Name: 磁性和热敏性聚（ñ (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-07-04T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 39 s
Description: 学习利用温度诱导乳液法制备磁性和热敏性聚（N-异丙基丙烯酰胺）微凝胶，用于封装疏水性抗癌药物姜黄素并实现磁场触发释放。该方法为靶向药物递送系统提供了新策略。

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本工作由中国台湾科技部（MOST 104-2221-E-131-010，MOST 105-2622-E-131-001-CC2）提供经费支持，并得到中国台湾中央研究院原子与分子科学研究所的部分支持。

1. 表面修饰、可水分散磁性纳米颗粒 Fe3O4 和 Fe3O4-NH2 的合成
<ol>
	<li>将 14.02 g FeCl3、8.6 g FeCl2·4H2O 和 250 mL 水加入 500 mL 烧杯中。</li>
	<li>连接转子和控制器以设置机械搅拌。在室温（RT）下以 300 rpm 搅拌溶液 30 分钟。</li>
	<li>在室温下向溶液中加入 25 mL 氨水（33%），并继续以 300 rpm 搅拌 30 分钟。保持烧杯敞开。 
	警告：吸入氨水可能引起鼻腔刺激。此步骤必须在合适的通风橱内进行。</li>
	<li>为收集磁性氧化铁（Fe3O4），停止机械搅拌。将磁铁置于烧杯底部以收集黑色颗粒。
	<ol>
		<li>待 Fe3O4 纳米颗粒完全沉淀后，小心移除上清液。倾倒上清液时切勿摇晃烧杯，以免造成 Fe3O4 损失。</li>
		<li>移开磁铁，并向烧杯中加入 50 mL 新鲜水。</li>
		<li>摇动烧杯以重新分散 Fe3O4。重复步骤 1.4 至 1.4.2 三次，以纯化 Fe3O4。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>最后一次洗涤后，将全部 Fe3O4（10 g）转移至 100 mL 玻璃瓶中。加水至总体积为 100 mL。剧烈摇动玻璃瓶，直至无可见结块。 
	注意：此步骤可暂停。Fe3O4 纳米颗粒已制备完成。</li>
	<li>用氨基硅烷对 Fe3O4 进行修饰（Fe3O4-NH2）。
	<ol>
		<li>取步骤 1.5 中的 100 mL 溶液转移至 1,000 mL 烧杯中。向烧杯中加入 10 mL 氨水溶液、90 mL 水和 900 mL 乙醇。</li>
		<li>使用磁力搅拌子以 300 rpm 混合溶液。在室温下逐滴加入 500 µL (3-氨基丙基)三乙氧基硅烷（APTES），继续搅拌 12 小时。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>按照第 1.4 节所述方法纯化并收集 Fe3O4-NH2。</li>
	<li>将 1 g Fe3O4-NH2（来自步骤 1.7）重新分散于 20 mL 玻璃瓶中的 20 mL 水中。 
	注意：此步骤可暂停。Fe3O4-NH2 纳米颗粒已制备完成。</li>
</ol>
2. 通过热致乳化法合成有机-无机杂化微凝胶
<ol>
	<li>制备Solution 1-1 和 1-2。
	<ol>
		<li>对于溶液 1-1，将 0.25 g PNIPAAm、5 mL Fe3O4 溶液（来自步骤 1.5）和 0.2 g PEI 加入一个 50-mL 玻璃瓶中。加入 20 mL 水，并使用磁力搅拌子以 300 rpm 的速度搅拌 30 分钟。</li>
		<li>对于溶液 1-2，重复步骤 2.1.1，但将 Fe3O4 替换为 Fe3O4-NH2 溶液（来自步骤 1.8）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>制备Solution 2：将 0.8 g PEI 和 18.2 mL 水加入一个 50-mL 玻璃瓶中。使用水浴将溶液加热至 70 °C，持续 30 分钟。另准备一瓶相同的Solution 2。</li>
	<li>制备PNIPAAm/Fe3O4。
	<ol>
		<li>使用超声细胞破碎仪进行超声处理（50 w），同时用磁力搅拌子搅拌（300 rpm），并用水浴将Solution 2加热至 70 °C。</li>
		<li>使用 3-mL 注射器将加热的Solution 1-1以 1 mL/min 的速率逐滴加入到加热的Solution 2中。</li>
		<li>继续在 70 °C 下进行超声处理、搅拌和加热，持续 30 分钟。</li>
		<li>将溶液冷却至室温。将溶液从细胞破碎仪和水浴中取出。</li>
		<li>通过将磁铁靠近玻璃瓶来收集微凝胶。</li>
		<li>待微凝胶沉淀至玻璃瓶底部后，移除上清液。</li>
		<li>向玻璃瓶中再加入 25 mL 水，并通过涡旋重新分散微凝胶。该溶液即为 PNIPAAm/Fe3O4。 
		注：本实验方案可在此处暂停。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>制备PNIPAAm/Fe3O4-NH2。
	<ol>
		<li>使用超声细胞破碎仪进行超声处理（50 w），同时用磁力搅拌子搅拌（300 rpm），并用水浴将Solution 2加热至 70 °C。</li>
		<li>使用 3-mL 注射器将加热的Solution 1-2以 1 mL/min 的速率逐滴加入到加热的Solution 2中。</li>
		<li>继续在 70 °C 下进行超声处理、搅拌和加热，持续 30 分钟。</li>
		<li>将溶液冷却至室温。将溶液从细胞破碎仪和水浴中取出。</li>
		<li>通过将磁铁靠近玻璃瓶来收集微凝胶。</li>
		<li>待微凝胶沉淀后，移除上清液。</li>
		<li>向玻璃瓶中再加入 25 mL 水，并通过涡旋重新分散微凝胶。该溶液即为 PNIPAAm/Fe3O4-NH2。 
		注：本实验方案可在此处暂停。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 姜黄素负载微凝胶（Cur-PNIPAAm/Fe3O4-NH 2）的制备
注意：这些步骤必须在避光条件下进行。
<ol>
	<li>将 100 mg 的 Cur 和 20 mL 乙醇加入一个 20 mL 玻璃瓶中。</li>
	<li>取 2 mL Cur 溶液，转移至 PNIPAAm/Fe3O4-NH2 溶液（步骤 2.4.7）。在 400 rpm 和室温下搅拌过夜。</li>
	<li>在 400 rpm 和室温下搅拌过夜后，使用磁铁收集 PNIPAAm/Fe3O4-NH2，操作方法如步骤 2.4.5 和 2.4.6 所述。</li>
	<li>向玻璃瓶中再加入 25 mL 水，并通过涡旋重新分散微凝胶。该溶液即为 Cur-PNIPAAm/Fe3O4-NH2。</li>
</ol>
4. 磁性触发药物释放
<ol>
	<li>取10 mL Cur-PNIPAAm/Fe3O4-NH2溶液，加入2 mL水，转移至15 mL离心管中。</li>
	<li>将离心管置于线圈中心以施加HFMF20。在15 KHz频率下施加HFMF持续20分钟。</li>
	<li>在施加HFMF过程中，每隔2分钟取出0.5 mL溶液，并补充0.5 mL新鲜水。</li>
	<li>将取出的溶液转移至1 mL比色皿中。</li>
	<li>使用紫外-可见分光光度法在482 nm处测定所取出溶液的吸光度21。</li>
	<li>根据标准校准曲线中吸光度与浓度的关系，确定释放药物的浓度22。 
	注：标准校准关系式为： 
	<img alt="浓度计算公式：浓度=17.23×吸光度-0.05；化学分析方法。" src="/files/ftp_upload/55648/55648eq1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Equation"> 
	其中相关系数为0.9993。</li>
</ol>
5. 磁性微凝胶的表征
<ol>
	<li>热重分析仪（TGA）23.
	<ol>
		<li>测量 PNIPAAm/Fe 的重量损失3O4 和 PNIPAAm/Fe3O4-NH2 在空气气氛下通过热重分析（TGA）测定相对于温度的变化。
		<ol>
			<li>将样品从室温加热至 100 °C 并在该温度下保持10分钟以去除湿度。将样品加热 100 °C 到 800 °C 以……的速率 10 °C/min。称量样品。</li>
			<li>绘制体重变化曲线 与 PNIPAAm/Fe 的温度3O4 和 PNIPAAm/Fe3O4-NH2. 
			注意：残留物重量为 Fe3O4 或 Fe3O4-NH2，而损失的重量是PNIPAAm。</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>傅里叶变换红外光谱（FT-IR）24.
	<ol>
		<li>将10 mg样品与1 g KBr混合干燥 100 °C 过夜。</li>
		<li>将步骤5.2.1中的混合物按照以下步骤（5.2.2.1 - 5.2.2.5）压制成颗粒：
		<ol>
			<li>使用研钵和研杵将5.2.1步骤中的材料研磨成细粉。</li>
			<li>将组装好的装置（研钵和研杵）放入压片机中，使装置精确地位于压片机的正中央。</li>
			<li>将压力泵加压至20,000 psi。保持该压力5分钟。 
			警告：必须将装置精确地放置在压片机中央，否则样品会从研钵中飞溅出来，造成暴露伤害。</li>
			<li>从压片机中取出含有压片的模具和冲头。</li>
			<li>将其倒置，推动活塞以挤出沉淀物。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>使用傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR），在400至4,000 cm⁻¹波数范围内记录样品的FT-IR吸收光谱。-1 4 cm-1 分辨率24.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>通过透射电子显微镜进行形态学观察25.
	<ol>
		<li>将样品溶液滴加到覆有火棉胶的铜网上，然后在室温或真空干燥器中干燥 70 °C 烘箱过夜。</li>
		<li>拍摄透射电子显微镜（TEM）图像。 
		注意：强电子束可能损伤样品，因此透射电子显微镜图像应尽快采集。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>聚合物和微凝胶的水相分散能力。
	<ol>
		<li>配制 PNIPAAm 溶液时，将 7 mg PNIPAAm 和 7 mL 水加入一个 7 mL 玻璃瓶中。使用涡旋振荡器混合溶液，直至无聚集物存在。</li>
		<li>制备 PNIPAAm/Fe3O4-NH2 溶液，转移 0.7 mL 的 PNIPAAm/Fe3O4-NH2 将溶液（步骤 2.4.7）转移至一个 7 mL 玻璃瓶中，加入 6.3 mL 水。使用涡旋振荡器混匀溶液，直至无沉淀存在。</li>
		<li>制备姜黄素-PNIPAAm/Fe3O4-NH2 溶液，转移 0.7 mL 的 Cur-PNIPAAm/Fe3O4-NH2 将溶液（步骤 3.4）转移至一个 7 mL 玻璃瓶中，加入 6.3 mL 水。使用涡旋振荡器混匀溶液，直至无沉淀物存在。</li>
		<li>使用数码相机拍摄溶液（步骤 5.4.1 - 5.4.3）的照片。</li>
		<li>将溶液放入烘箱，并将温度设置为 70 °C等待2小时直至达到平衡。</li>
		<li>拍摄溶液的另一张照片。为保持温度，需在1分钟内完成拍摄。避免摇动玻璃瓶，以免重新分散沉淀物。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>为磁性收集微凝胶，将强磁铁靠近 Cur-PNIPAAm/Fe3O4-NH2 溶液（步骤 5.4.3）。待微凝胶完全收集后，拍摄照片。
	<ol>
		<li>移除磁铁，涡旋混匀微凝胶溶液至完全分散，再拍摄一张照片。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

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</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

制备过程中最重要的步骤位于第2部分实验方案中，即通过热致乳化法合成磁性微凝胶。如图2（透射电镜图像）所示，由于PNIPAAm（酰胺基团）、PEI（氨基基团）与Fe3O4-NH2（氨基基团）之间强氢键作用形成的物理交联，微凝胶的球形结构在室温（低于LCST）下能够得以维持。根据图4中的对比结果，磁性微凝胶在低温（25 °C）或高温（70 °C）下均表现出良好的分散性。如图5所示，这些微凝胶还可通过磁铁收集，并能重新分散成均一的溶液。
通常，由疏水性和亲水性单体合成的水凝胶在传统制备过程中需要引入交联剂以形成三维网络结构4,5,6,<su...

水凝胶是三维（3D）聚合物网络，不溶于水但可在水溶液中溶胀1。该聚合物网络包含亲水区域（可被水化以形成水凝胶结构）以及交联构象（可防止网络塌陷）。目前已有多种方法被研究用于制备水凝胶，例如乳液聚合、阴离子共聚、相邻聚合物链的交联以及反相微乳液聚合2。通过这些方法引入物理或化学交联，以获得结构稳定的水凝胶1,3。化学交联通常需要交联剂的参与，该交联剂连接聚合物的主链或侧链。与化学交联相比，物理交联在制备水凝胶时更具优势，因其无需使用交联剂，而这些交联剂在实际应用中往往具有毒性4。目前已有多种方法被用于合成物理交联水凝胶，例如通过离子相互作用交联、结晶作用、两亲性嵌段之间的结合或在聚合物链上的接枝，以及氢键作用等4,5,6,7。
刺激响应性聚合物能够响应不同的环境条件（例如，温度、pH、光、离子强度和磁场）而发生构象、化学或物理性质的变化，近年来因其在可控释放系统、药物递送和抗癌治疗中的潜在应用而受到广泛关注8,9,10,11,12。研究人员目前主要关注热响应性聚合物，因为其内在温度易于调控。PNIPAAm 是一种热响应性聚合物，分子结构中同时含有亲水性酰胺基团和疏水性异丙基基团，并具有较低的临界溶解温度（LCST）13。在低温条件下（低于 LCST），酰胺基团与水分子之间的氢键作用使 PNIPAAm 在水溶液中具有良好的分散性；而在高温条件下（高于 LCST），聚合物链之间形成氢键，排斥水分子，导致聚合物网络发生坍塌。基于这一独特性质，已有大量研究报道通过调节聚合物链长的疏水与亲水比例，如采用共聚、接枝或侧链修饰等方法，制备温度触发的自组装水凝胶，用于药物递送平台14,15,16,17。
铁、钴和镍等磁性材料在过去几十年中也因其在生物化学应用中的潜力而受到越来越多的关注18。在这些材料中，氧化铁由于具有良好的稳定性和低毒性，成为应用最广泛的材料。纳米级氧化铁可迅速响应磁场，并表现出超顺磁性。然而，这类微小颗粒容易发生聚集，从而降低表面能，导致其分散性丧失。为了提高其在水中的分散性，通常采用接枝或包覆保护层的方法，不仅可使各个颗粒相互分离以维持稳定性，还可进一步功能化其反应位点19。
本研究中，我们制备了基于聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAAm）的磁性微凝胶，用作可控释放系统的药物载体。合成过程如图1所示。与复杂的共聚反应和化学交联方法不同，本研究采用了一种新型的温度诱导PNIPAAm乳液结合物理交联的方法，无需额外添加表面活性剂或交联剂即可获得微凝胶，从而简化了合成步骤并避免了潜在的毒性。在如此简单的制备工艺下，所合成的微凝胶能够良好分散水相中的磁性氧化铁纳米颗粒以及疏水性抗癌药物姜黄素。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、透射电子显微镜（TEM）和成像结果均证实了药物的分散与包封。由于嵌入了Fe3O4-NH2，该磁性微凝胶在交变磁场（HFMF）下展现出作为可控释放微型装置的应用潜力。

<table><tbody><tr><td>聚(N-异丙基丙烯酰胺)</td><td>Polyscience, Inc</td><td>21458-10</td><td>Mw ~40,000</td></tr><tr><td>(3-氨基丙基)三甲氧基硅烷</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>440140</td><td>&gt; 99 %</td></tr><tr><td>氯化亚铁四水合物</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>44939</td><td>99%</td></tr><tr><td>氯化铁</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>157740</td><td>97%</td></tr><tr><td>姜黄素</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>00280590</td><td></td></tr><tr><td>氢氧化铵</td><td>Fisher Chemical</td><td>A/3240/PB15</td><td>35%</td></tr><tr><td>磷酸盐缓冲液</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>806552</td><td>pH 7.4，液体，经无菌过滤</td></tr><tr><td>聚乙烯亚胺（PEI）</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P3143</td><td>50 % (w/v) 水溶液</td></tr><tr><td>高频磁场（HFMF）</td><td>Lantech Industrial Co., Ltd.,中国台湾</td><td>LT-15-80</td><td>15 kV, 50&amp;ndash;100 kHz</td></tr><tr><td>紫外-可见分光光度法</td><td>Thermo Scientific Co.</td><td>Genesys</td><td></td></tr><tr><td>透射电子显微镜（TEM）</td><td>JEM-2100</td><td>JEOL</td><td></td></tr><tr><td>傅里叶变换红外光谱法（FTIR）</td><td>PerkinElmer</td><td>Spectrum 100</td><td></td></tr><tr><td>热重分析仪</td><td>PerkinElmer</td><td>Pyris 1</td><td></td></tr><tr><td>超声波细胞破碎仪</td><td>Hielscher Ultrasonics</td><td>UP50H</td><td></td></tr></tbody></table>

磁性和热敏性聚(n-异丙基丙烯酰胺)基微凝胶用于磁控释放

Magnetic and Thermal-sensitive Poly(N-isopropylacrylamide)-based Microgels for Magnetically Triggered Controlled Release

设计并制备了包载抗癌药物姜黄素（Cur）的磁性和热敏性聚(N-异丙基丙烯酰胺) (PNIPAAm)/Fe3O4-NH2 微凝胶，用于实现磁触发释放。通过温度诱导乳液法并结合物理交联工艺，将PNIPAAm、聚乙烯亚胺（PEI）和Fe3O4-NH2 磁性纳米颗粒混合，制得具有球形结构的PNIPAAm基磁性微凝胶。由于Fe3O4-NH2 纳米颗粒具有良好的分散性，其被嵌入聚合物基质内部。Fe3O4-NH2 和PEI表面暴露的氨基通过与PNIPAAm的酰胺基团发生物理交联，从而维持了微凝胶的球形结构。疏水性抗癌药物姜黄素在包载入微凝胶后可在水中分散。采用透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和紫外-可见光谱分析对微凝胶进行了表征。此外，在外加高频磁场（HFMF）下研究了磁触发释放行为。由于磁感应加热（热疗）效应，在对微凝胶施加HFMF后，观察到姜黄素显著的&#34;突释&#34;现象。本文描述了Cur-PNIPAAm/Fe3O4-NH2 微凝胶包载姜黄素的磁触发可控释放，该系统在肿瘤治疗中具有潜在应用价值。

PNIPAAm/PEI/Fe 合成示意图3O4-NH2 微凝胶如图所示 图1. 采用热重分析（TGA）来估算有机化合物相对于整个微凝胶的相对组成。由于只有有机化合物PNIPAAm能够被燃烧，因此可通过该方法确定PNIPAAm与Fe的相对含量3O4 （或 Fe3O4-NH2）的测定结果如图所示 表1。为什么 PNIPAAm/Fe3O4-NH2 微凝胶表现出更好的分散性，但氧化铁含量较低？这是由于在 PNIPAAm/Fe 中具有更强的相互作用和更佳的分散性3O4-NH2 低于PNIPAAm/Fe中的情况3O4，Fe3...

本论文描述了一种通过温度诱导乳化法制备磁性和热敏性微凝胶的方法，该过程无需化学反应。这些敏感性微凝胶是通过混合聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAAm）、聚乙烯亚胺（PEI）和Fe3O4-NH2纳米颗粒制备而成，有望用于磁控和热触发的药物释放。

磁性和热敏性聚(N-异丙基丙烯酰胺)基微凝胶用于磁控释放

磁性和热敏性聚(N-异丙基丙烯酰胺) (PNIPAAm)/Fe3O4-NH2 微凝胶，负载抗癌药物姜黄素 (Cur)

本实验的总体目标是研究载有姜黄素的磁性与热敏性水凝胶在磁触发释放姜黄素前后的行为特征。该方法有助于解答抗癌药物领域中的关键问题，即如何将姜黄素等疏水性抗癌药物包封，以实现向肿瘤细胞的局部递送。该技术的主要优势在于：通过聚乙烯亚胺-PNIPAAm与磁性纳米颗粒之间形成的热致物理交联球形结构，实现对疏水性抗癌药物的包封，从而可在高频磁场作用下实现靶向递送。尽管该方法可用于研究热致PNIPAAm的自组装行为，但也同样适用于其他体系，如乳液、聚合反应或纳米颗粒的制备。开始实验时，将0.2克PEI、0.25克聚NIPAM、5毫升浓度为9.1 wt%的四氧化三铁纳米颗粒水分散液以及20毫升去离子水加入一个玻璃小瓶中。在另一个小瓶中，采用相同的搅拌条件，加入0.2克PEI、0.25克聚NIPAM、5毫升浓度为4.76 wt%的氨基硅烷功能化四氧化三铁纳米颗粒水分散液以及20毫升去离子水进行混合。接下来，准备两份含有0.8克PEI和18.2毫升去离子水的溶液。将两份溶液置于水浴中，在70摄氏度下加热30分钟，同时搅拌。然后，在继续水浴搅拌的同时，使用50瓦的探头式超声仪对其中一份溶液开始超声处理。使用3毫升注射器，以每分钟1毫升的速度将此批次逐滴加入聚NIPAM和氧化铁悬浮液中。加入过程应尽可能缓慢，以最大限度减少物理交联。否则将形成较大的磁性微凝胶，难以在水中分散。在70摄氏度下继续超声处理并搅拌悬浮液30分钟。然后，让悬浮液冷却至室温。关闭超声仪，并将悬浮液从水浴中取出。从悬浮液中移除磁力搅拌子。将磁铁置于小瓶旁边，静置直至磁性聚NIPAM氧化铁微凝胶聚集于小瓶底部。随后，去除上清液，并向微凝胶中加入25毫升去离子水。移除磁铁并涡旋混合物，以获得水中聚NIPAM氧化铁微凝胶的分散液。使用聚NIPAM氨基硅烷功能化的氧化铁悬浮液和另一批PEI溶液重复此过程，制备相应的功能化微凝胶分散液。在用铝箔包裹的样品瓶中，溶解100毫克姜黄素和20毫升HPLC级乙醇。向聚NIPAM氨基硅烷功能化的氧化铁分散液中加入2毫升溶液，在室温下以400转/分钟的速度搅拌过夜，然后移除搅拌子。将磁铁置于小瓶旁，静置直至载有姜黄素的微凝胶聚集于小瓶底部。吸去上清液，加入25毫升去离子水，通过涡旋振荡重新分散微凝胶。接下来，为测试磁性触发的姜黄素释放，先将10毫升载有姜黄素的微凝胶分散液转移至15毫升圆锥形离心管中。向管中加入 2 毫升去离子水，涡旋以重新分散微凝胶。将管置于高频磁场线圈的中心位置。施加 15 千赫兹的磁场，持续 20 分钟。每两分钟，将分散液上层的0.5毫升转移至1毫升比色皿中。每次取样后，补充0.5毫升去离子水。使用温度计将水混入分散液，并测量分散液的温度。在482纳米处测定每份等分试样的吸光度。根据标准校准曲线计算每份等分试样中释放的姜黄素浓度。有机-无机微凝胶由聚NIPAM和Fe2O3纳米颗粒制备而成。使用3-氨基丙基三乙氧基硅烷修饰的氧化铁颗粒制备的微凝胶，其相对氧化铁含量明显低于未修饰颗粒，表明修饰后的颗粒交联了更多的聚NIPAM。载有姜黄素的氨基硅烷功能化微凝胶相较于前体微凝胶表现出更高的隔离性，提示疏水性姜黄素至少部分存在于微凝胶表面。通过负载姜黄素的微凝胶在FTIR谱图中出现特征吸收峰，证实了姜黄素的包封。在有无高频磁场暴露的条件下评估了姜黄素的释放速率。在20分钟的时间内，暴露于高频磁场时姜黄素的释放速率比未暴露时高出2.5倍。磁场暴露使整体溶液温度升高至约50摄氏度，从而改变微凝胶的性质，导致姜黄素被排出。热稳定性测试表明，尽管存在聚集现象，该微凝胶在温度高达70摄氏度时仍能在水中保持分散状态。观看本视频后，您应能充分理解如何通过温度诱导浸入法将疏水性高抗癌药物包封于聚NIPAM基磁性微凝胶中，以及如何通过高频磁场操控实现快速靶向递送。

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科研

JoVE Journal

Bioengineering

生物工程

磁性和热敏性聚（<em&gt;ñ</em基于异丙基丙烯酰胺）的微凝胶用于磁触发控制释放

取多孔板中贴壁生长的小鼠小胶质细胞。向检测孔中加入聚丙烯酸包被的磁性纳米颗粒（MNPs），另一孔不加作为对照。孵育细胞，通过内吞作用使磁性纳米颗粒（MNP）被细胞摄取，从而实现其内化。用缓冲液洗涤以去除未结合的磁性纳米颗粒（MNPs）。加入酶溶液以解离细胞。将脱离的细胞转移至离心管中，离心以收集细胞沉淀。弃去上清液，将沉淀重悬于基础培养基中，并将悬液转移至微量离心管。将试管置于磁性施加装置内铜线圈的中心位置。线圈产生交变磁场（AMF），而施加器保持恒定的目标温度。交变磁场与磁性纳米粒子相互作用产生热量，破坏细胞结构并触发细胞死亡通路。相比之下，不含磁性纳米粒子的对照细胞未出现热损伤。经磁热疗处理的细胞活力下降证实了由磁热疗引起的热损伤。...

磁热疗诱导的小鼠小胶质细胞损伤

本视频将演示一种快速高效的方法，用于对聚乙二醇进行甲基丙烯酸酯化，从而实现链式聚合反应和水凝胶的合成。视频还将展示如何将甲基丙烯酰胺官能团引入肽分子中，详细介绍评估官能团化效率的常用分析方法，提供故障排除及高级修饰的建议，并演示典型的水凝胶表征技术。...

微波辅助聚乙二醇和树脂上肽的功能化及其在链式聚合和水凝胶形成中的应用

本研究描述了通过光聚合沉淀反应制备聚乙二醇（PEG）微凝胶的方法。增加PEG的分子量可提高微凝胶的直径和溶胀比。本文探讨了对PEG微凝胶沉淀反应的简单改进，以拓展其在未来作为药物递送载体和组织工程支架中的应用。...

反应物分子量调控聚乙二醇沉淀微凝胶的特性

本实验室开发了DNA交联的聚丙烯酰胺水凝胶，这是一种动态水凝胶系统，旨在更深入地理解调控组织刚度对细胞功能的影响。本文提供了制备此类水凝胶的示意图、说明及操作方案。...

DNA交联聚丙烯酰胺凝胶的制备

我们提出一种制备完全由同一种基础材料——聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAAm）构成的Janus微凝胶的方案，其结构具有明显的区室化特征，基于过饱和NIPAAm单体溶液的相分离形成。所合成的Janus微凝胶表现出独特的性质，如各向异性的热响应性以及亲油/亲水性负载能力。...

合成具有各向异性热响应性及亲油/亲水负载能力的聚(N-异丙基丙烯酰胺) Janus 微凝胶

我们提出一种简便的方法，用于制备一种可生物降解、基于明胶且具有磁热响应性的药物释放平台。该平台通过将超顺磁性氧化铁纳米颗粒和聚（N-异丙基丙烯酰胺-共-丙烯酰胺）引入由京尼平交联的球形明胶微网络中，并结合交变磁场应用系统而实现。...

响应交变磁场的杂化明胶微凝胶用于可控药物释放

非搅拌沉淀聚合法提供了一种快速、可重复的原型制备方法，可用于合成粒径分布窄且对刺激敏感的聚（N-异丙基丙烯酰胺）微凝胶。本实验方案展示了在此类微凝胶合成过程中，利用宽场显微镜系统进行光散射表征及单颗粒荧光追踪的方法。...

高度均一的聚(N-异丙基丙烯酰胺)微凝胶的可控合成与荧光示踪

本文描述了基于聚合物低聚物通过腙键交联制备可降解温敏性水凝胶的方案，适用于宏观、微观和纳米尺度，其中纳米尺度可用于制备凝胶纳米颗粒和纳米纤维。...

通过反应性挤出、微流控、自组装和电纺丝在多个长度尺度上制备可降解温敏性水凝胶

阳极电弧放电是合成各种碳纳米结构最实用且高效的方法之一。为了提高电弧的可控性和灵活性，引入非均匀磁场，实现大规模石墨烯片层和高纯度单壁碳纳米管的一步法合成。...

磁增强电弧等离子体中单壁碳纳米管与石墨烯的同步合成

通过激光车床光刻技术制备的带有微线圈尖端的血管内微导管，在施加电流后可在磁共振（MR）引导下实现可控偏转，这可能提高多种血管内介入手术中血管导航的速度与效率。...

磁共振成像下磁力辅助远程控制微导管尖端偏转

学习利用温度诱导乳液法制备磁性和热敏性聚（N-异丙基丙烯酰胺）微凝胶，用于封装疏水性抗癌药物姜黄素并实现磁场触发释放。该方法为靶向药物递送系统提供了新策略。

磁性和热敏性聚(N-异丙基丙烯酰胺)基微凝胶用于磁控释放

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