يصف البروتوكول تحضير الكريات المجهرية لألجينات الصوديوم المترابطة مع أيونات المعادن المختلفة باستخدام جهاز الموائع الدقيقة لتصميم حامل الدواء. كما تم التحقيق في الخصائص المضادة للميكروبات وبطء إطلاق الدواء لهذه الكريات المجهرية.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
يصف البروتوكول تحضير الكريات المجهرية لألجينات الصوديوم المترابطة مع أيونات المعادن المختلفة باستخدام جهاز الموائع الدقيقة لتصميم حامل الدواء. كما تم التحقيق في الخصائص المضادة للميكروبات وبطء إطلاق الدواء لهذه الكريات المجهرية.
الكريات المجهرية هي جسيمات بحجم ميكرومتر يمكنها تحميل الأدوية وإطلاقها تدريجيا عن طريق التغليف المادي أو الامتزاز على السطح وداخل البوليمرات. في مجال الطب الحيوي ، تمت دراسة الكريات المجهرية الهيدروجيل على نطاق واسع لتطبيقها كناقلات للأدوية نظرا لقدرتها على تقليل وتيرة تناول الدواء ، وتقليل الآثار الجانبية ، وتحسين امتثال المريض. ألجينات الصوديوم (ALG) هو عديد السكاريد الخطي الذي يحدث بشكل طبيعي مع ثلاثة روابط جليكوسيدية العمود الفقري. توجد مجموعتان مساعدتان من الهيدروكسيل في كل جزء من أجزاء البوليمر، والتي لها خصائص مجموعة هيدروكسيل الكحول. يمكن أن تخضع وحدات ALG الاصطناعية لتفاعلات كيميائية متقاطعة مع أيونات المعادن ، وتشكل بنية شبكة مترابطة من مداخن البوليمر ، وتشكل في النهاية هيدروجيل. يمكن تحضير الكريات المجهرية الهيدروجيل باستخدام عملية بسيطة تتضمن خصائص الربط المتقاطع الأيوني ل ALG. في هذه الدراسة ، قمنا بإعداد الكريات المجهرية الهيدروجيل القائمة على ALG (ALGMS) باستخدام استراتيجية الترسيب الكهربائي للسوائع الدقيقة. كانت الكريات المجهرية الهيدروجيل المحضرة ذات حجم موحد ومشتتة جيدا ، بسبب التحكم الدقيق في تدفق الرش الكهربائي للسوائع الدقيقة. تم تحضير ALGMS المتصالب مع أيونات معدنية مختلفة باستخدام تقنية الرش الكهربائي للسوائع الدقيقة التي تجمع بين الموائع الدقيقة والمجال الكهربائي العالي ، وتم التحقيق في خصائصه المضادة للميكروبات ، والقدرة على إطلاق الدواء البطيء ، والتوافق الحيوي. هذه التكنولوجيا تبشر بالتطبيق في تطوير وإنتاج الأدوية المتقدمة.
تعد أنظمة توصيل الأدوية نقطة ساخنة للأبحاث في مجال هندسة الأنسجة الحيوية ، وتهدف إلى تحسين كفاءة وفعالية توصيل الأدوية وتقليل ردود الفعل السلبية والآثار الجانبية1. من بين هذه الأنظمة ، تعد الكريات المجهرية الهيدروجيل ، التي تتميز بالتوافق الحيوي الجيد ، والخصائص الميكانيكية القابلة للضبط ، واللدونة الوظيفية ، واحدة من أكثر المركبات استخداما لتحميل الأدوية وتسليمها2. يمكن استخدامها لكل من الإطلاق البطيء والمتحكم فيه للأدوية ، وتوفير تأثيرات وقائية جيدة للأدوية ، وتجنب أو تقليل الآثار غير المحددة للأدوية في الأنسجة الأخرى ، واستهداف توصيل الدواء إلى هياكل أنسجة محددة3. لذلك ، أصبحت الكريات المجهرية الهيدروجيل نظاما جديدا وفعالا لتوصيل الأدوية ، مع ظهور الأبحاث في هذا المجال تدريجيا4.
عادة ما يتم تصنيع الكريات المجهرية الهيدروجيل من مواد قابلة للتحلل ، بما في ذلك السكريات والبروتينات والبوليمرات الطبيعية5. من بينها ، ALG هو عديد السكاريد المتوافق حيويا والقابل للتحلل المستخرج من الطحالب البنية البحرية6. تحتوي سلسلته الجزيئية على مجموعات هيدروكسيل وكربوكسيل حرة يمكن أن تتشابك مع معظم الكاتيونات ثنائية التكافؤ أو متعددة التكافؤ لتشكيل بنية هيدروجيل غير قابلة للذوبان في الماء مع شبكة ثلاثية الأبعاد5. يمكن تحويل الكريات المجهرية الهيدروجيل التي تشكلها ALG إلى إلكتروليتات سالبة الشحنة في المحاليل المحايدة والقلوية. يؤدي هذا التنافر بين الشحنات السالبة إلى تضخم الكريات المجهرية ، مما يسمح بإطلاق المكون النشط أو الدواء المغلف. وقد أدت هذه الخصائص إلى اعتبار الكريات المجهرية ALG كناقلات أدوية واعدة تستخدم على نطاق واسع لتحميل الأدوية والإطلاقالخاضع للرقابة 7.
توجد طرق مختلفة لإعداد الكريات المجهرية هيدروجيل. عادة ما تتضمن طرق تحضير ALGMS التقليدية طريقة sol-gel أو طريقة emulsion-sol. تتضمن هذه الطرق خطوات مثل الترسيب والترسيب المشترك وتفاعلات الهلام للحصول على الكرات المجهرية المستهدفة8. في السنوات الأخيرة ، مع التطوير المستمر لتكنولوجيا الموائع الدقيقة ، أصبحت طريقة الرش الكهربائي للسوائع الدقيقة تدريجيا طريقة تحضير مجهرية فعالة ودقيقة9. تستخدم هذه الطريقة تقنية الموائع الدقيقة للرش الكهربائي لمحلول بوليمر من خلال فوهة دقيقة لتشكيل قطرات وكرات مجهرية بحجم ميكرومتر أثناء عملية المعالجة أو الربط المتقاطع اللاحقة10. بالمقارنة مع الطريقة التقليدية ، يوفر الرش الكهربائي للسوائع الدقيقة تحكما دقيقا في حجم جسيمات الكرة المجهرية ومورفولوجيتها عن طريق ضبط المعلمات مثل معدل تدفق المحلول والجهد وحجم الفوهة الدقيقة11. كما أنه يتيح التحضير المستمر عالي السرعة للكرات المجهرية ، مما يحسن كفاءة التحضير ويحافظ على ظروف رد فعل معتدلة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إعداد ALGMS لامتلاك وظائف مختلفة ، مثل الأدوية الخاضعة للرقابة والمحفزات المحملة ، مما يتيح تطبيقها بسهولة في مختلف المجالات.
هنا ، نقدم بروتوكولا لإعداد الكريات المجهرية ALG باستخدام طريقة الرش الكهربائي للسوائع الدقيقة. تتضمن العملية تمرير محلول ALG من خلال جهاز الموائع الدقيقة وتعريضه للرش الكهربائي. تم جمع القطرات الناتجة في المحلول الذي يحتوي على أيونات معدنية مختلفة (Ca2+ و Cu2+ و Zn2+ و Fe3+) لبدء تفاعل الارتباط المتقاطع. يعمل هذا التفاعل على تحسين استقرار الكرات المجهرية والالتصاق بها ويمنحها وظائف مختلفة. هذه الطريقة سهلة التنفيذ ، وتظهر الكرات المجهرية المركبة توحيدا جيدا في الحجم في مورفولوجيتها. بالإضافة إلى ذلك ، قمنا بالتحقيق في خصائصها المضادة للميكروبات ، وبطء قدرتها على إطلاق الدواء ، والتوافق الحيوي. سيكون هذا البروتوكول مفيدا لمزيد من تطوير الأدوية وإنتاجها.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم الحصول على الدم المستخدم في التجارب من إناث الفئران BALB / c من فئة SPF التي تزن 20-25 جم وحوالي 7 أسابيع من العمر. وافقت لجنة أخلاقيات التجارب على في كلية تشجيانغ شورين على جميع إجراءات رعاية والتجريبية.
1. إعداد الحل
2. جهاز الرش الكهربائي ميكروفلويديك
3. إعداد الكرات المجهرية ALG
4. اختبار أداء مضادات الميكروبات
5. اختبار إطلاق الدواء
6. اختبار انحلال الدم
7. اختبار التوافق الحيوي الخلوي
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
توصيف ALGMS المتصالب مع أيونات المعادن المختلفة
يظهر الشكل 2 التشكل البصري ل Ca-ALGMS و Cu-ALGMS و Zn-ALGMS و Fe-ALGMS ، مما يدل على كروية جيدة ، وسطح أملس ، وتوزيع موحد لحجم الجسيمات (الشكل التكميلي 2) وتشتت أحادي ممتاز. كما أجرينا التوصيف المجهري باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) وتحليل التحليل الطيفي المشتت للطاقة (EDS). كما هو موضح في الشكل 3 ، كانت الكرات المجهرية كروية بشكل عام مع استدارة محددة جيدا. تم توزيع سطح ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
في هذا البروتوكول ، نقدم طريقة لإعداد ALGMS على أساس تقنية الرش الكهربائي للسوائع الدقيقة. الطريقة سهلة التشغيل وتنتج عددا كبيرا من الكرات المجهرية ذات الاستدارة الموحدة والقطر الذي يمكن التحكم فيه. يوفر هذا النهج الراحة للباحثين ويمكن أن يعزز البحث وتطبيق الكريات المجهرية الهيدروجيلية. بالإضافة إلى ذلك ، من خلال الربط المتقاطع مع أيونات المعادن المختلفة ، تم تحسين الاستقرار والنشاط الحيوي ل ALGMS. في التجارب المضادة للميكروبات ، أظهر Cu-ALGMS و Zn-ALGMS تأثيرات مثبطة بكتيرية كبيرة.
الكريات ال...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
لن يتم الكشف عن أي تضارب في المصالح.
تم دعم هذا العمل من خلال مشروع بحثي بجامعة تشجيانغ شورين (2023R053 و 2023KJ237).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 120 شبكة الشاشة | Solarbio ، الصين | YA0946 | |
| موقد الكحول | Solarbio ، الصين | YA2320 | |
| BALB / c الفئران | Wukong التكنولوجيا الحيوية ، كاشف | ||
| Meilunbio ، الصين | MA0082 | ||
| مصل الأبقار ألبومين | Lablead ، الصين | 9048-46-8 | |
| CaCl2 & نب سب. مسحوق | علاء الدين ، الصين | 10043-52-4 | |
| Calcein-AM / PI | Biosharp ، الصين | BL130A | |
| أنابيب الطرد المركزي | Corning ، أمريكا | 430290 | |
| CuSO4 مسحوق | Jnxinyuehuagong ، الصين | 7758-99-8 | |
| DMEM | Gibicol ، الصين | C11995500BT | |
| FeCl3 & nbsp مسحوق | علاء الدين ، الصين | 7705-08-0 | |
| مصل الأبقار الجنين | HAKATA ، الصين | HN-FBS | |
| أنابيب زجاجية | Sartorius ، ألمانيا | CC0028 | |
| الفحص المجهري الخفيف | Evidencescientific ، اليابان | BX53 (LED) | |
| مضخة حقنة الموائع | الدقيقة Longerpump ، إنجلترا | LSP01-3A | |
| NIH3T3 | HyGyte ، الصين | TCM-C752 | |
| طبق بتري | Thermofisher ، أمريكا | 150464 | |
| الفوسفات عازلة محلول ملحي | Thermofisher ، أمريكا | 3002 | |
| مجهر إلكتروني ماسح | Thermofisher ، أمريكا | Axia ChemiSEM | |
| مسحوق ألجينات الصوديوم ؛ | Bjbalb ، الصين | Y13095 | |
| ZnSO4 مسحوق | Jnxinyuehuagong ، الصين | 7733-02-0 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.