Name: Facile Herstellung von Intern Selbstorganisierte Lipidpartikel stabilisiert durch Kohlenstoff-Nanoröhren (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-02-19T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 47 s
Description: Erfahren Sie die Herstellung nanostrukturierter Hybridpartikel aus Kohlenstoffnanoröhren und Lipiden für biomedizinische Anwendungen. Diese einfache Methode stabilisiert Lipidpartikel mit CNTs und ermöglicht gezielte Wirkstofffreisetzung.

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Wir möchten Dr. Matthew J. Baker, jetzt an der University of Strathclyde, Glasgow für die Unterstützung bei Raman-Experimente und Herr Nick Gaunt für seine früheren Arbeiten dieses Projektes zu danken.

Achtung: CNTs in dieser Arbeit sind in der nanopartikulären Form, die zusätzliche Gefahren haben im Vergleich zu ihren Massen Pendants. Das Einatmen von Graphit, sowohl natürliche als auch synthetische, können Staublunge 62 ähnlich wie Kohle Arbeiterlunge verursachen. Darüber hinaus gab es Bedenken, auf die Toxizität von auf Kohlenstoff basierenden Nanostrukturen und einige der früheren Studien schlagen vor, im Zusammenhang akute und chronische Toxizität mit dem Einatmen von CNTs 63-68 verbunden. Daher vermeiden Einatmen des feinen CNT-Pulver und behandeln sie mit größter Sorgfalt. Falls eingeatmet, an die frische Luft bringen. Bei Atembeschwerden, mit reinem Sauerstoff statt und medizinische Beratung suchen. Lösung / Dispersion Formulierungen von CNTs sind ziemlich sicher zu handhaben. Achtung: Lipide und Tenside in dieser Studie verwendet werden, sind lebensmittelechten Materialien und somit nicht gefährlich im Allgemeinen, aber sie sind reizend für die Augen und die Haut, und auch leicht entflammbar. Daher alle geeigneten Sicherheitspraktiken wie die Verwendung von en, nutzen Sie bittegineering Kontrollen (Abzug) und persönliche Schutzausrüstung (Schutzbrille, Handschuhe, Kittel, in voller Länge Hosen, geschlossene Schuhe) bei der Handhabung und Herstellung von Nanopartikel-Proben. Bei Berührung mit der Haut oder Augen sofort gründlich Haut oder Augen mit viel Wasser für mindestens 15 Minuten. Arzt aufsuchen, falls erforderlich. 1. Herstellung von Lipid / Wasser Bulkphasen Achtung: Bewahren Sie die Lipide im Kühlschrank bei 4 ° C. Reiner Qualität Lipide sollten in den Gefrierschrank (-20 ° C) gelagert werden. Aliquotieren sie in kleine Glasfläschchen Kontamination des gesamten Bestand und die Bequemlichkeit der Handhabung zu vermeiden. Andere Chemikalien einschließlich CNTs und Tenside können bei RT gelagert werden, sondern halten sie vor direkter Sonneneinstrahlung schützen. <ol><li> Halten Lipide, also Dimodan U (DU) und Phytantriol (PT) bei RT für 15 bis 20 Minuten vor dem Öffnen der Flasche / Fläschchen Deckel, um Kondensation von Feuchtigkeit zu vermeiden. (Anmerkung: DU ist ein destilliertes Glycerid, umfassend 96% Monoglyceride undRest sind Di- und freie Fettsäuren. Zwei Hauptkomponenten Monoglycerid in DU sind Linoleat (62%) und Oleat (25%). Daraus ergibt sich die hydrophobe Teil von DU enthält hauptsächlich C18-Ketten (91%), die genaue Zusammensetzung sich wie folgt ist; C18: 2 (61,9%), C18: 1 (24,9%) und C18: 0 (4,2%), wobei C18 18C-Kette und die Zahl nach dem Doppelpunkt anzeigt, zeigt die Anzahl von C = C-Bindungen. PT ist ein Gemisch von 3,7,11,15-Tetramethyl-1,2,3-hexadecantriol optische Isomere. Sie stellen keine Esterfunktion enthalten, aber aus stark verzweigten phytanyl Schwanz mit einem tri-hydroxy Kopfgruppe. Beide DU und PT bilden kubische Phasen in Gegenwart von überschüssigem Wasser, das ist auch der Fall für die Kerne von stabilisierten Lipidpartikel 13, 45). </li><li> Schmelzen Sie die Lipide von Fläschchen in ein heißes Wasserbad oder einen Becher mit Wasser gehalten über 60 ° C stellen (Heizung Magnetrührer: 230 V, 50 Hz, 630 W oder ähnliches verwendet werden, um das Wasser in einem Becher zu heizen). </li><li> Alternativ Wärme Fläschchen Blockheizungen mit. erwärmen, um die Lipid nicht Fläschchen direkt auf der heißen Platte enthält, um Temperaturgradienten und anschließende Lipid Zersetzung zu vermeiden. </li><li> Man wiegt 500 mg des geschmolzenen Lipids in zuvor gewogenen Mikrozentrifugenröhrchen (mit konischen Schnappkappe, 1,5 ml), einer Pasteurglaspipette mit einem Latex-Lampe verwendet wird. </li><li> In 500 ml hochreinem Wasser (Wasserwiderstand = 18,2 M &amp; Omega; · cm) zu der obigen Reaktionsgefäß. </li><li> Mischen Sie die Komponenten manuell für 15 Minuten mit winzigen (custom-built) Spachtel. Machen Sie so einen Spatel durch das scharfe Ende einer Spritzennadel Abflachung (0,9 mm x 40 mm Kanülenlänge) mit einem Zangen. </li><li> Zentrifuge der Lipid / Wasser-Gemisch für 10 min bei einer Geschwindigkeit von 2000 x g. rühren Mischung erneut manuell für 10 Minuten, dann Gleichgewicht kommen sie für 24 Stunden. Bevor die Proben Charakterisierung, rühren sie für 5 Minuten und dann bei Raumtemperatur lassen. </li><li> Um die Bildung eines Gleichgewichts Lipidphase im gesamten Rohr gewährleisten, führen etwa 10 Frost-Tau-Zyklen und inte<html> Durchführung rmittently einen Zentrifugationsschritt wie oben definiert. Sowohl die DU und PT Form hochviskose Masse Lipidphasen was es schwierig macht, sie zu handhaben manuell (Abbildung 1). Hinweis: Die oben genannten Protokoll (Teil 1) ist nur notwendig, wenn ein Nanostrukturverhalten zu vergleichen möchten (Gittertyp und Dimensionen der Selbstorganisation) von verteilten Teilchen mit der Masse Lipidphase und / oder verwenden Sie es als eine Kontrolle der zu bestätigen Beibehaltung der ursprünglichen Nanostruktur. </li></ol><img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/53489/53489fig1.jpg" /> Abbildung 1. Herstellung von O / W-Emulsion mit Partikel flüssige Konsistenz von hochviskosen Lipidphase mit hohem Energieeintrag (Ultraschall) und verschiedenen CNT-Stabilisatoren verwendet, nämlich SWCNT, MWCNT-OH, MWCNT-COOH (Bild aus Referenzwiedergegeben [50] mit Genehmigung der Royal Society of Chemistry)._upload / 53489 / 53489fig1large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; Bitte hier klicken, um eine größere Version dieser Figur zu sehen. 2. Herstellung von Surfactant Stabilisierte Lipidteilchen <ol><li> Bereiten einer 0,2% (w / w) oberflächenaktives Mittel (Pluronic F127) Lösung in Wasser. <ol><li> Man löst 200 mg des oberflächenaktiven Mittels (weißes flockiges Pulver) in 100 ml ultrareinem Wasser, indem sie es für 20-30 min (auf einer Magnetplatte mit einem magnetischen Rührstab verwendet wird) unter Rühren. Pluronic F127 ist ein nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel und wird allgemein als Emulsionsstabilisator eingesetzt. Es ist ein Triblock-Copolymer aus PEO 99 -PPO 67 -PEO 99, und somit nimmt lange Zeit in Wasser auflösen. </li></ol></li><li> In 500 mg geschmolzenem DU oder PT in eine Glasampulle (einer Pasteurglaspipette) (Scintillation Kalk-Natron-ausgestattet mit einer Folie ausgekleidet Harnstoff Kappe, 20 ml). </li><li> Hinzufügen 9,5 g der 0,2% F127 Lösung. </li><li> Auf der Sonde Ultraschall-Maschine, fest klemmen stehen die Fläschchen zu der Retorte stehen Kiefer (Retorten Set mitstehen, Klemme, Base, Stange, Gummi 3-Backen und Muffe), so dass es die Schwingungen durch Ultraschall erzeugt standhalten kann. </li><li> Legen Sie die feste Titan-Legierung Sonde (13 mm Durchmesser x 139 mm Länge), die an der Zell Sonicator. Höhe und Position des Fläschchens, um sicherzustellen, dass seine Seiten und dem Boden nicht mit der Sonde berühren. Ein Abstand von 0,5 cm zwischen der Sondenspitze und dem Boden der Glasampulle gute Ergebnisse. </li><li> Beschallen das Gemisch 10 min in einem gepulsten Modus mit 1 sec Impuls um 1 sec-Verzögerungszeit bei 35% (der maximalen) Leistungs vermittelt. Das Fläschchen wird sehr heiß aufgrund der Hitze während der Beschallung erzeugten. Daher erlauben es auf RT abkühlen, bevor sie aus der Klemme nehmen. </li><li> Bewahren Sie die milchig-gebildete Dispersion bei Raumtemperatur für mindestens 24 Stunden vor der weiteren Verwendung. Dies ist seine Stabilität gegenüber Phasentrennung zu gewährleisten. Hinweis: Vor und nach der Verwendung der Sonde, kann es mit Aceton, trocken mit einem Papiertuch, dann spülen Sie es mit hochreinem Wasser eind trocknen es noch einmal. </li></ol> 3. Herstellung von Dispersionen der reinen CNTs in Wasser <ol><li> In zwei getrennten Becher, wiegen 4 mg in Pulverform MWCNT-OH und MWCNT-COOH, welche beide in der Farbe schwarz sind. </li><li> In 500 ml hochreinem Wasser in jedes Becherglas. Ultraschallgerät mit einer Sonde, die Mischungen für 2 min in einer kontinuierlichen Impulsmodus bei 40% beschallen (der maximalen) Leistungs. Die resultierende Konzentration des MWCNT Dispersion 8 pg / ml (Stammlösung). </li><li> Verdünnen Sie die MWCNT Stammlösung mit geeigneten Mengen an hochreinem Wasser zu erreichen, 6.25, 5, 4, 2 ug / ml MWCNT Dispersionen. </li><li> Beschallen dieser Dispersionen, wie zuvor beschrieben (siehe 3.2). </li><li> In ähnlicher Weise zerstreuen 3 mg Pulver SWCNT (auch in der Farbe schwarz) in 500 ml hochreinem Wasser, um eine 6 ug / ml SWCNT-Dispersion (Stammlösung) zu machen. </li><li> Verdünnen Sie die SWCNT-Stammlösung und beschallen sie, wie oben beschrieben (siehe 3.2) 0.5 zu erhalten, 0,4, 0,3125, 0,2 ug / ml SWCNT dispersions. Hinweis: Alle Dispersionen sind klar für etwa 30 Minuten, wonach die CNTs beginnen am Boden absetzen. </li></ol> 4. Herstellung von CNT-stabilisierte Nanostrukturierte Lipidteilchen (Abbildung 1) <ol><li> Wiegen in 500 mg des geschmolzenen DU in einem Glasfläschchen. </li><li> Hinzufügen 9,5 ml der 6 &amp; mgr; g / ml SWCNT Dispersion in das Fläschchen. </li><li> Beschallen die CNT-DU Gemisch den gleichen Parametern wie für die Herstellung von reinen CNT-Dispersionen (siehe 3.2). Nach Abkühlen auf RT werden die CNT-stabilisierte Lipidpartikel mit konservierten intern selbstorganisierte Nanostruktur wird bereit sein. </li><li> In ähnlicher Weise stellt die Lipidpartikel, die 0,4 &amp; mgr; g / ml und 0,2 ug / ml SWCNT Dispersionen. </li><li> Befolgen Sie die Protokolle 4.1 bis 4.4 auf Lipidpartikel mit MWCNT-OH und MWCNT-COOH aber mit unterschiedlichen Konzentrationen, nämlich 8, 4 und 2 ug / ml von CNT machen. </li><li> Entsprechend wird drei verschiedenen CNT-PT-Dispersionen unter Verwendung von 4 ug / ml MWCNT-OH und MWCNT-COOH Sowie 0,4 ug / ml SWCNT. Beachten Sie, dass die CNT-PT Dispersionen benötigen weniger Leistung (35% des Maximums), aber längere Zeit (15 min) in einer kontinuierlichen Impulsmodus. Kühlen Sie die Dispersionen auf RT und lassen sie für 24 Stunden, bevor sie zu charakterisieren. Hinweis: Die Beschallung Parameter für verschiedene Lipide unterscheiden kann (wie DU und PT hier) und für verschiedene Zusammensetzungen; sie müssen gut stabilisierte Dispersionen zu erreichen, optimiert werden. </li></ol> 5. Überwachung der Stabilität des CNT-stabilisierte Lipiddispersionen <ol><li> Überwachen Sie die Stabilität der Dispersionen durch visuelle Beobachtung: prüfen, ob die Dispersionen destabilisiert werden oder wenn Klumpen wurden in den Dispersionen gebildet. </li><li> Machen Sie Fotos (mit Digitalkamera) in regelmäßigen Abständen. Nehmen Sie zum Beispiel Bilder von Dispersionen jeden Tag in der ersten Woche, dann jeden zweiten Tag für eine Woche einmal pro Woche für die nächsten zwei Wochen, gefolgt von, und schließlich einmal im Monat je nach Anforderung. </li></ol>

Wir haben nichts zu offenbaren.

Stabilisierung von Lipidteilchen Drei verschiedene CNTs werden verwendet, um die Lipiddispersionen zu stabilisieren; zwei davon sind mehrwandige und mit -OH und -COOH-Gruppen funktionalisiert sind, und eine einwandige und nicht funktionalisierten (unberührte) ist. Die CNTs in der Größe variiert wie folgt (Durchmesser x Länge): MWCNT-COOH: 9,5 nm x 1,5 um; MWCNT-OH: 8-15 nm x 50 &amp; mgr; m; SWCNT: 1-2 nm x 1-3 um. Die pulverisierten CNTs wurden in Wasser durch die Sonde Ultraschallbehandlung dis...

Im Laufe der letzten Jahrzehnte, ein Nanotechnologie hat sich als leistungsfähiges Werkzeug, vor allem im Bereich der präklinischen Entwicklung der Medizin zur Bekämpfung der notorischen Krankheiten wie Krebs entwickelt. In diesem Zusammenhang nanoskalige Strukturen mit einer Größe von &lt;1000 nm in großem Umfang als Träger zur Freisetzung von verschiedenen aktiven Biomoleküle, wie Medikamente, Proteine, Nukleinsäuren, Gene und diagnostischen Bildgebungsmitteln 1-4 untersucht werden. Diese Biomoleküle sind entweder in den Nanopartikeln verkapselt oder konjugiert auf die Oberfläche der Nanopartikel und am Wirkort durch Auslöser wie pH oder Temperatur 5,6 freigesetzt. Obwohl extrem klein erweist sich die große Oberfläche dieser Nanopartikel zur gezielten Abgabe von aktiven Biomoleküle von großem Vorteil sein. Die Kontrolle über die Teilchengröße und Biokompatibilität ist von äußerster Wichtigkeit, um die therapeutische Wirksamkeit und somit die Anwendbarkeit von Nanopartikeln 7,8 zu optimieren.Lipide 9-13, Polymere 14,15, Metalle 16,17 und Kohlenstoff-Nanoröhren 18,19 wurden als Nanotransporter für verschiedene biomedizinische und pharmazeutische Anwendungen angewendet. Darüber hinaus Nanotransporter Anwendungen auf Basis von Lipidselbstorganisierte Nanostrukturen haben eine große Bedeutung in vielen anderen Disziplinen, darunter Lebensmittel- und Kosmetikindustrie 20,21. Zum Beispiel sind sie in der Proteinkristallisation 22, 23 Trennung von Biomolekülen, wie Lebensmittelstabilisatoren beispielsweise in Desserts 24 und in der Lieferung von aktiven Molekülen, wie Nährstoffe, Geschmacksstoffe und Duftstoffe 25-31 verwendet. Selbstorganisierte Lipidnanostrukturen haben nicht nur die Möglichkeit, bioaktive Moleküle zu lösen, in einer kontrollierten und zielgerichtet 32-38, aber sie sind auch in der Lage die funktionellen Moleküle aus chemischen und enzymatischen Abbau 39,40 zu schützen. Obwohl planare Fluiddoppelschicht ist die commauf Nanostruktur durch amphiphilen Lipidmolekülen in Gegenwart von Wasser, andere Strukturen wie hexagonal und kubisch sind auch häufig 20,41,42 gebildet beobachtet. Die Art der Nanostruktur gebildet hängen von der Molekülform Struktur &quot;Lipide der Lipidzusammensetzung in Wasser als auch auf die physikalisch-chemischen Bedingungen eingesetzt, wie Temperatur und Druck 43. Die Anwendbarkeit der nicht-planaren Lipidnanostrukturen insbesondere von kubischen Phasen ist beschränkt aufgrund ihrer hohen Viskosität und inhomogene Domänen Konsistenz. Diese Probleme werden überwunden, indem die Lipid-Nanostrukturen in großen Wassermenge dispergiert Öl-in-Wasser (O / W) Emulsionen Mikron oder Submikrongröße Lipidteilchen zu bilden. Auf diese Weise kann ein geeignetes Produkt mit niedriger Viskosität hergestellt werden, während die ursprüngliche Lipidselbstorganisierte Struktur im Inneren der dispergierten Teilchen zu halten. Die Bildung dieser intern selbstorganisierten Teilchen (abgekürzt als ISAsomes 44 </sup&gt; ZB erfordert üblicherweise eine Kombination aus einem hohen Energieeingabeschritt und den Zusatz von Stabilisatoren wie Tenside oder Polymere cubosomes aus kubischen Phasen und hexosomes von hexagonalen Phasen). Jüngste Forschungen in diese Richtung zeigt die Anwendung der verschiedenen Feststoffpartikeln 45 mit Silica-Nanopartikel 46, Ton 47-49 und Kohlenstoff-Nanoröhren 50 für die Stabilisierung der zuvor genannten Emulsionen, in geeigneter Weise bezeichnet als Pickering 51 oder Ramsden-Pickering-Emulsionen 52. In den letzten Jahren auf Kohlenstoff basierenden Nanostrukturen wie einwandige Kohlenstoffnanoröhren (SWCNTs) wurden mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren (MWCNTs) und Fullerene ein hohes Maß an Aufmerksamkeit wie neuartigen Biomaterialien 53,54 erhalten. Die wichtigsten Anliegen sind ihre Toxizität 55-58, Wasserunlöslichkeit 59 und damit ihre Biokompatibilität 56. Ein effizienter Weg, um diese Probleme anzugehen ist die Oberflächenfunktionsierung unter Verwendung nicht-toxisch und biokompatibel Moleküle wie Lipide. In Gegenwart von Wasser, Lipide mit CNTs in einer Weise zusammenwirken, dass hydrophobe Oberfläche von CNTs aus polaren wässrigen Medium abgeschirmt wird, während die Lipidhydrophile Kopfgruppen ihre Löslichkeit oder Dispersion in Wasser helfen 60,61. Lipide sind integrale Bestandteile von Zellorganellen wie auch einige Nahrungsmittelmaterialien, damit deren Dekoration idealerweise die in vivo Toxizität von CNTs abnehmen sollte. Biomedizinische Anwendungen basierend unabhängig auf CNTs 18,19 und Lipidnanostrukturen 13.9 sind unter intensiver Entwicklungs aber die Anwendungen, die Eigenschaften der beiden zu kombinieren sind noch nicht gut erforscht. In dieser Arbeit beschäftigen wir zwei verschiedene Arten von Lipiden und drei Arten von CNTs von denen SWCNTs in der ursprünglichen Form sind während MWCNTs mit Hydroxyl und Carbonsäuregruppen funktionalisiert sind. Wir haben sehr niedrige Konzentrationen von CNTs verwendet, um die Dispersionen herzustellen, derenStabilität hängt von verschiedenen Faktoren wie zB der Art des Lipids, der Art der CNT, Verhältnis von Lipid zu CNT verwendet werden, sowie auf die Beschallung Parameter verwendet, wie Leistung und Dauer. Diese Video-Protokoll bietet technische Details eines Verfahrens zur Lipidnanopartikel mit verschiedenen CNT-Stabilisatoren kinetisch zu stabilisieren.

<table><tbody><tr><td>Dimodan U</td><td>Danisco</td><td>15312</td><td>Store at 4&nbsp; &deg;C. Ungefährlich. Reizt Augen und Haut.</td></tr><tr><td>Phytantriol (> 95%, GC)</td><td>TCI Europe N.V.</td><td>P1674</td><td>Filiale bei 4&nbsp; &deg;C. Ungefährlich. Reizt Augen und Haut.</td></tr><tr><td>Einwandige Kohlenstoff-Nanoröhren (90%)</td><td>Nanostrukturiert & Amorphe Materialien, Inc.&nbsp;</td><td>1246YJS</td><td>Bei Raumtemperatur lagern. Vor direktem Licht schützen. Reizt Augen, Haut und Atemwege.</td></tr><tr><td>Mehrwandige Carbonsäure-funktionalisierte Kohlenstoff-Nanoröhren (>&nbsp; 80% Caron-Basis, >&nbsp; 8% Carbonsäure funktionalisiert)</td><td>Sigma-Aldrich Co. LLC&nbsp;</td><td>755125</td><td>Bei Raumtemperatur lagern. Vor direktem Licht schützen. Verursacht schwere Augenreizungen. Kann Atemwegsreizungen verursachen.</td></tr><tr><td>Graphitisierte mehrwandige hydroxyfunktionalisierte Kohlenstoff-Nanoröhren (99,9%)</td><td>Nanostrukturiert & Amorphe Materialien, Inc. (NanoAmor)&nbsp;</td><td>1224YJF</td><td>Bei Raumtemperatur lagern. Vor direktem Licht schützen. Reizt Augen, Haut und Atemwege.</td></tr><tr><td>Pluronic F127</td><td>Sigma-Aldrich Co. LLC&nbsp;</td><td>P2443</td><td>BioReagenz, geeignet für Zellkulturen. Kein gefährlicher Stoff oder Gemisch. Bei Raumtemperatur lagern.</td></tr><tr><td>Aceton (99,5 %)</td><td>Fisher Scientific&nbsp;</td><td>10134100</td><td>Leicht entzündliche Flüssigkeit. Verursacht schwere Augenreizungen. Kann Schläfrigkeit oder Benommenheit verursachen.</td></tr><tr><td>Gläser mit losen, klappbaren Deckeln (375&nbsp; ml)</td><td>VWR International Ltd</td><td>216-3308</td><td></td></tr><tr><td>Becherglas, 1.000 ml</td><td>Fisher Scientific&nbsp;</td><td>12942161</td><td>robuste, niedrige Form, mit Ausguss und Graduierung</td></tr><tr><td>Pasteur-Glaspipette (150 mm Länge) mit Latexkolben</td><td>Fisher Scientific&nbsp;</td><td></td><td></td>10006021</tr><tr><td>Mikrozentrifugenröhrchen konischer Schnappverschluss 1,5&nbsp; ml</td><td>Fisher Wissenschaftlich&nbsp;</td><td></td><td></td>11558232</tr><tr><td>Spatel</td><td>Fisher Scientific&nbsp;</td><td></td><td></td>11352204</tr><tr><td>Magnetrührer für Heizung</td><td>Fisher Scientific</td><td></td><td></td>11715704</tr><tr><td>Magnetrührstäbchen (zylindrisch, undurchsichtiges PTFE, 30&nbsp; mm x 7&nbsp; mm (L x Durchmesser))</td><td>Fisher Scientific&nbsp;</td><td></td><td></td>10011792</tr><tr><td>Nadel (0,9 mm x 40&nbsp; mm Kanülenlänge)</td><td>Terumo UK Ltd</td><td>MN-2038MQ</td><td></td></tr><tr><td>Retortenständer Set - Mit Ständer, Klemme, Basis, Stange, Gummi 3 Backen und Bosskopf</td><td>Camlab Ltd, UK</td><td>1177157</td><td></td></tr><tr><td>Millipore Wasserausrüstung</td><td>Barnstead Nanopure, Thermoscientific, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Progen Genfuge 24D Digitale Mikrozentrifuge</td><td>Progen Scientific</td><td>C-2400</td><td></td></tr><tr><td>Sonde Ultraschallgerät, mit 13 mm&nbsp;</td><td>SONICS, Vibracell,&nbsp; USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>5 MP Kamera mit Autofokus und LED-Blitz</td><td>Samsung Galaxy Fame Mobile Kamera</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Raman Spektrometer</td><td>Horiba Jobin-Yvon LabRAM HR800 Spektrometer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mastersizer 3000</td><td>&nbsp; Malvern Instruments Ltd, Malvern, Vereinigtes Königreich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kleinwinkel-Röntgenstreuung (SAXS)</td><td>SAXSpace-Kamera (Anton Paar, Graz, Österreich), Röntgenerzeugungsanlage (ISO-DEBYEFLEX3003, GE Inspection Technologies GmbH), geschlossener Wasserkreislauf (Chilly 35, HYFRA, Deutschland).&nbsp;</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

facile herstellung von intern selbstorganisierte lipidpartikel stabilisiert durch kohlenstoff-nanoröhren

Facile Preparation of Internally Self-assembled Lipid Particles Stabilized by Carbon Nanotubes

Wir präsentieren eine einfache Methode nanostrukturierte Lipidpartikel von Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) stabilisiert vorzubereiten. Einwandig (unberührte) und mehrwandig (funktionalisierte) CNTs als Stabilisatoren verwendet Pickering Typ Öl-in-Wasser (O / W) Emulsionen zu erzeugen. Lipide nämlich Dimodan U und Phytantriol als Emulgatoren, die in überschüssiges Wasser durch Selbstorganisation in die bikontinuierliche kubische Pn3m Phase verwendet. Diese hochviskose Phase wird in kleinere Partikel zerlegt eine Sonde Ultraschallgerät in Gegenwart von üblichen Tensid Stabilisatoren oder CNTs verwendet wie hier geschehen. Zunächst werden die CNTs (Pulverform) in Wasser, gefolgt von weiteren Ultraschallbehandlung mit dem geschmolzenen Lipid dispergiert, um die endgültige Emulsion zu bilden. Während dieses Prozesses erhalten die CNTs mit Lipid-Molekülen beschichtet, die wiederum davon ausgegangen werden, um die Lipidtröpfchen umgibt einen partikulären Emulsion zu bilden, die über Monate stabil ist. Die durchschnittliche Größe der nanostrukturierten Lipidpartikel-CNT stabilisiert ist im Submikron-range, die gut mit den Partikeln vergleicht stabilisiert herkömmliche Tenside verwenden. Kleinwinkel-Röntgenstreuungsdaten bestätigt die Beibehaltung der ursprünglichen Pn3m kubischen Phase in den CNT-stabilisiertes Lipid-Dispersionen im Vergleich zu den reinen Lipidphase (bulk state). Blauverschiebung und Senken der Intensitäten in Charakteristik G und G Bänder von CNTs in der Raman-Spektroskopie beobachtet die Interaktion zwischen CNT Oberfläche und Lipidmoleküle zu charakterisieren. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Wechselwirkungen zwischen den CNTs und Lipiden zur gegenseitigen Stabilisierung in wässrigen Lösungen verantwortlich sind. Da die Konzentrationen der zur Stabilisierung eingesetzten CNTs sind sehr niedrig und Lipidmoleküle sind in der Lage, die CNTs, die Toxizität von CNTs zu funktionalisieren, ist unbedeutend zu erwarten, während ihre Biokompatibilität stark verbessert wird. Daher ist die vorliegende Ansatz findet ein großes Potenzial in verschiedenen biomedizinischen Anwendungen, zum Beispiel für die Lieferung von m Hybrid-Nanotransporter Systeme zu entwickelnehrere funktionelle Moleküle wie in der Kombinationstherapie oder Fachtherapie.

Die folgenden Ergebnisse für a) die Stabilität der Dispersionen, b) die Größenverteilung der Lipidpartikel, c) die Art der Selbstorganisation und d) den Nachweis für die Lipid-Beschichtung der CNTs. Die Stabilität von Dispersionen (Abbildung 2) wurde mit einem 5-Megapixel-Kamera mit Autofokus und LED-Blitz überwacht. <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/53489/53489fig2.jpg" /> Figur 2 Schemat...

Wir berichten über eine intelligente Anwendung von Kohlenstoffnanoröhren zur kinetischen Stabilisierung von Lipidpartikeln, die selbstorganisierte Nanostrukturen in ihren Kernen enthalten. Die Herstellung von Lipidpartikeln erfordert relativ geringe Konzentrationen von Kohlenstoffnanoröhren, die ihren Einsatz in biomedizinischen Anwendungen wie der Verabreichung von Medikamenten ermöglichen.

Facile Herstellung von Intern Selbstorganisierte Lipidpartikel stabilisiert durch Kohlenstoff-Nanoröhren

We present a facile method to prepare nanostructured lipid particles stabilized by carbon nanotubes (CNTs). Single-walled (pristine) and multi-walled ...

Das übergeordnete Ziel dieser Methode besteht darin, nanostrukturierte Hybridpartikel unter Verwendung von Kohlenstoffnanoröhren, oder CNTs, und lipidbasierten Selbstassemblierungen herzustellen. Diese Methode stellt eine der intelligenten Anwendungen von Kohlenstoffnanoröhren dar, bei der eine stabilisierte Nanostruktur-Emulsion aus intern selbstassemblierten Lipidpartikeln erzeugt wird. Der Hauptvorteil dieser Technik liegt darin, dass das Protokoll recht einfach ist und die Eigenschaften beider Komponenten – CNTs und lipidische Nanostrukturen – kombiniert.Die CNT-Stabilisierung erzeugt eine Öl-in-Wasser-Emulsion, bei der die Partikel eine Größe von etwa einem Mikrometer oder darunter aufweisen und der Kern eine bikontinuierliche kubische lipidäre Nanostruktur enthält. Aufgrund der Beschichtung der CNTs mit biokompatiblen Lipidmolekülen wird eine geringe Toxizität erwartet. Jüngste Berichte haben bisher gezeigt, dass die Funktionalisierung die toxischen und zytotoxischen Wirkungen von CNTs deutlich verringert, während gleichzeitig die Biokompatibilität erhöht wird.Die Prozedur wird Yogita Patil-Sen, eine Postdoktorandin aus meinem Labor, und Amin Sadeghpour, ein Postdoktorand aus dem Labor von Professor Rappolt, demonstrieren. Bereiten Sie eine 0,2-%-Tensidlösung in Wasser vor, indem Sie 200 Milligramm des Tensids in 100 Milliliter ultrareinem Wasser unter Rühren für 20 bis 30 Minuten auflösen. Geben Sie 500 Milligramm geschmolzenes Dimodan U, DU, oder Phytantriol, PT, in ein Glasfläschchen.Gegeben Sie anschließend 9,5 Gramm der 0,2 %igen F127-Lösung hinzu. Befestigen Sie das Gefäß am Ultraschallsondengerät fest in der Klammer des Stativs, sodass es den durch die Beschallung erzeugten Vibrationen standhalten kann. Führen Sie die feste Sonde aus Titanlegierung, die an den Zellzerstörer angeschlossen ist, ein.Stellen Sie die Höhe und Position des Gefäßes so ein, dass dessen Seitenwände und Boden den Probengeber nicht berühren. Sonizieren Sie die Mischung zehn Minuten lang im gepulsten Modus mit einem einsekündigen Puls, der durch eine einsekündige Verzögerungszeit bei 35 % Leistung vermittelt wird. Das Gefäß wird aufgrund der während der Sonifikation erzeugten Wärme sehr heiß.Daher lassen Sie es abkühlen, bis Raumtemperatur erreicht ist, bevor Sie es von der Klammer nehmen. Lagern Sie die milchig entstandene Dispersion mindestens 24 Stunden bei Raumtemperatur, bevor sie weiterverwendet wird. Dies dient der Sicherstellung ihrer Stabilität gegenüber Phasentrennung.Reinigen Sie die Sonde vor und nach Gebrauch mit Aceton und trocknen Sie sie mit einem Papiertuch. Spülen Sie sie anschließend mit ultrareinem Wasser und trocknen Sie sie erneut. Wiegen Sie in zwei separaten Bechern jeweils vier Milligramm pulverförmiger hydroxylierter CNTs und carboxylierter CNTs ab, die beide schwarz sind.Geben Sie 500 Milliliter ultrareines Wasser zu jedem Becher hinzu. Sonizieren Sie die Mischungen unter Verwendung eines Sonden-Ultraschallgeräts zwei Minuten lang im Dauerimpulsmodus bei 40 % Leistung. Die resultierende Konzentration der mehrwandigen CNT-Dispersion beträgt acht Mikrogramm pro Milliliter.Verdünnen Sie die Mehrwandige-CNT-Stammlösung mit geeigneten Mengen an ultrareinem Wasser, um Mehrwandige-CNT-Dispersionen in verschiedenen Konzentrationen zu erhalten. Sonizieren Sie diese Dispersionen wie zuvor. Stellen Sie auf ähnliche Weise eine Stammlösung einer Einwandigen-CNT-Dispersion mit sechs Mikrogramm pro Milliliter her, indem Sie drei Milligramm pulverförmige Einwandige CNTs in 500 Milliliter ultrareines Wasser dispergieren.Verdünnen Sie die Stammlösung einkettiger CNTs und beschallen Sie diese wie zuvor, um Dispersionen einkettiger CNTs mit verschiedenen Konzentrationen zu erhalten. Wiegen Sie 500 Milligramm des geschmolzenen DU in ein Glasfläschchen ab. Geben Sie anschließend 9,5 Milliliter der sechs Mikrogramm pro Milliliter einkettigen CNT-Dispersion zu dem Fläschchen hinzu.Sonizieren Sie die CNT-DU-Mischung unter Verwendung der gleichen Parameter wie für die Herstellung reiner CNT-Dispersionen. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur liegen die CNT-stabilisierten Lipidpartikel mit erhaltener, intern selbstassemblierter Nanostruktur vor. Bereiten Sie auf ähnliche Weise die Lipidpartikel unter Verwendung der Einzelwand-CNT-Dispersionen mit 0,4 Mikrogramm pro Milliliter und 0,2 Mikrogramm pro Milliliter vor.Sonizieren Sie die CNT-PT-Dispersionen 15 Minuten lang im Dauerimpulsmodus bei 35 % Leistung. Kühlen Sie die Dispersionen auf Raumtemperatur ab und lagern Sie sie 24 Stunden, bevor sie charakterisiert werden. Überwachen Sie die Stabilität der Dispersionen durch visuelle Beobachtung.Überprüfen Sie, ob die Dispersionen destabilisiert sind oder Klumpen in den Dispersionen gebildet haben. Machen Sie in regelmäßigen Abständen Fotos mit einer Digitalkamera. Nehmen Sie beispielsweise in der ersten Woche täglich Bilder der Dispersionen auf.Danach alle zwei Tage für eine Woche lang, gefolgt von einmal pro Woche für die nächsten zwei Wochen und schließlich einmal monatlich je nach Erfordernis. Die Kleiwinkel-Röntgenstreuungstechnik wird verwendet, um den Gittertyp der inter-nanostrukturellen Anordnung der stabilisierten Lipidpartikel zu bestimmen.Füllen Sie die Probe in eine Quarzküvette mit einem Millimeter Durchmesser und verschließen Sie sie ordnungsgemäß. Anschließend platzieren Sie die Küvette in eine temperaturgesteuerte Probennahmestufe. Evakuieren Sie die Probenkammer mithilfe einer Vakuumpumpe.Nehmen Sie die eindimensionalen Streumuster mit einem Mikrostreifen-Röntgendetektor auf, der über eine Software gesteuert wird. Nach Erhalt von drei Profilen mit einer Belichtungszeit von 300 Sekunden integrieren Sie diese Profile und fahren Sie mit der Analyse wie im Textprotokoll beschrieben fort. Indizieren Sie alle aufgezeichneten Beugungsmuster mit der Raumgruppe PN3M, bei der die Reflexe ein-eins-null, ein-eins-eins, zwei-null-null, zwei-eins-eins, zwei-zwei-null und zwei-zwei-eins deutlich erkennbar sind.Die stark viskose kubische Lipidphase wird durch Ultraschallbehandlung in Partikel zerlegt. Unbehandelte einwandige oder funktionalisierte mehrwandige CNTs werden als Stabilisatoren verwendet, um eine Öl-in-Wasser-Emulsion mit flüssiger Konsistenz herzustellen. Ein optimales Verhältnis von CNTs zu Lipid ist erforderlich, um homogene und stabile Emulsionen zu erhalten.Emulsionen mit zu wenig CNTs enthalten Lipidklumpen, während Emulsionen mit überschüssigen CNTs CNT-Lipidklumpen enthalten. Streumuster der Röntgenkleinwinkelstreuung bestätigen, dass die kubische PN3M-Phase, die auch vom volumetrischen Lipid Phytantriol in überschüssigem Wasser gezeigt wird, in F127-stabilisierten Emulsionen sowie in allen CNT-stabilisierten Emulsionen erhalten bleibt.Statische Lichtstreuuntersuchungen zeigen, dass die Größenverteilung von durch F127 stabilisierten Cubosomen mit der Größenverteilung von CNT-stabilisierten Cubosomen vergleichbar ist und die durchschnittliche Partikelgröße im submikronen Bereich liegt. Charakteristische G- und G'-Bänder von CNTs, die in den Raman-Spektren beobachtet werden, weisen bei CNT-stabilisierten Lipidpartikeln eine Blauverschiebung auf. Dies deutet auf eine mögliche Beschichtung der CNTs durch Lipidmoleküle hin, wie in diesem schematischen Diagramm dargestellt. Nachdem Sie sich diese Übersicht angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man CNT-Lipid-Hybridpartikel herstellt, wie in wenigen einfachen Schritten gezeigt wurde. Diese nanostrukturierten Lipidpartikel dienen dem Verständnis der Funktion von Molekülen innerhalb der lipidbasierten Selbstorganisation sowie auf der CNT-Oberfläche, was den Weg für die Erforschung hybrider Nanomoleküle in Kombinationstherapien gegen schwerwiegende Erkrankungen ebnet.

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Chemistry

Chemie

Eine einfache, robuste und skalierbare Technik, um auf Vorlage freie Substrate zu funktionalisieren und Selbstorganisation makroskopischer Nanopartikel-Liganden-Monoschichten wird in diesem Protokoll beschrieben.

Eine Technik, um auf Vorlage freie Substrate zu funktionalisieren und Selbstorganisation makroskopische Nanopartikel-Liganden-Monolayer Films

Unterstützten Lipiddoppelschichten und natürlichen Membran Teilchen sind praktisch Systeme, die die Eigenschaften von Zellmembranen annähern kann und in einer Vielzahl von Analysestrategien eingearbeitet werden. Hier zeigen wir ein Verfahren zur Herstellung von Mikroarrays der unterstützten Lipiddoppelschicht beschichtete SiO 2-Kugeln, Phospholipid-Vesikel oder natürlichen Membranpartikeln.

Bildung Biomembrane Microarrays mit einem Rakel-basierten Montageverfahren

Wir präsentieren die Synthese eines amphiphilen Hexayns und seine Verwendung bei der Herstellung von Kohlenstoff-Nanoblättern an der Luft-Wasser-Grenzfläche aus einer selbstorganisierten Monoschicht dieser reaktiven, kohlenstoffreichen molekularen Vorläufer.

Herstellung von Kohlenstoff-Nanoschichten bei Raumtemperatur

Ein Verfahren zur Funktionalisierung von Kohlenstoffnanoröhren mit strukturabstimmbaren polymeren Verkapselungsschichten und zur strukturellen Charakterisierung mittels Kleinwinkel-Neutronenstreuung wird vorgestellt.

Funktionalisierung von einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen mit Thermo-reversible Blockcopolymere und Charakterisierung durch Kleinwinkelneutronenstreuung

Ein Verfahren für die Synthese von Polystyrol-veredelten Multiwalled Carbonnanotubes mit aufeinanderfolgenden chemische Modifikation Schritte zu selektiv einzuführen, die Polymerketten an den Seitenwänden und ihre Selbstmontage ist über anisotrope führt vorgestellt.

Pfropfen Multiwalled Carbon Nanotubes mit Polystyrol Selbstmontage ermöglichen und anisotropen führt

Solide unterstützt, eiweißfreie, doppelte Phospholipid Bilayer Membranen (DLBM) können in komplexen und dynamischen Lipid Nanotube Netze umgewandelt werden und können als 2D Bottom-up-Modellen von dem endoplasmatischen Retikulum dienen.

Spontane Bildung und Neuordnung der künstlichen Lipid Nanotube Netze als Bottom-Up-Modell für endoplasmatische Retikulum

Diese Studie beschreibt die klassische Hydratation mit der Dünnschichtmethode zur Nanoliposomenpräparation, gefolgt von der Nanopartikelcharakterisierung. Ein 47 kDa-hydrophiles und kugelförmiges Protein, Tarin, wird erfolgreich als Strategie zur Verbesserung der Stabilität verkapselt, schnelle Clearance vermieden und eine kontrollierte Freisetzung gefördert. Die Methode kann an hydrophobe Moleküle angepasst werden.

Vorbereitung und Charakterisierung von Nanoliposomen zur Entrapment ierung bioaktiver hydrophiler Globularproteine

Dieses Protokoll beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Lipid-Nanoröhrchen-Netzwerken unter Verwendung der Gleitkinesin-Motilität in Verbindung mit riesigen unilamellären Lipidvesikeln.

Herstellung von Mehrkomponenten-Lipid-Nanoröhrchen-Netzwerken unter Verwendung des Gliding Kinesin Motility Assays

Wir berichten über ein Protokoll zur Herstellung einer Hybrid-Lipidmembran an der Wasser-Luft-Schnittstelle, indem wir die Lipid-Doppelschicht mit Kupfer (II) 2,9,16,23-tetra-tert-butyl-29H,31H-Phthalocyanin (CuPc) Molekülen dopen. Die resultierende Hybrid-Lipidmembran hat eine Lipid/CuPc/Lipid-Sandwichstruktur. Dieses Protokoll kann auch auf die Bildung anderer funktioneller Nanomaterialien angewendet werden.

Selbstmontage von Hybrid-Lipidmembranen, dotiert mit hydrophoben organischen Molekülen an der Wasser-Luft-Schnittstelle

In diesem Manuskript demonstrieren wir die experimentellen Techniken zur Verkapselung des F-Aktin-Zytoskeletts in riesige unilamellare Lipidvesikel (auch Liposomen genannt) und die Methode zur Bildung einer Kortex-bioimitierenden F-Aktin-Schicht am inneren Blättchen der Liposomenmembran.

In vitro Rekonstitution des Aktinzytoskeletts in riesigen unilamellaren Vesikeln

Es wird ein detailliertes Protokoll für die Synthese von Lipid-Nanopartikeln (LNPs) unter Verwendung von Confined Impinging Jet (CIJ)-Mischertechnologien demonstriert, einschließlich eines zweistrahligen CIJ und eines vierstrahligen Multi-Inlet-Vortex-Mischers (μMIVM). Die CIJ-Mischer erzeugen reproduzierbare, turbulente Mikromischumgebungen, die zur Produktion von monodispersen LNPs führen.

Synthese von Lipid-Nanopartikeln durch turbulente Strömung in geschlossenen Aufprallstrahlmischern

Erfahren Sie die Herstellung nanostrukturierter Hybridpartikel aus Kohlenstoffnanoröhren und Lipiden für biomedizinische Anwendungen. Diese einfache Methode stabilisiert Lipidpartikel mit CNTs und ermöglicht gezielte Wirkstofffreisetzung.

Facile Herstellung von Intern Selbstorganisierte Lipidpartikel stabilisiert durch Kohlenstoff-Nanoröhren

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