Name: Elektroaktiven Polymer-Nanopartikel Teilnahmephotothermische Eigenschaften (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-01-08T14:00:01.000+00:00
Duration: 10 min 16 s
Description: Lernen Sie die Synthese leitfähiger Polymer-Nanopartikel mit photothermischen Eigenschaften für die Krebstherapie. Diese Methode ermöglicht die Entwicklung gezielter, nicht-invasiver Behandlungsansätze.

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Diese Arbeit wurde zum Teil durch die Texas Emerging Technology Fund (Startup, um TB), der Texas State University Research Enhancement Program, der Texas State University Doctoral Research Fellowship (TC), der NSF Partnerschaft für Bildung und Forschung in der Material (PREM finanziert, DMR-1205670), The Welch Foundation (AI-0045), und die National Institutes of Health (R01CA032132).

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Die Autoren haben nichts offenzulegen.

In dieser Arbeit wurden elektroaktiven Polymer-Nanopartikel als potenzielle PTT Agenten zur Behandlung von Krebs synthetisiert. Die Herstellung der Nanopartikel beschrieben, beginnend mit der Synthese der Monomere, gefolgt von Emulsionspolymerisation. Während die Herstellung von Nanopartikeln mit elektroaktiven Polymeren wie EDOT und Pyrrol zuvor beschrieben worden ist, beschreibt dieses Dokument die Herstellung von polymeren Nanopartikeln, beginnend mit einzigartigen ausgedehnte Konjugation Monomere, die zeigen, dass d...

Elektroaktive Polymere die Eigenschaften (Farbe, Leitfähigkeit, Reaktivität, Volumen, etc.) ändern, in Gegenwart eines elektrischen Feldes. Die schnelle Schaltzeiten, Einstellbarkeit, Langlebigkeit und leichten Eigenschaften der elektroaktiven Polymere sind in viele vorgeschlagenen Anwendungen, einschließlich der alternativen Energie, Sensoren, elektrochrome und biomedizinische Geräte geführt. Elektroaktive Polymere sind potentiell als flexible, leichte Batterie und Kondensator-Elektroden. 1 Anwendungen der elektroaktiven Polymere in elektrochromen Vorrichtungen sind blendMinderungsSysteme für Gebäude und Autos, Sonnenbrillen, Schutzbrillen, optische Speichergeräte und Smart Textiles. 2-5 Smart-Fenster kann der Energiebedarf durch die Blockade spezifischer Wellenlängen des Lichts auf Abruf und zum Schutz der Innenräume von Häusern und Autos zu reduzieren. Intelligente Textilien können in der Kleidung verwendet werden, um zum Schutz vor UV-Strahlung. 6 Elektroaktive Polymere haben also begonnen, bei medizinischen Vorrichtungen verwendet werden. Unter elektroaktive Polymere in biomedizinischen Vorrichtungen verwendet, Polypyrrol (PPy), Polyanilin (PANI) und Poly (3,4-ethylendioxythiophen) (PEDOT) gehören zu den am häufigsten. Beispielsweise werden diese Typen von Polymeren allgemein als Wandler in Biosensorvorrichtungen benutzt 7 Anwendungen in therapeutischen Abgabe wurden ebenfalls als vielversprechend erwiesen. Studien haben die Freisetzung von Medikamenten und therapeutischen Proteinen aus Vorrichtungen aus elektroaktiven Polymeren, hergestellt jüngerer demonstriert. 8-12 wurden elektroaktive Polymere als therapeutische Mittel in photothermische Therapie verwendet worden. 13-15 In photothermische Therapie muss der photothermischen Mitteln Licht im nahen absorbieren -Infrarot (NIR) Region (~ 700-900 nm), die auch als therapeutische Fenster, wo Licht die maximale Eindringtiefe in Gewebe, in der Regel bis zu 1 cm. 16,17 In diesem Bereich ist bekannt, biologische Chromophore wie Hämoglobin haben oxygeniertem Hämoglobin, Lipiden und Wasser wenig bis keinenAbsorption, die Licht ermöglicht, leicht durchdringen. Wenn photothermische Mittel absorbieren Licht in diesem therapeutischen Fensters wird die Lichtenergie, um photothermische Energie umgewandelt. Irvin und Mitarbeiter haben zuvor berichtet alkoxysubstituierten Bis-EDOT Benzol Monomere, die unter Verwendung von Negishi-Kupplung synthetisiert. 18 Negishi-Kupplung ist eine bevorzugte Methode für die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungsbildung. Dieses Verfahren hat viele Vorteile, einschließlich der Verwendung von zinkorganischen Zwischenprodukte, die weniger toxisch sind und in der Regel höhere Reaktivität aufweisen als andere metallorganische Verbindungen eingesetzt. 19,20 organischer Verbindungen sind auch mit einer Vielzahl von funktionellen Gruppen an den Organohalogeniden kompatibel. 20 in der Negishi-Kupplungsreaktion, ein Organohalogenid und Organometall werden durch die Verwendung eines Palladium (0) -Katalysators 20 gekoppelt ist. In der hier vorgestellten Arbeit wird diese Kreuzkupplungsverfahren zur Synthese von 1,4-Dialkoxy-2,5-bis genutzt ( 3,4-ethylenedioxythienyl) benzene (Bedot-B (OR) 2) Monomeren. Diese Monomere können dann leicht elektrochemisch oder chemisch polymerisiert werden, um Polymere, die vielversprechende Kandidaten für die Verwendung in biomedizinischen Anwendungen ergeben. Herkömmliche Verfahren zur Herstellung von kolloidalen, polymeren Suspensionen in wässrigen Lösungen für biomedizinische Anwendungen beinhalten typischerweise die Auflösung des Massenpolymeren gefolgt von Nanopräzipitation oder Emulsion-Lösungsmittelverdampfungsverfahren. 21,22 Um NPs Poly (Bedot-B (OR) 2) , ein Bottom-up-Ansatz ist hier gezeigt, in der die nationalen Parlamente werden über in situ Emulsionspolymerisation synthetisiert. Die Emulsionspolymerisation ist ein Prozess, der leicht skalierbar ist und eine relativ schnelle Methode zur NP Vorbereitung. 22 Studien mit Emulsionspolymerisation NPs anderer elektroaktive Polymere herzustellen, sind für PPy und PEDOT gemeldet. 15,23,24 PEDOT NPs beispielsweise Verwendung Sprühemulsion p sind vorbereitetolymerization. 24. Dieses Verfahren ist nur schwer zu reproduzieren, und in der Regel ergibt größer Mikrometergrße Teilchen. Die in diesem Artikel beschriebenen Protokoll untersucht die Verwendung von einem Drop-Beschallungsverfahren reproduzierbar herzustellen 100-nm-Polymer-Nanopartikel. In diesem Protokoll elektroPolymere auf Licht im NIR-Bereich ähnlich wie zuvor berichtet Poly absorbieren (Bedot-B (OR) 2) synthetisiert und charakterisiert, um ihr Potential in elektrochromen Vorrichtungen und als PTT Mittel demonstrieren. Zuerst wird das Protokoll für die Synthese der Monomere über Negishi-Kupplung beschrieben. Die Monomere werden unter Verwendung von NMR und UV-Vis-NIR-Spektroskopie charakterisiert. Die Herstellung von NP Kolloidsuspensionen über oxidative Emulsionspolymerisation in wässrigen Medien ist ebenfalls beschrieben. Das Verfahren beruht auf einer bereits von Han et al., Die den verschiedenen Monomeren angewendet wird beschriebene zweistufige Emulsionspolymerisationsverfahren basiert. Ein Zwei-Tensidsystemverwendet, um die NP Monodispersität steuern. Eine Zelllebensfähigkeitstest wird verwendet, um cytocompatibility der NPs zu bewerten. Schließlich wird das Potential dieser Nanopartikel als PTT Wandler wirken durch Bestrahlung mit einem NIR-Laser nachgewiesen.

<table><tbody><tr><td>Platin-Arbeitselektrode mit 2 mm Durchmesser</td><td>CH Instruments</td><td>CH102</td><td>Poliert mit sehr feinem Schleifpapier</td></tr><tr><td>3,4-Ethylendioxythiophen</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>483028</td><td>Gereinigt durch Vakuumdestillation</td></tr><tr><td>3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-Diphenyltetrazoliumbromid (MTT) 98%</td><td>Alfa Aesar</td><td>L11939</td><td></td></tr><tr><td>505 Schalldämpfer</td><td>Fisher Scientific&trade; &nbsp;</td><td>FB505110</td><td>1/8" Spitze und einer Nennleistung von 500&nbsp; Watt</td></tr><tr><td>808 nm Laserdiode</td><td>ThorLabs</td><td>L808P1WJ</td><td>Nennleistung 1 W</td></tr><tr><td>Acetonitril wasserfrei 99 %</td> <td>Acros</td><td>61022-0010</td><td></td></tr><tr><td>Avanti J-26 XPI</td><td>Beckman Coulter</td><td>393127</td><td></td></tr><tr><td>Bromhexan 98 %</td> <td>MP Biomedicals</td><td>202323</td><td></td></tr><tr><td>Dialyse (100.000) MWCO</td><td>SpectrumLabs</td><td>G235071</td><td></td></tr><tr><td>Dimethylsulfoxid 99% (DMSO)</td><td>BDH</td><td>BDH1115</td><td></td></tr><tr><td>Dimethylformamid wasserfrei (DMF) 99%</td><td>Acros</td><td>326870010</td><td></td></tr><tr><td>Dodecylbenzolsulfonat (DBSA) &nbsp;</td><td>TCI</td><td>D0989</td><td></td></tr><tr><td>Dulbecco' s modifizierter Eagle Medium (DMEM)&nbsp;</td><td>Corning</td><td>10-013 CV</td><td></td></tr><tr><td>EMS 150 TES Sputter-Coater</td><td>Elektronenmikroskopie Ethanol</td><td></td><td></td></tr><tr><td>(EtOH) 100%</td><td>BDH</td><td>BDH1156</td><td></td></tr><tr><td>Ethyl-4-brombutyrat (98%)</td><td>Acros</td><td>173551000</td><td></td></tr><tr><td>Ethylacetat 99%</td><td>Fisher</td><td>UN1173</td><td></td></tr><tr><td>Fötales Rinderserum (FBS)</td><td>Corning</td><td>35-010-CV</td><td></td></tr><tr><td>Helios NanoLab 400</td><td>FEI</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Hexan</td><td>Fisher</td><td>H306-4</td><td></td></tr><tr><td>Salzsäure (HCl)</td><td>Fisher</td><td>A142-212</td><td></td></tr><tr><td>Hydrochinon 99,5%</td><td>Acros</td><td>120915000</td><td></td></tr><tr><td>Hydrozin wasserfrei 98%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>215155</td><td></td></tr><tr><td>mit Indiumzinnoxid (ITO) beschichtetes Galss</td><td>Delta Technologies</td><td>CG-41IN-CUV</td><td>4-8 &Omega;/sq</td></tr><tr><td>Eisenchlorid 97% FeCl3</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>157740</td><td></td></tr><tr><td>Magnesiumsulfat (MgSO4)</td><td>Fisher</td><td></td><td>593295 Getrocknet bei 100 &#176; C</td></tr><tr><td>SKOV-3</td><td>ATCC</td><td>HTB-26</td><td></td></tr><tr><td>Methanol</td><td>BDH</td><td>BHD1135</td><td></td></tr><tr><td>n-Butlithium (2,5 M) &nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>230707</td><td>Pyrophore</td></tr><tr><td>Poly(styrolsulfonat-co-äpfelsäure) (PSS-co-MA) 20.000 MW</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>434566</td><td></td></tr><tr><td>Kaliumcarbonat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>209619</td><td>getrocknet bei 100 &#176; C</td></tr><tr><td>Kaliumhydroxid</td><td>Alfa Aesar</td><td>A18854</td><td></td></tr><tr><td>Kaliumiodid</td><td>Fisher</td><td>P410-100</td><td></td></tr><tr><td>RO-5 Rührplatte</td><td>IKA-Werke</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SC4000 IR-Kamera</td><td>FLIR</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Synergy H4 Hybrid Reader</td><td>Biotek</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tetrabutylammoniumperchlorat (TBAP) 99%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>3579274</td><td>gereinigt durch Rekristallisation in Ethylacetat</td></tr><tr><td>Tetrahydrofuran wasserfrei (THF) 99%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>401757</td><td></td></tr><tr><td>Tetrakis (Triphenylphosphin) Palladium (0)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>216666</td><td>Feuchtigkeitsempfindlicher</td></tr><tr><td>Thermomischer</td><td>Eppendorf</td><td></td><td></td></tr><tr><td>USB Potentiostat/Galvanostat</td><td>WaveNow</td><td>AFTP1</td><td></td></tr><tr><td>Zetasizer Nano Zs</td><td>Malvern</td><td></td><td>Optische Anordnung 175&#176;</td></tr><tr><td>Zinkchlorid (1 M) ZnCl2</td><td>Acros</td><td>370057000</td><td></td></tr></tbody></table>

elektroaktiven polymer-nanopartikel teilnahmephotothermische eigenschaften

Electroactive Polymer Nanoparticles Exhibiting Photothermal Properties

Ein Verfahren zur Synthese elektroaktiver Polymere wird demonstriert, beginnend mit der Synthese von Monomeren mit erweiterter Konjugation unter Verwendung eines dreistufigen Prozesses, der mit der Negishi-Kopplung endet. Die Negishi-Kupplung ist ein Kreuzkupplungsverfahren, bei dem zunächst ein chemischer Vorläufer lithiiert und anschließend mit ZnCl2 transmetallisiert wird. Die resultierende Organozinkverbindung kann an einen dibromierten aromatischen Vorläufer gekoppelt werden, um das konjugierte Monomer zu erhalten. Polymerfilme können durch Elektropolymerisation des Monomers hergestellt und mittels zyklischer Voltammetrie und Ultraviolett-sichtbar-nahem Infrarot (UV-Vis-NIR) Spektroskopie charakterisiert werden. Nanopartikel (NPs) werden durch Emulsionspolymerisation des Monomers unter Verwendung eines Zwei-Tensid-Systems hergestellt, um eine wässrige Dispersion der Polymer-NPs zu erhalten. Die NPs werden mittels dynamischer Lichtstreuung, Elektronenmikroskopie und UV-Vis-NIR-Spektroskopie charakterisiert. Die Zytokompatibilität von NPs wird mit Hilfe des Cell Viability Assays untersucht. Abschließend werden die NP-Suspensionen mit einem NIR-Laser bestrahlt, um ihre Wirksamkeit als potentielle Materialien für die photothermische Therapie (PTT) zu bestimmen.

Das Reaktionsprotokoll ergibt M1 und M2 wird in 1 gezeigt. Die Monomere können durch 1 H und 13 C NMR-Spektroskopie charakterisiert werden, der Schmelzpunkt und Elementaranalyse. Das 1 H-NMR-Spektrum enthält Informationen hinsichtlich der Konnektivität der Atome und ihre elektronischen Umgebungen; Somit ist es routinemäßig verwendet, um zu verifizieren, dass die Reaktionen erfolgreich durchgeführt wurden. Negishi-Reaktionen involvieren Ko...

Es wird ein Protokoll für die Synthese und Herstellung von Nanopartikeln vorgestellt, die aus elektroaktiven Polymeren bestehen.

Elektroaktiven Polymer-Nanopartikel Teilnahmephotothermische Eigenschaften

A method for the synthesis of electroactive polymers is demonstrated, starting with the synthesis of extended conjugation monomers using a three-step ...

Das übergeordnete Ziel dieses Protokolls ist es, leitfähige Polymer-Nanopartikel herzustellen, die photothermische Eigenschaften aufweisen, und ihre Zytotoxizität zu bewerten. Leitfähige Polymer-Nanopartikel sind ideale Wirkstoffe für die photothermische Therapie, da sie Licht im nahen Infrarotbereich absorbieren und in Wärme umwandeln, um Krebszellen abzutöten. Der Hauptvorteil polymerer Phototherapien besteht darin, dass sie so angepasst werden können, dass sie ihre Absorptionseigenschaften durch eine Verträglichkeit und Tumortargeting-Fähigkeit abstimmen, um eine effektive nicht-invasive lokalisierte Krebstherapie zu ermöglichen.Die Polymere, die wir für die photothermische Therapie verwenden, können auch für alternative Energieanwendungen, Sensoren und Elektrochromie verwendet werden. Personen, die mit dieser Methode noch nicht vertraut sind, können Schwierigkeiten haben, da die Reaktion feuchtigkeitsempfindlich ist. Ein gutes Verständnis der Airless-Synthesetechniken ist unerlässlich.Die visuelle Demonstration von Zellkultur-Assays ist von entscheidender Bedeutung, da sterile Techniken schwer zu beherrschen sind. Alle Multi-Role-Play-Assays erfordern Genauigkeit und Konsistenz

electroactive-polymer-nanoparticles-exhibiting-photothermal-properties

Research

Forschung

JoVE Journal

Engineering

Ingenieurwesen

Wir entwickelten neuartigen multifunktionalen Eigen nanovesicles porphysomes genannt, die strukturabhängigen Fluoreszenz Selbstlöschung und einzigartigen photothermischen Eigenschaften haben, so als potente photothermische Therapie Mittel. Wir formuliert porphysomes mit Hochdruckextrusion und untersucht ihre photothermische Therapie Wirksamkeit in einem Xenotransplantat-Tumor-Modell.

Eine Minute, Sub-One-Watt-Photothermische Tumor Ablation mit Porphysomes, Eigen Multifunktionale Nanovesicles

Dieses Protokoll beschreibt, wie die vorübergehende Erwärmung, die mit der optischen Absorption von Goldnanostäbchen verbunden ist, genutzt werden kann, um die Differenzierung und intrazelluläre Kalziumaktivität in neuronalen Zellen zu stimulieren. Diese Ergebnisse eröffnen möglicherweise neue Anwendungen in neuronalen Prothesen und Grundlagenstudien in den Neurowissenschaften.

Gold-Nanostäbchenunterstützte optische Stimulation von Nervenzellen

Organische Farbstoffmoleküle und ölsäurebeschichtete Upconverting-Nanopartikel sind nicht wasserlöslich. Dieses Protokoll beschreibt eine "Plug-and-Play"-Methode, die den Transfer von organischen Farbstoffmolekülen und die Umwandlung von Partikeln von ihrem ursprünglichen hydrophoben Lösungsmittel in Wasser ermöglicht.

A &#39;Plug and Play&#39; Methode, um Wasser dispergierbare Nanoanordnungen mit einem Gehalt eines amphiphilen Polymers, organische Farbstoffe und Hochskalierungs-Nanopartikel erstellen

Dieses Protokoll beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von leitenden Polymer-Nanopartikeln, die mit Fulleren gemischt werden. Diese Nanopartikel wurden auf ihren potenziellen Einsatz als Photosensibilisatoren der nächsten Generation für die Photodynamische Therapie (PDT) untersucht.

Photodynamische Therapie mit Blended leitendes Polymer / Fullerene Nanopartikel Photosensibilisatoren

Es wird ein Verfahren zur Stimulation der elektrischen Aktivität von in-vitro-Zellkulturen mit sichtbarem Licht beschrieben, das auf der Verwendung organischer halbleitender Polymere basiert.

Optische Kontrolle von lebenden Zellen elektrische Aktivität von konjugierten Polymeren

Wir beschreiben die Synthese und Eigenschaften von multifunktionalen Fe2O3-Au Nanopartikeln, die durch einen nasschemischen Ansatz hergestellt werden, und untersuchen ihre photothermischen Eigenschaften mittels Laserbestrahlung. Die Komposit-Fe2-O-3-Au-Nanopartikel behalten die Eigenschaften beider Materialien bei, wodurch eine multifunktionale Struktur mit hervorragenden magnetischen und plasmonischen Eigenschaften entsteht.

Multifunktions-Hybrid Fe<sub&gt; 2</sub&gt; O<sub&gt; 3</sub&gt; -Au Nanopartikel für effiziente Plasmonische Heizung

Dieses Manuskript beschreibt die Herstellung von magnetischen und wärmeempfindlichen Mikrogelen über eine temperaturinduzierte Emulsion ohne chemische Reaktion. Diese empfindlichen Mikrogele wurden durch Mischen von Poly ( N- isopropylacrylamid) (PNIPAAm), Polyethylenimin (PEI) und Fe 3 O 4 -NH 2 Nanopartikeln für die potentielle Verwendung in magnetisch und thermisch getriggerter Arzneimittelfreisetzung synthetisiert.

Magnetisches und thermisch empfindliches Poly (<em&gt; N.</em&gt; -isopropylacrylamid) -basierte Mikrogele für die magnetisch getriggerte kontrollierte Freisetzung

Hier wird ein Protokoll zur Herstellung von Eisenoxid-Nanopartikel-Mikroblasen (NSMs) durch Selbstorganisation, synergisierende magnetische, akustische und optische Reaktionsfähigkeit in einer nanotherapeutischen Plattform für magnetische Hyperthermie und photothermische Kombinationskrebstherapie vorgestellt.

Magnetische, akustische und optische dreifach ansprechende Mikroblasen für magnetische Hyperthermie und pothotothermische Kombinationskrebstherapie

Es wird ein Protokoll für die Synthese von persistenten lumineszierenden Nanomaterialien (PLNPs) und ihre potenziellen Anwendungen in wiederbeschreibbaren Displays und künstlerischer Verarbeitung unter Ausnutzung des Nachleuchteffekts unter Bestrahlung mit ultraviolettem Licht (365 nm) vorgestellt.

Synthese von persistenten lumineszierenden Nanopartikeln für wiederbeschreibbare Displays und Beleuchtungsanwendungen

In diesem Artikel wird eine einfache Technik zur Beschichtung von elektrogesponnenen PAN-Nanofasern mit elektroaktiven Polymeren mittels Aufdampfung beschrieben. Die Auswirkungen des Oxidationsmittels FeCl₃ auf die Abscheidung von Poly(3,4-ethylendioxythiophen)-Beschichtungen auf PAN wurden untersucht, um das Polymerwachstum, den Faserdurchmesser und die mechanische Gesamtfestigkeit der Nanofasermatten zu verstehen und zu optimieren.

Dampfphasenabscheidung von elektroaktivem Poly(3,4-ethylendioxythiophen) auf elektrogesponnenen Polymer-Nanofasern

In diesem Artikel wird das Protokoll zur Herstellung von Tumor-Gewebe-Phantomen vorgestellt, die optische Eigenschaften für die plasmonische photothermische Therapie replizieren. Es beschreibt die Phantompräparation, photothermische Bewertungen und die Validierung des entwickelten numerischen Modells auf der Grundlage photothermischer Temperaturmessungen zur Bewertung therapeutischer Parameter und bietet eine ethische, kostengünstige Alternative zu In-vivo-Studien für Vortests.

Plasmonische photothermische Krebstherapie: Nanopartikel-eingebettete Tumorgewebe-imitierende Phantome zur Visualisierung der photothermischen Temperaturverteilung

Lernen Sie die Synthese leitfähiger Polymer-Nanopartikel mit photothermischen Eigenschaften für die Krebstherapie. Diese Methode ermöglicht die Entwicklung gezielter, nicht-invasiver Behandlungsansätze.

Elektroaktiven Polymer-Nanopartikel Teilnahmephotothermische Eigenschaften

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