2018年8月11日
纳米材料为基础科学和平移应用提供了可控制的治疗付的多种机制 , 但它们的制造往往需要在大多数生物医学实验室中不可用的专业知识。在这里, 我们提出了可伸缩的制造和治疗负载的各种自组装 nanocarriers 使用闪光 nanoprecipitation 的协议。
我们相信,使用闪蒸纳米沉淀组装复杂的纳米结构将使在化学、工程或纳米材料科学方面没有丰富经验的研究人员能够独立制造先进的药物递送系统,以满足他们自己的特定应用和需求。该技术的主要优点是在高浓度、低多分散性下产生大量不同的纳米结构,并加载生物活性分子,包括小分子药物和蛋白质,所有这些都在无菌条件下形成。一般来说,刚接触聚合物合成的人可能会遇到困难,因为聚丙烯硫化物成分对暴露在空气中的氧化高度敏感。
这种方法的视觉演示至关重要,因为多个撞击步骤很难学习,因为它们需要非常快速地连续执行。为了对受限撞击射流或 CIJ 混合器进行消毒,请在生物安全柜内工作,将所有拆卸的部件浸入零点 1 摩尔氢氧化钠中过夜。重新组装 CIJ 混合器,使用 luerlock 注射器将无内毒素的水流过混合器,测试水的 pH 值,然后继续让水流过,直到 pH 值变为中性。
要制备撞击溶液 1,首先称取 20 毫克合成聚合物放入 1 点 5 毫升管中。然后,添加疏水性染料、药物或其他货物。最后,向聚合物和货物中加入 500 微升 100% 四氢呋喃,剧烈涡旋以溶解。
为了制备撞击溶液 2,将要加载到聚合物囊泡内的亲水性货物溶解在 500 微升水性缓冲液中。将 2.5 毫升所选水性缓冲液添加到适当大小的储液槽中。现在,将储液罐放在 CIJ 混合器下方,使混合器的流出直接进入储液罐。
将撞击溶液装入单独的 1 毫升塑料一次性注射器中,通过将注射器插入 CIJ 混合器顶部的 luerlock 适配器,使溶液相互撞击以同时形成纳米结构。以单一、平稳和快速的动作,以相同的力同时按下两个注射器。如果要进行多次撞击,则必须尽快完成,以减少 valtower 有机溶剂的损失。
要进行多次撞击,请将新生的纳米结构溶液分装在两个注射器中,然后重复此步骤最多四次。将流出的液体收集在装满水性缓冲液的储液槽中,并轻轻搅拌以确保混合。有几种方法可以去除卸载的货物和有机溶剂。
纳米载体制剂可以通过切除排除或脱盐柱、切向流过滤系统、真空干燥或通过透析去除,如此处所示。在用于撞击的相同水性缓冲液和储液槽中透析纳米载体制剂。使用适当截留分子量的管路至少 24 小时,至少更换两次缓冲液。
将卸载的货物从有机溶剂中取出后,按照制造商的说明使用旋转浓缩器系统浓缩纳米载体制剂。纳米载体可以在 4 摄氏度下储存数周至数月。储存后使用前,应将纳米载体制剂短暂涡旋。
按照文本协议中的描述进行高速注射泵的制造。要使用 autorun 模式,请从主菜单中选择 autorun。系统将提示用户允许电机自动将注射器排出平台定位到精密玻片的起点。
在继续之前,请确保金属板前后的路径畅通无阻。将 CIJ 混合器装入后排料托架的矩形开口中。然后,像以前一样装入 1 毫升塑料注射器,并将注射器安装到 CIJ 混合器的母诱饵连接器上。
在运行仪器之前,设置所需的电机速度并检查系统是否如文本协议中所述清晰。要将反应物从注射器中排出并排入 CIJ 混合器中,请按下软件界面中的运行按钮。代表性的低温透射电子显微照片显示,在反复撞击后,聚合物体更小、单分散性更强。
动态光散射分析证实,在反复撞击后,聚合物体的尺寸分布向左移动。经过 5 次重复撞击后,聚合物体的平均直径和多分散性与薄膜再水化形成的挤出样品的平均直径和多分散性相匹配。快速纳米沉淀可用于在聚合物体中加载各种疏水性和亲水性小分子和大分子。
虽然这种方法可以深入了解免疫疗法和疫苗的工作原理,但它也可以应用于研究聚合物如何自组装成复杂的纳米结构。在此程序之后,可以执行其他方法,例如对动物模型进行静脉内或皮下给药,以确定哪些细胞亚群内化纳米颗粒或不同纳米结构的清除途径。这项技术的影响延伸到心脏病和癌症的治疗以及传染病疫苗的开发,因为这些纳米载体可以将多种药物靶向非常特异性的免疫细胞。
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本文介绍了使用闪光纳米沉淀法进行可扩展自组装纳米载体制造和治疗性负载的协议。该技术使具有有限化学或工程经验的研究人员能够创建针对其特定需求的先进药物递送系统。
Flash nanoprecipitation enables rapid, scalable assembly and loading of bioactive proteins and immunostimulants into diverse synthetic nanocarriers, democratizing advanced nanomaterial fabrication for drug delivery and immunotherapy research. This approach reduces technical barriers, supporting reproducible production of nanocarriers with controlled size, morphology, and payload for early discovery and translational applications. The method enhances predictive confidence and portfolio flexibility by enabling standardized, high-throughput generation of delivery vehicles for diverse molecular cargos.
This method integrates from early discovery through lead identification and preclinical research, supporting hypothesis testing, screening, and translational studies.