Effects of Microfluidic Shear on the Plasmid DNA Structure: Implications for Polymeric Gene Delivery Vectors
Notice bibliographique
Résumé
Microfluidic manufacturing of advanced gene delivery vectors necessitates consideration of the effects of microfluidic shear forces on the structural integrity of plasmid DNA (pDNA). In this paper, we expose pDNA to variable shear forces in a two-phase, gas–liquid microfluidic reactor and apply gel electrophoresis to analyze the products of on-chip shear-induced degradation. The effects of shear rate, solvent environment, pDNA size, and copolymer complexation on shear-induced degradation are investigated. We find that small naked pDNA (pUC18, 2.7 kb) exhibits shear rate-dependent shear degradation in the microfluidic channels in a mixed organic solvent (dioxane/water/acetic acid; 90/10/<0.1 w/w/w), with the extents of both supercoil isoform relaxation and complete fragmentation increasing as the maximum shear rates increase from 4 × 10 5 to 2 × 10 6 s –1 . However, over the same range of shear rates, the same pDNA sample shows no evidence of microfluidic shear-induced degradation in a pure aqueous environment. Quiescent control experiments in the same mixed organic solvent prove that a combination of solvent and shear forces is involved in the observed shear-induced degradation. Furthermore, we show that shear degradation effects in mixed organic solvents can be significantly attenuated by complexation of pDNA with the block copolymer polycaprolactone- block -poly(2-vinylpyridine) prior to exposure to microfluidic shear. Finally, we demonstrate that medium (pDSK519, 8.1 kb) and large (pRK290, 20 kb) naked pDNA are more sensitive to shear-induced microfluidic degradation in the mixed organic solvent environment than small pDNA, with both plasmids showing complete fragmentation even at the lowest shear rate, although we found no evidence of shear-induced damage in water for the largest investigated naked pDNA even at the highest flow rate. The resulting understanding of the interplay of the solvent and shear effects during microfluidic processing should inform microfluidic manufacturing routes to new gene therapy formulations.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».