Gold nanoparticles of diameter ca. 60 nm have been synthesized based on Turkevich and Frens protocols. We have demonstrated that the carboxyl-modified gold nanoparticles can be coupled covalently with antibodies (Ab) of interest using the EDC/NHS coupling procedure. Binding studies with Ab-grafted AuNPs and GpL fusion proteins proved that conjugation of AuNPs with antibodies enables immobilization of antibodies with preservation of a significant antigen binding capacity. More importantly, our findings showed that the conjugation of types of anti-TNF receptors antibodies such as anti-Fn14 antibodies (PDL192 and 5B6) (Aido et al., 2021), anti-CD40, anti-4-1BB and anti-TNFR2 with gold nanoparticles confers them with potent agonism. Thus, our results suggest that AuNPs can be utilized as a platform to immobilize anti-TNFR antibodies which, on the one hand, helps to enhance their agonistic activity in comparison to “free” inactive antibodies by mimicking the effect of cell-anchored antibodies or membrane-bound TNF ligands and, on the other hand, allows to develop new generations of drug delivery systems. These constructs are characterized with their biocompatibility and their tunable synthesis process.
In a further work part, we combined the benefits of the established system of Ab-AuNPs with materials used widely in the modern biofabrication approaches such as the photo-crosslinked hydrogels, methacrylate-modified gelatin (GelMA), combined with embedded variants of human cell lines. The acquired results demonstrated clearly that the attaching of proteins like antibodies to gold nanoparticles might reduce their release rate from the crosslinked hydrogels upon the very low diffusion of gold nanoparticles from the solid constructs to the surrounding medium yielding long-term local functioning proteins-attached particles. Moreover, our finding suggests that hydrogel-embedded AuNP-immobilized antibodies, e.g. anti-TNFα-AuNPs or anti-IL1-AuNPs enable local inhibitory functions,
To sum up, our results demonstrate that AuNPs can act as a platform to attach anti-TNFR antibodies to enhance their agonistic activity by resembling the output of cell-anchoring or membrane bounding. Gold nanoparticles are considered, thus, as promising tool to develop the next generation of drug delivery systems, which may contribute to cancer therapy. On top of that, the embedding of anti-inflammatory-AuNPs in the biofabricated hydrogel presents new innovative strategy of the treatment of autoinflammatory diseases. / Gold-Nanopartikel mit einem Durchmesser von ca. 60 nm wurden auf Basis der Turkevich- und Frens-Protokolle synthetisiert. Bindungsstudien mit Ab-verankerten AuNPs und GpL-Fusionsproteinen haben gezeigt, dass die Konjugation von AuNPs mit Antikörpern die Immobilisierung von Antikörpern mit Erhaltung einer signifikanten Antigenbindungs-Kapazität ermöglicht. Noch wichtiger ist, dass unsere Ergebnisse zeigen, dass die Konjugation von Typen von Antikörpern gegen TNFRs wie anti-Fn14-Antikörper (PDL192 und 5B6), anti-CD40, anti-4-1BB und anti-TNFR2 mit Gold-Nanopartikeln ihnen eine starke agonistische Wirkung verleiht. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass AuNPs als Plattform genutzt werden können, um Antikörper gegen TNFR zu immobilisieren, was einerseits dazu beiträgt, ihre agonistische Aktivität im Vergleich zu "freien" inaktiven Antikörpern zu erhöhen, indem sie die Wirkung von zellgebundenen Antikörpern oder membranverankerten TNF-Liganden nachahmen und andererseits die Entwicklung neuer Generationen von Wirkstoffabgabe Systemen ermöglicht. Diese Konstrukte zeichnen sich durch ihre Biokompatibilität und ihren einstellbaren Syntheseprozess aus.
In einem weiteren Teil der Arbeit haben wir die Vorteile des etablierten Systems von Ab-AuNPs mit Materialien kombiniert, die in modernen Biofabrikationsansätzen weit verbreitet sind, nämlich Hydrogele, z.b. methacrylatmodifiziertes Gelatine (GelMA), kombiniert mit eingebetteten Varianten von menschlichen Zelllinien. Die erzielten Ergebnisse zeigten deutlich, dass die Anbindung von Proteinen wie Antikörpern an Gold-Nanopartikel ihre Freisetzung aus den vernetzten Hydrogelen reduzieren könnte, da die Diffusion von Gold-Nanopartikeln aus den festen Konstrukten in das umgebende Medium sehr gering ist und so langfristig Konstrukte mit lokalem Proteine load - erzeugt werden können. Darüber hinaus legt unser Befund nahe, dass in das Hydrogel eingebettete AuNP-immobilisierte Antikörper wie Anti-TNFα-AuNPs oder Anti-IL1-AuNPs eine lokal Immunsuppression erlauben. Diese können als vielversprechende Ansätze betrachtet werden, um verschiedene Arten von Autoimmunerkrankungen zu behandeln.
Zusammenfassend zeigen unsere Ergebnisse, dass AuNPs als Plattform dienen können, um Anti-TNFR-Antikörper anzubinden und ihre agonistische Aktivität zu erhöhen. Goldnanopartikel werden daher als vielversprechendes Werkzeug zur Entwicklung der nächsten Generation von Wirkstofftransportsystemen angesehen, die zur Krebstherapie beitragen können. Darüber hinaus stellt die Einbettung von entzündungshemmenden-AuNPs in das biofabrizierte Hydrogel eine neue innovative Strategie für die Behandlung von autoinflammatorischen Erkrankungen dar.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:34921 |
| Date | January 2024 |
| Creators | Aido, Ahmed |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.de, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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