制定通过Nanoprecipitation技术嵌段聚合物纳米粒子
2011年9月20日
本文介绍了nanoprecipitation方法使用嵌段共聚物的合成聚合物为基础的纳米粒子。我们将讨论合成的嵌段共聚物，nanoprecipitation技术，和潜在的应用。
该程序的总体目标是使用纳米沉淀法合成聚合物纳米颗粒。这是通过首先进行 E-D-C-N-H-S 反应以生成 A-P-L-G-A PEG 共聚物来实现的。然后使用 PLGA PEG 共聚物生成纳米颗粒，通过纳米沉淀封装目标药物或货物。
此时，可以通过动态光散射透射电子显微镜或 HPLC 进行基本的生物物理表征，包括尺寸、表面电荷和药物负载效率。这项技术的影响延伸到肿瘤的治疗，因为纳米颗粒可以提供难溶的抗癌疗法，这可能比目前的治疗方法更有效。虽然这种方法可以提供对癌症治疗的见解。
它还可用于研究其他系统，例如细胞运输。纳米颗粒可以与靶向配体偶联，并通过使用演示该技术的成像剂在体内或 vi 体外可视化。今天将是我们实验室的两名技术人员 Rohit Sukumar 和 Natalie Cummings，开始合成 PLGA PEG 共聚物溶解 PLGA，在乙腈中以 5 毫摩尔的浓度羧化，轻轻搅拌。
然后加入足够的 NHS 和 EDC 以获得 25 毫摩尔的浓度，与 PLGA 相比，提供 5 倍的过量，轻轻搅拌溶液约 1 小时，使 PLGA 羧酸盐转化为 PGA NHS。1小时后，加入约10倍体积的洗涤液甲醇沉淀出PGA NHS反应产物，过量的甲醇加入溶液中，以2000倍G离心溶液沉淀，离心后的P-L-G-A-N-H-S弃去SUP natin，以去除痕量的EDC和NHS。这种用甲醇洗涤的过程至少重复 3 次。
洗涤完成后。在真空下干燥 P-L-G-A-N-H-S 30 分钟，以去除洗涤液的任何痕迹。现在红色将 P-L-G-A-N-H-S 沉淀溶解在 aceto NI 试验中，浓度与最初用于溶解 PLGA 的浓度相同。
一旦溶解。将异质双功能 PEG 添加到 PLGA 溶液中。添加 5 毫摩尔的浓度。
将混合物溶液孵育 24 小时，并在 24 小时后不断搅拌。通过添加过量的甲醇沉淀 PLGA PEG 嵌段共聚物反应产物。执行洗涤和离心过程，再进行 3 次以去除所有多余的未反应钉子。
作为合成的最后一步，在真空纳米颗粒沉淀下干燥 PLGA PEG 嵌段共聚物，首先将 PLGA PEG 嵌段共聚物和要封装的药物溶解在 A-P-L-G-A 溶剂中。溶剂的选择至关重要，因为它会影响纳米颗粒的性能。然后将聚合物药物混合物滴加到 3 至 10 体积的搅拌水中，以获得约 3 毫克/毫升的最终聚合物浓度。逐滴。
向水相中添加有机溶液对于形成正确尺寸的纳米颗粒至关重要。在减压下继续搅拌 2 小时，使纳米颗粒通过自组装形成并去除微量有机溶剂。搅拌两个小时后。
使用 Amon 过滤器以 2， 700 倍 G 离心 10 分钟，浓缩纳米颗粒。然后用 PBS 洗涤纳米颗粒以去除任何未包埋的药物，然后离心。最后，在 PBS 中重构纳米颗粒此时。
可以进行基本的生物物理表征，包括大小、表面电荷和药物负载效率，以更好地了解纳米颗粒的特性。纳米颗粒可以按照书面方案中的描述储存，以表征 PLGA PEG 纳米颗粒透射电子显微镜用于确认纳米颗粒的大小、分布和结构。粒径一般在纳米范围内。
粒径分布不均匀的大粒径可能表明偶联反应存在错误，或者纳米沉淀法需要优化。此处显示的是药物释放动力学研究，其中紫杉醇负载效率和释放使用标准 HPLC 进行定量。以固定的时间间隔透析已知固定数量的纳米颗粒。
收集透析装置中的内容物，并加入等体积的有机溶剂以溶解纳米颗粒。然后对这些样品进行 HPLC。为了量化紫杉醇含量，一旦掌握，这种纳米沉淀技术可以在三个小时内正确进行。
请记住，在执行此技术时，应始终将有机相缓慢添加到水相中，以防止在显影后产生大颗粒。这项技术为纳米医学领域的癌症研究人员铺平了道路，以探索使用难溶性药物，这些药物曾被认为对接受此手术的癌症患者毒性太大。可以执行其他方法，例如体内功效研究或成像研究，以回答诸如难溶性药物是否有效、全身毒性何时不再是问题，或者靶向配体是否正确地将纳米颗粒靶向其目的地等问题。
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概述
本文描述了一种使用纳米沉淀技术合成聚合物纳米粒子的方法。重点是二嵌段共聚物的合成及其在药物递送中的潜在应用，特别是用于抗癌治疗。
关键研究组成部分
科学领域
- 纳米技术
- 聚合物化学
- 药物递送系统
背景
- 聚合物纳米粒子可以将药物封装以实现靶向递送。
- 二嵌段共聚物对于创建这些纳米粒子至关重要。
- 纳米沉淀是合成这些粒子的关键技术。
- 这种方法可以增强难溶药物的溶解度。
研究目的
- 使用纳米沉淀法合成聚合物纳米粒子。
- 探索这些纳米粒子中治疗剂的封装。
- 评估这种技术在癌症治疗中的潜力。
所用方法
- E-D-C-N-H-S反应生成A-P-L-G-A PEG共聚物。
- 纳米沉淀技术用于纳米粒子合成。
- 动态光散射用于尺寸表征。
- 透射电子显微镜用于结构分析。
主要结果
- 成功合成PLGA PEG共聚物。
- 纳米粒子的表征显示了有利的尺寸和电荷特性。
- 展示了药物递送的封装效率。
- 在递送抗癌治疗剂中的潜在应用。
结论
- 纳米沉淀法在合成聚合物纳米粒子方面是有效的。
- 这种技术可以改善难溶药物的递送。
- 需要进一步研究以探索其全部治疗潜力。
常见问题
Executive Industry Relevance
This nanoprecipitation method enables formulation of diblock polymeric nanoparticles for encapsulating poorly soluble therapeutics, addressing a key challenge in oncology drug delivery. By improving solubility and reducing solvent toxicity, the technique supports preclinical evaluation of cytotoxic compounds like paclitaxel and wortmannin. It provides a scalable, reproducible platform for target validation and lead optimization in nanomedicine pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables formulation of poorly soluble drugs for mechanistic studies of cytotoxic pathways.
- Operational Value: Reduces reliance on toxic solvents like DMSO, improving assay compatibility and cell viability.
- Predictive Value: Supports target de-risking by allowing effective delivery of hydrophobic ligands and inhibitors.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates uniform nanoparticles with tunable size and surface charge for reproducible compound screening.
- Operational Value: Uses simple aqueous nanoprecipitation, enabling high-throughput preparation without specialized equipment.
- Assay Readiness: Delivers consistent drug loading efficiency, critical for dose-response accuracy in phenotypic screening.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Facilitates intracellular trafficking studies via fluorescent dye encapsulation and real-time tracking.
- Operational Value: Allows conjugation of targeting ligands to PEG surface for epitope-specific cellular labeling.
- Translational Continuity: Supports progression from in vitro validation to in vivo efficacy and imaging studies.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within early discovery to preclinical transition, enabling solubilization of lead compounds for functional testing and formulation optimization.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing by delivering poorly soluble modulators to interrogate target pathways.
- Screening: Provides reproducible nanoparticle formulations for compound library screening with controlled release.
- Analytics: Enables quantification of size, zeta potential, and encapsulation efficiency via DLS and HPLC.
- Translational Research: Connects to biodistribution and release kinetics studies for therapeutic index evaluation.
- Enterprise Reuse: Platform adaptable across multiple cargos (drugs, dyes, ligands) without reformulation.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Improves predictive confidence by enabling delivery of mechanistically relevant, poorly soluble agents.
- Operational Value: Standardized, solvent-exchange-free process enhances lab-to-lab reproducibility.
- Strategic Value: Reduces attrition due to formulation failure in lead optimization.
- Portfolio Impact: Enables advancement of otherwise undruggable candidates into preclinical testing.
Implementation Considerations
- Requires expertise in polymer conjugation and nanoprecipitation optimization.
- Needs dialysis, centrifugation, and HPLC or DLS for characterization.
- Demands strict control of organic-to-aqueous addition rate to prevent aggregation.
- Must account for polymer batch variability in drug loading and release profiles.
- Limited by hydrophobicity threshold of cargo; highly hydrophilic payloads may not encapsulate efficiently.
