Facile Herstellung von Intern Selbstorganisierte Lipidpartikel stabilisiert durch Kohlenstoff-Nanoröhren

Das übergeordnete Ziel dieser Methode ist es, nanostrukturierte Hybridpartikel unter Verwendung von Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) und Lipid-Selbstorganisationen herzustellen. Diese Methode stellt eine der intelligenten Anwendungen von Kohlenstoffnanoröhren dar, bei der die stabilisierte Nanostrukturemulsion aus intern selbstorganisierten Lipidpartikeln hergestellt wird. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass das Protokoll relativ einfach ist und die Elementeigenschaften sowohl von CNTs als auch von Lipid-Nanostrukturen kombiniert.

Die CNT-Stabilisierung erzeugt eine Öl- und Wasseremulsion, bei der die Partikel eine Größe von etwa einem Mikrometer oder weniger haben und der Kern eine bikontinuierliche kubische Lipid-Nanostruktur enthält. Aufgrund der Beschichtung von CNTs mit biokompatiblen Lipidmolekülen ist deren Toxizität voraussichtlich gering. Jüngste Berichte haben bisher gezeigt, dass die Funktionalisierung die toxischen, zytotoxischen Wirkungen von CNTs bemerkenswert reduziert und gleichzeitig die Biokompatibilität erhöht.

Yogita Patil-Sen, ein Postdoktorand aus meinem Labor, und Amin Sadgehpour, ein Postdoktorand aus dem Labor von Professor Rappolt, werden das Verfahren demonstrieren. Bereiten Sie eine 0,2%ige Tensidlösung in Wasser vor, indem Sie 200 Milligramm des Tensids in 100 Millilitern Reinstwasser auflösen, indem Sie es 20 bis 30 Minuten lang umrühren. Geben Sie 500 Milligramm geschmolzenes Dimodan U, DU oder Phytantriol oder PT in ein Glasfläschchen.

Fügen Sie dann 9,5 Gramm der 0,2%igen F127-Lösung hinzu. Klemmen Sie das Fläschchen an der Sonden-Ultraschallmaschine fest an die Backe des Retortenständers, so dass es den durch die Beschallung erzeugten Vibrationen standhält. Führen Sie die Sonde aus massiver Titanlegierung ein, die am Zellsonicator befestigt ist.

Passen Sie die Höhe und Position des Fläschchens so an, dass die Seiten und der Boden die Sonde nicht berühren. Beschallen Sie das Gemisch zehn Minuten lang in einem gepulsten Modus, wobei ein Impuls von einer Sekunde durch eine Verzögerungszeit von einer Sekunde bei 35 % Leistung vermittelt wird. Das Fläschchen wird durch die bei der Beschallung entstehende Hitze sehr heiß.

Lassen Sie es daher auf Raumtemperatur abkühlen, bevor Sie es von der Klemme nehmen. Lagern Sie die milchig gebildete Dispersion vor der weiteren Verwendung mindestens 24 Stunden bei Raumtemperatur. Dies dient dazu, die Stabilität gegen phasenweise Trennung zu gewährleisten.

Reinigen Sie die Sonde vor und nach dem Gebrauch mit Aceton und trocknen Sie sie mit einem Papiertuch ab. Spülen Sie es dann mit Reinstwasser ab und trocknen Sie es noch einmal ab. In zwei getrennten Bechern werden vier Milligramm pulverisierte hydroxyfunktionalisierte CNTs und carboxylfunktionalisierte CNTs eingewogen, die beide schwarz gefärbt sind.

Geben Sie 500 Milliliter Reinstwasser in jedes Becherglas. Beschallen Sie die Mischungen mit einem Sonden-Ultraschallgerät zwei Minuten lang in einem kontinuierlichen Impulsmodus bei 40 % Leistung. Die resultierende Konzentration der mehrwandigen CNT-Dispersion beträgt acht Mikrogramm pro Milliliter.

Verdünnen Sie die mehrwandige CNT-Stammlösung mit entsprechenden Mengen Reinstwasser, um mehrwandige CNT-Dispersionen in verschiedenen Konzentrationen zu erhalten. Beschallen Sie diese Dispersionen wie bisher. In ähnlicher Weise werden drei Milligramm pulverförmige, einwandige CNTs in 500 Millilitern Reinstwasser dispergiert, um eine einwandige CNT-Dispersionsstofflösung von sechs Mikrogramm pro Milliliter herzustellen.

Die einwandige CNT-Stammlösung wird verdünnt und wie bisher beschallt, um einwandige CNT-Dispersionen unterschiedlicher Konzentrationen zu erhalten. Wiegen Sie 500 Milligramm des geschmolzenen DU in ein Glasfläschchen. Geben Sie dann 9,5 Milliliter der einwandigen CNT-Dispersion von sechs Mikrogramm pro Milliliter in das Fläschchen.

Das CNT-DU-Gemisch wird mit den gleichen Parametern beschallt, die für die Herstellung reiner CNT-Dispersionen verwendet werden. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur sind die CNT-stabilisierten Lipidpartikel mit konservierter intern selbstorganisierter Nanostruktur fertig. Bereiten Sie die Lipidpartikel auf ähnliche Weise mit den einwandigen CNT-Dispersionen 0,4 Mikrogramm pro Milliliter und 0,2 Mikrogramm pro Milliliter her.

Beschallen Sie die CNT PT-Dispersionen mit einer Leistung von 35 % für eine längere Zeit von fünfzehn Minuten in einem kontinuierlichen Pulsmodus. Die Dispersionen werden auf Raumtemperatur abgekühlt und 24 Stunden lang stehen gelassen, bevor sie charakterisiert werden. Überwachen Sie die Stabilität der Dispersionen durch visuelle Beobachtung.

Prüfen Sie, ob die Dispersionen destabilisiert sind oder ob sich Klumpen in den Dispersionen gebildet haben. Fotografieren Sie in regelmäßigen Abständen mit einer Digitalkamera. Machen Sie zum Beispiel in der ersten Woche jeden Tag Fotos von Dispersionen.

Dann eine Woche lang jeden zweiten Tag. Gefolgt von einmal pro Woche für die nächsten zwei Wochen und schließlich einmal im Monat, je nach Bedarf. Die Kleinwinkel-Röntgenstreutechnik wird verwendet, um den Gittertyp der Internanostruktur der stabilisierten Lipidpartikel zu bestimmen.

Füllen Sie die Probe in eine ein Millimeter dicke Quarzkapillare und verschließen Sie sie ordnungsgemäß. Legen Sie dann die Kapillare in einen temperaturkontrollierten Probentisch. Evakuieren Sie die Probenkammer mit einer Vakuumpumpe.

Zeichnen Sie die 1D-Streumuster mit einem Mikrostreifen-Röntgendetektor auf, der von einer Software gesteuert wird. Nachdem Sie drei Profile mit einer Belichtungszeit von 300 Sekunden erhalten haben, integrieren Sie diese Profile und fahren Sie mit der Analyse fort, wie im Textprotokoll beschrieben. Indizieren Sie alle aufgezeichneten Beugungsmuster mit einer Raumgruppe PN3M, in der die Reflexionen eins-null, eins-eins, zwei-null-null, zwei-eins-eins, zwei-zwei-null und zwei-zwei-eins deutlich erkennbar sind.

Die hochviskose kubische Lipidphase wird mittels Ultraschall in Partikel defragmentiert. Unverfälschte, einzelwandige oder funktionalisierte mehrwandige CNTs werden als Stabilisatoren zur Herstellung von Öl- und Wasseremulsionen mit flüssiger Konsistenz verwendet. Ein optimales Verhältnis von CNT zu Lipiden ist erforderlich, um homogene und stabile Emulsionen zu erhalten.

Emulsionen mit zu wenig CNTs enthalten Lipidklumpen. Während Emulsionen mit überschüssigen CNTs CNT-Lipidklumpen enthalten. Kleinwinkel-Röntgenstreumuster bestätigen, dass die kubische Phase PN3M, die auch durch das Bulk-Lipid Phytantriol in überschüssigem Wasser dargestellt wird, sowohl in F127-stabilisierten Emulsionen als auch in allen CNT-stabilisierten Emulsionen erhalten bleibt.

Statische Lichtstreuungsstudien zeigen, dass die Größenverteilung von Cubosomen, die durch F127 stabilisiert werden, mit der Größenverteilung von CNT-stabilisierten Cubosomen vergleichbar ist und die durchschnittliche Partikelgröße im Submikrometerbereich liegt. Charakteristische G- und G-Primbanden (CNTs), die in Raman-Spektren beobachtet werden, zeigen eine Blauverschiebung für CNT-stabilisierte Lipidpartikel. Dies zeigt eine mögliche Beschichtung von CNTs durch Lipidmoleküle, wie in diesem schematischen Diagramm dargestellt.

Nachdem Sie sich diese Rezension 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 und das Erlernen von Funktionsmolekülen innerhalb der Lipidselbstorganisation sowie auf der CNT-Oberfläche ebnen den Weg für die Erforschung hybrider Nanomoleküle in Kombinationstherapien gegen schwere Krankheiten.