Three-dimensional Confocal Microscopy Visualization and AFM-IR Chemical Mapping of Lung Surfactant Monolayer Collapse Morphologies

肺表面活性剂单层塌陷形态的三维共焦显微镜可视化和 AFM-IR 化学图谱

基本信息

  • 批准号:
    10751972
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.39万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-09-15 至 2026-09-14
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

ABSTRACT Neonatal respiratory distress syndrome (NRDS) and acute respiratory distress syndrome (ARDS) afflict upwards of 250,000 Americans every year. NRDS affects premature infants due to their underdeveloped lung’s inability to produce sufficient functional lung surfactant. Animal replacement surfactant treatment options exist for NRDS, although concerns over bio-variability, interspecies disease transmittance, and religious questions over porcine versus bovine derived surfactants remain. ARDS was seen in ~75% of all admitted COVID-19 ICU patients and is currently untreatable leading to a mortality rate of ~40%. ARDS is initiated by lung trauma or disease that leads to inflammation, causing an uncharacteristic increase of the surface tension within the lungs, leading to atelectasis. A deeper understanding of the fundamental structure and limiting behavior of lung surfactant monolayers may be the avenue to suggest new synthetic replacement surfactant treatments that could mitigate the biological concerns in NRDS as well as develop treatment options for patients with ARDS. My group has previously identified that the “collapse” of a monolayer determines the lower surface tension limit during the alveolar area compression accompanying exhalation. The physical and chemical factors that govern collapse may be altered in patients who develop dysfunctional, high surface tension lung surfactant during ARDS. Monolayers of healthy lung surfactant phase separate into domains of a semi-crystalline ordered phase and a disordered liquid phase of varied composition. We hypothesize that this phase separation dictates many of the dynamic and rheological properties of the monolayer that influence collapse. However, there is little direct information on the composition of the different domains in multicomponent lung surfactants. I will address monolayer collapse and phase separation in the following two aims. In Aim 1, I will visualize monolayer collapse structures using the 3-D serial sectioning capabilities of the confocal fluorescence microscope to determine how monolayer domains alter collapse behavior and the minimum surface tension. I have also recently found that collapse behavior changes on curved, alveolar-size interfaces compared to the flat surfaces in a Langmuir trough, and I will use confocal imaging to determine the relationship between collapse morphology and interfacial curvature. Aim 2 is to pioneer infrared-coupled atomic force microscopy (AFM-IR) methods to map the lateral distribution of the chemical species and their local ordering in multicomponent lung surfactant monolayers. I will use AFM-IR to examine the hypothesis that cholesterol concentrates at domain boundaries to lower the line tension while palmitic acid and hexadecanol promote crystallization of dipalmitoylphosphatidylcholine, increasing the fraction of solid phase in the monolayer. Successful completion of this project will provide a detailed description of the two-dimensional chemical distribution in laterally phase separated lung surfactant monolayers and how this phase separation influences the minimum surface tension at monolayer collapse.
抽象的 新生儿呼吸窘迫综合征(NRDS)和急性呼吸窘迫综合征(ARDS)向上折磨 每年有25万美国人。 NRDS由于肺部欠发达而影响早产婴儿 产生足够的功能性肺表面。 NRDS存在动物替代表面处理选项, 尽管对生物变异性,种间疾病传播以及猪的宗教问题的担忧 仍然存在与牛衍生的表面活性剂。在所有入院的Covid-19 ICU患者中,约有75%在约75%的ARDS和 目前无法治疗导致死亡率约40%。 ARDS是由肺部创伤或疾病引发的 导致炎症,导致肺部表面张力的异常增加,导致 对肺表面活性剂的基本结构和限制行为有更深入的了解 单层可能是建议新的合成替代生存治疗方法的途径 NRDS的生物学问题以及ARDS患者的开发治疗选择。我的小组有 先前确定的单层“崩溃”决定了较低的表面张力极限 肺泡区域压缩发生呼气。控制崩溃的物理和化学因素 在ARDS期间患有功能失调的高表面肺表面活性剂的患者可能会改变。 健康的肺表面活性剂相的单层分离为半晶有序相的结构域和A 各种成分的液相无序。我们假设这个阶段分离决定了许多 影响崩溃的单层的动态和流变特性。但是,几乎没有 有关多组分肺表面活性剂中不同域组成的直接信息。我会解决的 单层崩溃和相位分离在以下两个目标中。在AIM 1中,我将可视化单层崩溃 使用共聚焦荧光显微镜的3-D系列切片能力的结构来确定如何 单层域改变了塌陷行为和最小表面张力。我最近还发现 与Langmuir中的平面相比 槽,我将使用共共聚焦成像来确定塌陷形态与界面之间的关系 曲率。 AIM 2是先锋红外耦合原子力显微镜(AFM-IR)的方法,以绘制以后的 化学物种及其在多组分肺表面活性剂单层中的局部顺序的分布。我会 使用AFM-IR检查胆固醇浓缩在结构域边界的假设以降低线 张力时棕榈酸和六烷醇促进二甲米二酰磷脂酰胆碱的结晶,增加 单层中固相的比例。成功完成该项目将提供详细的 横向分离的肺表面活性剂单层中二维化学分布的描述 以及这种相分离如何影响单层塌陷处的最小表面张力。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Zachary D McAllister其他文献

Zachary D McAllister的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

相似国自然基金

锌离子转运蛋白SLC39A1在急性呼吸窘迫综合征中的作用和机制
  • 批准号:
    32371177
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
蜗牛粘液糖胺聚糖影响中性粒细胞粘附和迁移在治疗急性呼吸窘迫综合征中的作用研究
  • 批准号:
    82360025
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
β-catenin诱导调节性T细胞代谢重编程及亚型转化在急性呼吸窘迫综合征的作用及机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
特络细胞源性外泌体经JAK/STAT-miRNA-E2F轴修复肺血管改善急性呼吸窘迫综合征的机制研究
  • 批准号:
    82272230
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    52.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
探索在急性呼吸窘迫综合征动物模型和患者长时间俯卧位通气过程中动态滴定呼气末正压的意义
  • 批准号:
    82270081
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    76 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

1/2: PREcision VENTilation to attenuate Ventilation-Induced Lung Injury (PREVENT VILI)
1/2:精确通气以减轻通气引起的肺损伤(预防 VILI)
  • 批准号:
    10738958
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 4.39万
  • 项目类别:
MAM Proteins in Lung Vascular Injury
MAM 蛋白在肺血管损伤中的作用
  • 批准号:
    10680808
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 4.39万
  • 项目类别:
Examining the role of TRMT1 and tRNA methylation in acute lung injury and ARDS
检查 TRMT1 和 tRNA 甲基化在急性肺损伤和 ARDS 中的作用
  • 批准号:
    10719249
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 4.39万
  • 项目类别:
Identifying patient subgroups and processes of care that cause outcome differences following ICU vs. ward triage among patients with acute respiratory failure and sepsis
确定急性呼吸衰竭和脓毒症患者在 ICU 与病房分诊后导致结局差异的患者亚组和护理流程
  • 批准号:
    10734357
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 4.39万
  • 项目类别:
2/2: PREcision VENTilation to attenuate Ventilation-Induced Lung Injury (PREVENT VILI)
2/2:精确通气以减轻通气引起的肺损伤(预防 VILI)
  • 批准号:
    10738959
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 4.39万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了