL group, n=8). The extravasation of FITC-D from blood vessels in striated muscle tissue was observed in both groups in real-time for up to 2500 seconds after injection. We also monitored PDT-induced leukocyte rolling in-vivo and assessed, by histology, the corresponding inflammatory reaction score in the dorsal skin fold chambers. Results : In all animals, at the applied PDT conditions, FITC-D extravasation was significantly enhanced in the PDT treated areas as compared to the surrounding non-treated areas (p<0.0001). There was no FITC-D leakage in the control animals. Animals from the LKO group had significantly less FITC-D extravasation than those from the LK2 group (p = 0.0002). In the LKO group FITC-D leakage correlated significantly with the inflammation (p < 0.001). Conclusions: At the selected conditions, Visudyne-mediated PDT promotes vascular leakage and FITC-D extravasation into the interstitial space of normal tissue. The intensity of vascular leakage depends on the time interval between PDT and FITC-D injection. This concept could be used to locally modulate the delivery of macromolecules in vivo. Résumé : La perfusion cytostatique isolée du poumon permet une administration sélective des agents cytostatiques sans implication de la circulation systémique avec une forte accumulation au niveau du poumon mais une faible pénétration dans les tumeurs. La thérapie photodynamique (PDT) qui consiste en l'application d'un sensibilisateur activé par lumière laser non- thermique d'une longueur d'onde définie permet dans certaines conditions, une augmentation de la pénétration des agents cytostatiques macromoléculaires à travers la barrière endothéliale tumorale. Nous avons exploré cet avantage thérapeutique de la PDT dans un modèle expérimental afin d'augmenter d'une manière sélective la pénétration tumorale de la doxorubicin pegylée, liposomal- encapsulée macromoléculaire (Liporubicin). Une tumeur sarcomateuse a été générée au niveau du poumon de rongeur suivie d'administration de Liporubicin, soit par voie intraveineuse soit par perfusion isolée du poumon (ILP). Une partie des animaux ont reçus un prétraitement de la tumeur et du poumon sous jacent par PDT avec Visudyne comme photosensibilisateur. Les résultats ont démontrés que la PDT permet, sous certaines conditions, une augmentation sélective de Liporubicin dans les tumeurs mais pas dans le parenchyme pulmonaire sous jacent. Après administration intraveineuse de Liporubicin et prétraitement par PDT, l'accumulation dans les tumeurs était significative par rapport au poumon, et aux tumeurs sans PDT. Le même phénomène est observé après ILP du poumon. Cependant, les différences avec ou sans PDT n'étaient pas significatives lié à und distribution hétérogène de Liporubicin dans le poumon perfusé après ILP. Dans une deuxième partie de l'expérimentation, nous avons exploré la microscopie intra-vitale pour déterminer l'extravasion des substances macromoléculaires (FITS) à travers la barrière endothéliale avec ou sans Visudyne-PDT au niveau des chambres dorsales des souris nues. Les résultats montrent qu'après PDT, l'extravasion de FITS a été augmentée de manière significative par rapport au tissu non traité. L'intensité de l'extravasion de FITS dépendait également de l'intervalle entre PDT et injection de FITS. En conclusion, les expérimentations montrent que la PDT est capable, sous certaines conditions, d'augmenter de manière significative l'extravasion des macromolécules à travers la barrière endothéliale et leur accumulation dans des tumeurs mais pas dans le parenchyme pulmonaire. Ces résultats permettent une nouvelle perspective de traitement pour des tumeurs superficielles intrathoraciques chimio-résistent comme l'épanchement pleural malin ou le mésothéliome pleural.

Influence de l’agrégation érythrocytaire sur la migration axiale de microparticules simulant des plaquettes sanguines

Lors du phénomène d’hémostase primaire ou de thrombose vasculaire, les plaquettes sanguines doivent adhérer aux parois afin de remplir leur fonction réparatrice ou pathologique. Pour ce faire, certains facteurs rhéologiques et hémodynamiques tels que l’hématocrite, le taux de cisaillement local et les contraintes de cisaillement pariétal, entrent en jeu afin d’exclure les plaquettes sanguines de l’écoulement principal et de les transporter vers le site endommagé ou enflammé. Cette exclusion pourrait aussi être influencée par l’agrégation de globules rouges qui est un phénomène naturel présent dans tout le système cardiovasculaire selon les conditions d’écoulement. La dérive de ces agrégats de globules rouges vers le centre des vaisseaux provoque la formation de réseaux d’agrégats dont la taille et la complexité varient en fonction de l’hématocrite et des conditions de cisaillement présentes. Il en résulte un écoulement bi-phasique avec un écoulement central composé d’agrégats de globules rouges avoisinés par une région moins dense en particules où l’on peut trouver des globules rouges singuliers, des petits rouleaux de globules rouges et une importante concentration en plaquettes et globules blancs. De ce fait, il est raisonnable de penser que plus la taille des agrégats qui occupent le centre du vaisseau augmente, plus il y aura de plaquettes expulsées vers les parois vasculaires. L'objectif du projet est de quantifier, in vitro, la migration des plaquettes sanguines en fonction du niveau d’agrégation érythrocytaire présent, en faisant varier l’hématocrite, le taux de cisaillement et en promouvant l’agrégation par l’ajout d’agents tels que le dextran à poids moléculaire élevé. Cependant, le comportement non Newtonien du sang dans un écoulement tubulaire peut être vu comme un facteur confondant à cause de son impact sur l’organisation spatiale des agrégats de globules rouges. De ce fait, les études ont été réalisées dans un appareil permettant de moduler, de façon homogène, la taille et la structure de ces agrégats et de quantifier ainsi leur effet sur la migration axiale des plaquettes. Du sang de porc anti coagulé a été ajusté à différents taux d’hématocrite et insérer dans un appareil à écoulement de Couette, à température ambiante. Les plaquettes sanguines, difficilement isolables in vitro sans en activer certains ligands membranaires, ont été remplacées par des fantômes en polystyrène ayant un revêtement de biotine. La quantification de la migration de ces fantômes de plaquettes a été réalisée grâce à l’utilisation de membranes biologiques fixées sur les parois internes de l’entrefer du rhéomètre de Couette. Ces membranes ont un revêtement de streptavidine assurant une très forte affinité d’adhésion avec les microparticules biotynilées. À 40% d’hématocrite, à un cisaillement de 2 s-1, 566 ± 53 microparticules ont été comptées pour un protocole préétabli avec du sang non agrégeant, comparativement à 1077 ± 229 pour du sang normal et 1568 ± 131 pour du sang hyper agrégeant. Les résultats obtenus suggèrent une nette participation de l’agrégation érythrocytaire sur le transport des fantômes de plaquettes puisque l’adhésion de ces derniers à la paroi du rhéomètre de Couette augmente de façon quasi exponentielle selon le niveau d’agrégation présent.

Polysaccharide-based Polyion Complex Micelles as New Delivery Systems for Hydrophilic Cationic Drugs

Les micelles polyioniques ont émergé comme des systèmes prometteurs de relargage de médicaments hydrophiles ioniques. Le but de cette étude était le développement des micelles polyioniques à base de dextrane pour la relargage de médicaments hydrophiles cationiques utilisant une nouvelle famille de copolymères bloc carboxymethyldextran-poly(éthylène glycol) (CMD-PEG). Quatre copolymères CMD-PEG ont été préparés dont deux copolymères identiques en termes de longueurs des blocs de CMD et de PEG mais différent en termes de densité de charges du bloc CMD; et deux autres copolymères dans lesquels les blocs chargés sont les mêmes mais dont les blocs de PEG sont différents. Les propriétés d’encapsulation des micelles CMD-PEG ont été évaluées avec différentes molécules cationiques: le diminazène (DIM), un médicament cationique modèle, le chlorhydrate de minocycline (MH), un analogue semi-synthétique de la tétracycline avec des propriétés neuro-protectives prometteuses et différents antibiotiques aminoglycosidiques. La cytotoxicité des copolymères CMD-PEG a été évaluée sur différentes lignées cellulaires en utilisant le test MTT et le test du Bleu Alamar. La formation de micelles des copolymères de CMD-PEG a été caractérisée par différentes techniques telles que la spectroscopie RMN 1H, la diffusion de la lumière dynamique (DLS) et la titration calorimétrique isotherme (ITC). Le taux de relargage des médicaments et l’activité pharmacologique des micelles contenant des médicaments ont aussi été évalués. Les copolymères CMD-PEG n'ont induit aucune cytotoxicité dans les hépatocytes humains et dans les cellules microgliales murines (N9) après 24 h incubation pour des concentrations allant jusqu’à 15 mg/mL. Les interactions électrostatiques entre les copolymères de CMD-PEG et les différentes drogues cationiques ont amorcé la formation de micelles polyioniques avec un coeur composé du complexe CMD-médicaments cationiques et une couronne composée de PEG. Les propriétés des micelles DIM/CMDPEG ont été fortement dépendantes du degré de carboxyméthylation du bloc CMD. Les micelles de CMD-PEG de degré de carboxyméthylation du bloc CMD ≥ 60 %, ont incorporé jusqu'à 64 % en poids de DIM et ont résisté à la désintégration induite par les sels et ceci jusqu'à 400 mM NaCl. Par contre, les micelles de CMD-PEG de degré de carboxyméthylation ~ 30% avaient une plus faible teneur en médicament (~ 40 % en poids de DIM) et se désagrégeaient à des concentrations en sel inférieures (∼ 100 mM NaCl). Le copolymère de CMD-PEG qui a montré les propriétés micellaires les plus satisfaisantes a été sélectionné comme système de livraison potentiel de chlorhydrate de minocycline (MH) et d’antibiotiques aminoglycosidiques. Les micelles CMD-PEG encapsulantes de MH ou d’aminoglycosides ont une petite taille (< 200 nm de diamètre), une forte capacité de chargement (≥ 50% en poids de médicaments) et une plus longue période de relargage de médicament. Ces micelles furent stables en solution aqueuse pendant un mois; après lyophilisation et en présence d'albumine sérique bovine. De plus, les micelles ont protégé MH contre sa dégradation en solutions aqueuses. Les micelles encapsulant les drogues ont maintenu les activités pharmacologiques de ces dernières. En outre, les micelles MH réduisent l’inflammation induite par les lipopolysaccharides dans les cellules microgliales murines (N9). Les micelles aminoglycosides ont été quant à elles capable de tuer une culture bactérienne test. Toutefois les micelles aminoglycosides/CMDPEG furent instables dans les conditions physiologiques. Les propriétés des micelles ont été considérablement améliorées par des modifications hydrophobiques de CMD-PEG. Ainsi, les micelles aminoglycosides/dodecyl-CMD-PEG ont montré une taille plus petite et une meilleure stabilité aux conditions physiologiques. Les résultats obtenus dans le cadre de cette étude montrent que CMD-PEG copolymères sont des systèmes prometteurs de relargage de médicaments cationiques.

Étude des propriétés de transport dans les hydrogels de curdlan

Les hydrogels de polysaccharide sont des biomatériaux utilisés comme matrices à libération contrôlée de médicaments et comme structures modèles pour l’étude de nombreux systèmes biologiques dont les biofilms bactériens et les mucus. Dans tous les cas, le transport de médicaments ou de nutriments à l’intérieur d’une matrice d’hydrogel joue un rôle de premier plan. Ainsi, l’étude des propriétés de transport dans les hydrogels s’avère un enjeu très important au niveau de plusieurs applications. Dans cet ouvrage, le curdlan, un polysaccharide neutre d’origine bactérienne et formé d’unités répétitives β-D-(1→3) glucose, est utilisé comme hydrogel modèle. Le curdlan a la propriété de former des thermogels de différentes conformations selon la température à laquelle une suspension aqueuse est incubée. La caractérisation in situ de la formation des hydrogels de curdlan thermoréversibles et thermo-irréversibles a tout d’abord été réalisée par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR) en mode réflexion totale atténuée à température variable. Les résultats ont permis d’optimiser les conditions de gélation, menant ainsi à la formation reproductible des hydrogels. Les caractérisations structurales des hydrogels hydratés, réalisées par imagerie FT-IR, par microscopie électronique à balayage en mode environnemental (eSEM) et par microscopie à force atomique (AFM), ont permis de visualiser les différentes morphologies susceptibles d’influencer la diffusion d’analytes dans les gels. Nos résultats montrent que les deux types d’hydrogels de curdlan ont des architectures distinctes à l’échelle microscopique. La combinaison de la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN) à gradients pulsés et de l’imagerie RMN a permis d’étudier l’autodiffusion et la diffusion mutuelle sur un même système dans des conditions expérimentales similaires. Nous avons observé que la diffusion des molécules dans les gels est ralentie par rapport à celle mesurée en solution aqueuse. Les mesures d’autodiffusion, effectuées sur une série d’analytes de diverses tailles dans les deux types d’hydrogels de curdlan, montrent que le coefficient d’autodiffusion relatif décroit en fonction de la taille de l’analyte. De plus, nos résultats suggèrent que l’équivalence entre les coefficients d’autodiffusion et de diffusion mutuelle dans les hydrogels de curdlan thermo-irréversibles est principalement due au fait que l’environnement sondé par les analytes durant une expérience d’autodiffusion est représentatif de celui exploré durant une expérience de diffusion mutuelle. Dans de telles conditions, nos résultats montrent que la RMN à gradients pulsés peut s’avérer une approche très avantageuse afin de caractériser des systèmes à libération contrôlée de médicaments. D’autres expériences de diffusion mutuelle, menées sur une macromolécule de dextran, montrent un coefficient de diffusion mutuelle inférieur au coefficient d’autodiffusion sur un même gel de curdlan. L’écart mesuré entre les deux modes de transport est attribué au volume différent de l’environnement sondé durant les deux mesures. Les coefficients d’autodiffusion et de diffusion mutuelle similaires, mesurés dans les deux types de gels de curdlan pour les différents analytes étudiés, suggèrent une influence limitée de l’architecture microscopique de ces gels sur leurs propriétés de transport. Il est conclu que les interactions affectant la diffusion des analytes étudiés dans les hydrogels de curdlan se situent à l’échelle moléculaire.

Rôle des kinines dans la physiopathologie des effets secondaires causés par les héparines contaminées d’origine chinoise : approche expérimentale

En janvier 2008, une éclosion de réactions anaphylactoïdes (RA) potentiellement mortelles associées à l’injection intraveineuse d’héparine manufacturées en Chine et contaminée par le chondroïtine sulfate hypersulfaté (CSHS) a forcé le rappel de ces dernières par la U.S. Food and Drug Administration. Ces RA ont rapidement été attribuées à la libération de la bradykinine (BK) suite à l’activation du système de contact par le CSHS. Cependant, aucune évidence expérimentale définitive n’est à ce jour venue appuyer directement cette hypothèse. En se basant sur le nombre de morts déclaré et associé à la contamination (>150 morts au niveau mondial) ainsi qu’aux données épidémiologiques, qui stipulent que 25% des patients ayant développés une RA aux États-Unis étaient essentiellement des insuffisant rénaux en dialyse traités au moyen d’un inhibiteur de l’enzyme de conversion de l’angiotensine (iECA), nous avons émis l’hypothèse suivante : les RA causées par l’injection intraveineuse d’héparine contaminée au CSHS sont de nature multifactorielle et complexe. Le but de notre travail est donc, dans un premier temps, d’évaluer le pouvoir kininoformateur du CSHS en présence d’un iECA et de le comparer à celui du sulfate de dextran, un activateur de référence du système de contact. Comme les RA associées à l’injection intraveineuse d’héparine contaminée par le CSHS se produisent généralement dans les premières minutes des séances de dialyse, nous allons étudier l’effet de la dilution du plasma sur la quantité de BK libérée en présence ou en absence d’un iECA. Nous allons également mesurer les profils cinétiques de la libération de la BK sur un plasma stimulé par différents lots d’héparine contaminée, et associée à des RA, et nous comparerons cette cinétique avec celles d’une héparine de référence complémentée ou non avec différentes concentrations de CSHS synthétique. Enfin, nous allons caractériser le profil de libération de la BK et de son métabolite actif, la des-Arg9-BK, dans le plasma de patients dialysé ayant présenté une RA associée à une membrane de dialyse chargée négativement. L’application de méthodes expérimentales développées dans notre laboratoire nous a permis de montrer, pour la première fois, que l’héparine contaminée au CSHS a la capacité de libérer la BK à des concentrations susceptibles d’expliquer le rôle de ce peptide inflammatoire dans la physiopathologie des RA causées par l’injection intraveineuse d’héparine d’origine chinoise contaminée au CSHS.