Wir liefern Protokolle und repräsentative Daten für die Gestaltung, Montage und Charakterisierung von Polyelektrolyt-Komplexen Mizellen, Kernschalen-Nanopartikeln aus Polyelektrolyten und hydrophilen geladenen Blockcopolymeren.
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Methodenartikel
Montage und Charakterisierung von Polyelektrolyt-Komplexmizellen
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Polyelektrolyt-Komplexmizellen (PCMs), Kernschalen-Nanopartikel, die durch Selbstmontage geladener Polymere in wässriger Lösung entstehen, bieten eine leistungsstarke Plattform für die Erforschung der Physik von Polyelektrolyt-Wechselwirkungen und bieten zudem eine vielversprechende Lösung für das drängende Problem der Bereitstellung von therapeutischen Oligonukleotiden in vivo. Die Entwicklung prädiktiver Struktur-Eigenschaft-Beziehungen für PCMs hat sich als schwierig erwiesen, zum Teil aufgrund des Vorhandenseins starker kinetischer Fallen während der Nanopartikel-Selbstmontage. Dieser Artikel behandelt Kriterien für die Auswahl von Polymeren für die PCM-Konstruktion und bietet Protokolle auf der Grundlage von Salzglühen, die die Montage von wiederholbaren, polydispersitätsarmen Nanopartikeln ermöglichen. Wir diskutieren auch die PCM-Charakterisierung mittels Lichtstreuung, Kleinwinkel-Röntgenstreuung und Elektronenmikroskopie.
Einleitung
Wenn entgegengesetzt geladene Polyelektrolyte in wässriger Lösung gemischt werden, bewirkt der Entropiegewinn aus der Freisetzung ihrer Gegensätze eine Demischung der Lösung in eine polymerreiche kondensierte Phase und einen polymeren abbauten Überstand1,2,3,4,5, ein Phänomen, das als Polyelektrolytkomplexierung bekannt ist. Wenn ein neutraler hydrophiler Block mit einem oder beiden Polyelektrolyten konjugiert wird, erfolgt stattdessen eine nanoskalige Phasentrennung (Abbildung 1
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Protokoll
1. Herstellung von Materialien
- Wiegen Sie lyophilisiertes Diblockpolymer aus und fügen Sie Wasser bis zu fast dem Volumen hinzu, das für eine Lagerlösung von 10 mg/ml Endkonzentration erforderlich ist. Wirbel mit maximaler Geschwindigkeit für 2 min.
- Beschallen für 5 min. Sehr lange Diblocks können zusätzliche Beschallung erfordern. Die Lagerlösung sollte völlig transparent und homogen erscheinen.
- Stellen Sie den pH-Wert mit NaOH oder HCl nach Bedarf auf 7,4 ein. Fügen Sie dem endigen Volumen Wasser hinzu. pLys-PEG-Lösungen sind relativ stabil, sollten aber längerfristig gekühlt werden und der pH-Wert muss vor der Verwendung überprüft werd....
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Ergebnisse
Um die oben beschriebenen Charakterisierungsmethoden zu veranschaulichen, zeigen wir typische Ergebnisse für PCMs, die aus Oligonukleotiden und Blockcopolymeren unterschiedlicher Länge und Chemie zusammengesetzt sind (Abbildung 1). Abbildung 2 zeigt ein Beispiel dafür, wie die PCM-Kerngröße (wie aus SAXS und TEM ermittelt, Abbildung 4 und Abbildung 5)mit der geladenen Blocklänge variiert e.V.
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Diskussion
Wie oben erwähnt, werden die hier vorgestellten Protokolle mit einem Schwerpunkt auf Oligonukleotiden als Polyanionskomponente und pLys-PEG als kationisch-neutrales Blockcopolymer geschrieben, aber wir haben sie mit einer Vielzahl von Polymeren getestet, wie Poly(Acrylsäure), Polyglutamat und PEG-Poly (Vinylbenzyltrimethylammonium), und glauben, dass sie allgemein für die meisten Polyelektrolytenpaare anwendbar sein werden. Ein Parameter, der möglicherweise optimiert werden muss, ist die Salzkonzentration, die zum Glühen.......
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Offenlegungen
Die Autoren haben nichts zu verraten.
Danksagungen
Wir danken Phil Griffin und Tera Lavoie von der Soft Matter Characterization Facility bzw. Advanced Electron Microscopy Facility an der University of Chicago. Wir danken auch Xiaobing Zuo und Soenke Seifert von der Advanced Photon Source am Argonne National Laboratory und NIST Center for Hierarchical Materials Design (CHiMaD) für die Unterstützung. Wir danken Jeff Ting und Michael Lueckheide für ihre Beiträge zu dieser Arbeit.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 70 mm Kreisfilterpapier | Whatman | 1001-070 | Filterpapier für den Feuchtigkeitstransport während der Gittervorbereitung |
| Carbon Film TEM-Gitter | Elektronenmikroskopie Wissenschaften | CF200-Cu | TEM-Gitter |
| DAWN Wyatt | Technology | DAWN | MALS Instrument |
| DNA-Oligonukleotid | Integrated DNA Nanotechnologies Inc | Kundenspezifisches Oligonukleotid | |
| Lacey Carbon TEM-Gitter | Elektronenmikroskopie Wissenschaften | LC200-Cu | TEM-Gitter |
| Methoxy-Poly(ethylenglykol)-block-Poly(l-lysinhydrochlorid) PEG5k - PLKC50 | Alamanda Polymers Inc | mPEG5K-b-PLKC50 | Beispiel Blockcopolymer |
| Milli-Q | Millipore Sigma | Reinstwasser | |
| NanoDrop | Thermo Scientific | Zur Messung der Nukleinsäurekonzentration | |
| Pinzette mit negativer Wirkung | Dumont | N7 | Pinzette für die Gittervorbereitung |
| Parafilm "M" | Bemis Company Inc | PM996 | Laborfilm |
| Quantifoil Holey Carbon TEM-Gitter | Elektronenmikroskopie Wissenschaften | Q210CR1.3 | TEM-Gitter |
| Forschungsgoniometer und Laserlichtstreusystem | Brookhaven Instruments | BI-200SM | DLS/MALS-Instrument |
| Slide-A-Lyzer G2 2K 0,5 mL | Thermo Scientific Pierce Protein Biology | 87723 | Dialysekartusche |
| kleine Volumina | Brookhaven Instruments | BI-SVC | Küvette für DLS/MALS |
| Solarus 950 Advanced Plasma System | Gatan | Solarus 950 | Plasmasystem für TEM-Gitter |
| Talos TEM | FEI | Talos | TEM für Kryoproben |
| Tecnai Spirit TEM | FEI | Spirit | TEM für trockene Proben |
| Uranylformiat | SPI-Chem | 16984-59-1 | Für die Negativfärbung von Proben für TEM |
| Vitrobot | FEI | Vitrobot Vitrobot | Vitrobot-Verglasungsroboter für die Vorbereitung von Kryo-Gittern |
Referenzen
- Spruijt, E., Westphal, A. H., Borst, J. W., Cohen Stuart, M. A., van der Gucht, J. Binodal compositions of polyelectrolyte complexes. Macromolecules. 43 (15), 6476-6484 (2010).
- van der Gucht, J., Spruijt, E., Lemmers, M., Cohen Stuart, M. A. Polyelectrolyte complexes: bulk ph....
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Nachdrucke und Genehmigungen
