Name: Magnetisches Wechselfeld-Responsive Hybrid Gelatine Mikrogele der gezielten Medikamentenapplikation (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-02-13T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 11 s
Description: Erfahren Sie die Herstellung magnetothermoresponsiver Gelatine-Mikrogele mit Eisenoxid-Nanopartikeln und PNIPAM-Copolymeren für kontrollierte Arzneistofffreisetzung. Diese Methode ermöglicht gezielte Medikamentenapplikation durch externe Magnetfelder.

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Diese Studie wurde von Farris Familie Innovation Award und NIH 1R01NR015674-01 zu MK unterstützt. Die Autoren danken Josep Nayfach (Qteris, Inc.) für ein elektromagnetisches Generatorsystem sowie seine technische Beratung bieten. Die Autoren danken auch Huan Yan (LCI &amp; Chemical Physics interdisziplinäres Programm, Kent State University) für ihre technische Assistenten.

Hinweis: Der Gesamtprozess der Magnetfeld-responsive Gelatine Mikrogele Herstellung ist in 1A dargestellt. 1. Vorbereiten Lösungen und Suspensionen <ol><li> Vorbereiten eines Vernetzers Genipin (1% w / v) Lösung von 20 mg von Genipin Auflösen in 2 ml phosphatgepufferter Kochsalzlösung (1x PBS; pH 7,4). Vortex die Lösung und in eine 50 ° C-Wasserbad für 2 h bis die Lösung vollständig auflösen. </li><li> Bereiten einer Tensidlösung um 20 mg Poly (ethylenglykol) Auflösen -Poly (propylenglykol) -Poly (ethylenglykol) (M w = 2900 Da; bezeichnet als L64) in 200 ml PBS bei einer Konzentration von 100 bis sein ppm. </li><li> Vorbereiten eines 15% (w / v) Gelatine-Lösung von 64,5 mg Gelatine in 0,43 ml PBS gelöst wird. Vortex die Lösung und legen Sie es auf Wasserbad bei 37 ° C, bis sie einen Sol-Phase erreicht, wo die Lösung wird fluidischen. Dann, Strudel der Gelatinelösung 2 - 3 mal ten, um sicherzustellen,e Homogenität der Probe. </li><li> Herstellung von p (NIPAM- Co -AAm) / MNP-Lösung mit einem Modellarzneistoff (BSA): <ol><li> Disperse 10,75 mg hydrophiler MNPs in 0,43 ml PBS und dann lösen sich 12,9 mg von p (NIPAM- zusammen -AAm) in dem MNP-Suspension, um die Konzentration von 3% machen (w / v). Die erhöhte Konzentration von p (NIPAM- -AAm CO) kann eine erhöhte Entquellung Verhalten von Mikrogelen zu erreichen verwendet werden. </li><li> Verwenden Sie Texas-Rot konjugierten Rinderserumalbumin (TR-BSA; M w ~ 66 kDa) als Modell Droge. Man löst 0,5 mg des TR-BSA in der Mischung von P (NIPAM- zusammen -AAm) / MNPs. </li></ol></li><li> Bereiten Mischungen von Gelatine / p (NIPAM- co -AAm) / MNPs / BSA-Lösung (0,86 ml) durch Zugabe von Gemisch aus p (NIPAM- co -AAm) / MNPs (0,43 ml) in die Gelatine-Lösung (0,43 ml) und dann gründlich sie vortexen eine homogene Mischung zu bilden. Somit werden die Konzentrationen von Polymeren und MNP Hälfte der Anfangskonzentration in der Endmischung. </li></ol><ol><li> Gießen Sie 15 ml Silikonöl [Polydimethylsiloxan (Viskosität 350 cSt)] in einen sauberen und sterilen Becher. </li><li> Schnell in die vorbereitete wässrige Mischungen von Gelatine / p (NIPAM- co -AAm) / MNPs / BSA-Lösung (0,86 ml) in das Silikonöl und Emulgieren der wässrigen Mischung in der Ölphase um 900 mit einem magnetischen Rührstab gerührt rpm bei 30 o C für 30 min. </li></ol> 3. Gelieren und Transfer von Mikrotröpfchen zu einer wässrigen Lösung <ol><li> Übertragen der Emulsion (~ 16 ml) von Becherglas in ein 50 ml Röhrchen. </li><li> Abkühlen der Röhrchen 10 min bei 4 ° C zum Gelieren der Mikrotröpfchen in der Öl. </li><li> Das Rohr wird mit der vorbereiteten L64-Lösung (bei ​​4 ° C) bis zu 50 ml und kräftig schütteln, um das Rohr. Es kann möglich sein, dass ein Teil L64 Tenside innerhalb der Mikrogele wäre. </li><li> Zentrifugieren Sie die Röhrchen für 20 Minuten bei 2300 × g bei 4 ° C </li><li> Regularly überprüfen auf die Anwesenheit des Pellets von Gelteilchen auf der Seite des Rohres. Wenn die Teilchen nicht zu sehen sind, zentrifugieren für weitere 20 min bei der gleichen Geschwindigkeit und Temperatur. Verfahren sorgfältig Überstand zu entfernen, ohne das Pellet an der Innenwand des Rohres gebildet stören. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte (3.3) bis (3.5) noch einmal. Jedes Mal, übertragen Sie die Probe in ein neues Röhrchen die Aufnahme eines Öltröpfchen in der Mikrogel-Suspension zu vermeiden. Nach diesem Schritt zu gewährleisten, daß Tenside oder Öltröpfchen in der Probensuspension nicht vorhanden. Jedoch können die wiederholte Trennungsschritte zum Verlust der Ausgangsmaterialien führen. </li></ol> 4. Die kovalente Vernetzung der Mikrogele <ol><li> 2 ml Genipin Lösung (hergestellt in Abschnitt 1) ​​zu dem Pellet von Gelteilchen und mischen sie gut durch die Lösung verwirbelt. </li><li> Schnell überweisen Sie den Schlauch der Suspension im Wasserbad bei 23 ° C eine kovalente Vernetzungsreaktion während einer des zu initiieren(. B. 5 bis 120 min) IRED Vernetzungszeit. </li><li> Nach der Vernetzung unverzüglich entfernen übermäßige Vernetzer durch die Genipin Lösung verwerfen, Resuspendieren der Mikrogele in PBS und Zentrifugieren der Röhrchen für 20 Minuten bei 2300 × g (4 ° C). Wenn nötig, vorsichtig auseinander brechen Pellet mit einer Pipettenspitze gebildet. Dieser Waschschritt kann bis zu 3-mal wiederholt werden, wenn die Genipin noch in der Lösung verbleibt. </li><li> Überstand verwerfen und Resuspendieren der Mikrogele in PBS in einer gewünschten Dichte (z. B. 5 × 10 6 Mikrogele / ml) durch die Anzahl mit einem Hämocytometer gezählt. </li><li> Zur mikroskopischen Beobachtungen, legen Sie das Mikrogel-Suspension in den Raum zwischen einem Objektträger und einem Deckglas und Dichtung die Grenze des Deckglases mit Epoxidharz. </li></ol> 5. Anwendung der magnetischen Wechselfeld für die Auslösung der Arzneimittelfreisetzung <ol><li> Das Röhrchen mit der gewünschten Konzentration der Mikrogele in wässrigen Mediendie Kammer von Magnetspulen. Falls erforderlich, legen Sie eine faseroptische Temperatursonde in das Rohr Temperaturänderung der Medien während der Anwendung von AMF zu überwachen. </li><li> Anwenden hoher Frequenz (&gt; 100 kHz) AMF an einer definierten Feldstärke (&gt; 5 kA / m) und für eine bestimmte Dauer. Nach dem Aufbringen der AMF, Zentrifuge das Probenröhrchen 20 min bei 2.273 × g (4 ° C) und sammle den Überstand die Menge der TR-BSA aus Mikrogel zu den umgebenden Medien freigesetzt zu quantifizieren Spektrophotometrie verwendet wird. Die Anregungs- und Emissionswellenlängen für Texas Rot sind 584 nm und 612 nm. </li></ol>

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Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Die hier beschriebene Technik veranschaulicht ein Proof of Concept für die Verwendung von Nanopartikel-Mikrogel Hybriden für magneto-thermisch ausgelöste Medikamentenfreisetzung. Dies wurde durch physikalisches Einschließen MNPs und p (NIPAM- co -AAm) Ketten innerhalb einer Mikro dreidimensionalen Netzwerk vernetzt Gelatine durch Genipin erreicht. Das Magnetfeld ansprechenden Plattform war ausreichend Wärme innerhalb des Mikrogels in Antwort auf ein fern angewendet AMF zu erzeugen, was wiederum die Freigabe ein...

Stimuliresponsive Drug-Delivery-Systeme, die eine streng kontrollierte Medikamentenabgabe als Reaktion auf entweder endogener oder exogener Reize (z. B. Temperatur oder pH-Wert) ermöglicht wurden als neue Arten von Smart Soft Geräte zur Arzneimittelabgabe umfassend untersucht. Microscale Hydrogele sind als Drug-Delivery-Plattform in sehr beschäftigt, dass sie verleihen steuerbar und nachhaltige Arzneimittelfreisetzungsprofile sowie abstimmbaren chemischen und mechanischen Eigenschaften 1-3. Insbesondere zeigen die kolloidalen Mikrogele viele Vorteile als Vehikel zur Arzneimittelabgabe aufgrund ihrer schnellen Reaktionsfähigkeit auf äußere Reize und geeignet Injizierbarkeit zu lokalen Gewebe in einem minimal-invasive Art und Weise 4. Die Poly (N-isopropylacrylamid) (pNIPAM) oder deren Copolymere sind durch Pfropfen pNIPAM mit biologisch abbaubaren / biologisch verträglichen Polymeren, einschließlich Gelatine, Chitosan, Alginat Säure oder Hyaluronsäure bei der Synthese thermo-responsive Mikrogele weithin angenommen wurde 5,6Bei dem eine Phasenübergangscharakteristik pNIPAM an seinem unteren kritischen Lösungstemperatur (LCST) als Auslöser der Arzneimittelfreisetzung 7 verwendet werden. Wir haben kürzlich gezeigt, eine Herstellung von biologisch abbaubaren, auf Gelatinebasis thermo-responsive Mikrogel durch Poly (N-isopropylacrylamide- co -acrylamid) [p (NIPAM- co -AAm)] Ketten als eine Nebenkomponente in dreidimensionale Netzwerke Gelatine 8 enthält. Die Gelatine / p (NIPAM- co -AAm) Mikrogel einen abstimmbaren Entquellung zu Temperaturanstieg zeigten, die zur Freisetzung von Rinderserumalbumin (BSA) positiv korreliert. Während der letzten Jahre gab es Bemühungen zugenommen eine magnetisch reagierende Drug-Delivery-Plattform zu entwickeln, die die Freisetzung des Arzneimittels in einem On-Demand-Mode 9,10 auslösen können. Das Grundprinzip für die Synthese von magnetisch ansprechenden Arzneimittelabgabeplattform nutzt die Eigenschaft von superparamagnetischen Nanopartikel (MNP) Wärme zu erzeugen, wenn sie eine Hochfrequenz-Wechselmagnetfeld (AMF) erhalten, die eine temperaturempfindliche Wirkstofffreisetzung auslöst. Dies hält Versprechen für zukünftige klinische Anwendungen, da dieses System tief in das Zielgewebe kann, ermöglicht eine nicht-invasive und fernWirkstoffFreisetzung gesteuert und kann mit Hyperthermiebehandlung und Magnetresonanz-Bildgebungssystem 10-12 kombiniert werden. Solche Plattformen sind: (1) MNPs / pNIPAM Hybrid Mikrogelteilchen 13-15 und (2) makroskopischen Hydrogel Gerüste immobilisiert MNPs 16-18 enthält. Die pNIPAM basierte Mikrogel Plattformen zeigte eine fein abstimmbaren Volumenphasenübergangsreaktionsfähigkeit auf magneto-thermische Reize. Allerdings setzen sie noch auf komplexe und anspruchsvolle Techniken bei der Herstellung und der Verwendung von pNIPAM Polymere mit einem hohen Gehalt kann potentiell an Zellen 19 zytotoxisch werden, die ihre in vivo-Anwendungen einschränken. Die makroskopischen Gerüste weisen eine relativlangsame Reaktion ly auf äußere Reize und erfordern eine invasive chirurgische Transplantation im Vergleich zu kolloidalen Mikrogele. Die Wasser-in-Öl-Emulsion ist die Standardmethode gewesen Submillimeter oder mikrometergroße Gel zu produzieren 20 Teilchen. An der Wasser-Öl-Grenzfläche der Emulsion bildet Mikrogel Teilchen eine Kugelform aufgrund der Minimierung der Oberflächenenergie des Wassertropfens unter mechanischer Scherkraft. Dieses Verfahren erlaubt die Herstellung einer großen Menge an wässriger kugelförmige Gel-Tröpfchen in einem einfachen Herstellungsverfahren und wurde für die Herstellung von Gelatinebasis Mikrogele zur Arzneimittelabgabe-Anwendungen 21-23 erfolgreich angenommen. Hier präsentieren wir eine einfache Methode, um eine magnetothermally reagiert auf Gelatinebasis Mikrogele für Drug-Delivery-Anwendung zu synthetisieren, indem das Wasser-in-Öl-Emulsionsverfahren verwendet. Dies wurde durch physisch enthalten Eisenoxid MNPs und p (NIPAM- Co erreicht -AAm) -Ketten als Nebenkomponente in einem kugelförmigen Mikro Gelatine Netzwerk, das kovalent durch eine natürlich abgeleitete Vernetzungsmittel Genipin vernetzt ist, in Verbindung mit einem Hochfrequenz-Wechselmagnetfeld (AMF) Anwendungssystem.

<table><tbody><tr><td>Gelatine</td><td>Sigma-Aldrich, MO, USA</td><td>G2500</td><td>Gelatine Typ A,</td></tr><tr><td>Poly(N-isopropylacrylamid-co-acrylamid)&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich, MO, USA</td><td>738727</td><td>MW = 20.000, LCST = 34 - 38 &#176; C</td></tr><tr><td>Silikonöl</td><td>Sigma-Aldrich, MO, USA</td><td>378372</td><td>Viskosität 350 cSt</td></tr><tr><td>Pluoronic L64</td><td>Sigma-Aldrich, MO, USA</td><td>435449</td><td>Poly(ethylenglykol)-block-poly(propylenglykol)-block-poly(ethylenglykol)</td></tr><tr><td>genipin</td><td>TimTec LLC, DE, USA</td><td></td><td>ST080860 MW = 226,23</td></tr><tr><td>Magnetische Nanopartikel (MNPs)</td><td>Micromod Inc, Deutschland</td><td>79-00-102</td><td>nanomag-D-spio, 100 nm</td></tr><tr><td>TR-BSA</td><td>Life Technologies, NY USA</td><td>A23017</td><td>Albumin aus Rinderserum (BSA), Texas Rotes Konjugat</td></tr></tbody></table>

magnetisches wechselfeld-responsive hybrid gelatine mikrogele der gezielten medikamentenapplikation

Alternating Magnetic Field-Responsive Hybrid Gelatin Microgels for Controlled Drug Release

Magnetisch reagierende Nano / Mikro-engineered Biomaterialien, die eine streng kontrolliert, On-Demand-Arzneimittelabgabe ermöglichen wurden als neue Arten von Smart Soft Geräte für biomedizinische Anwendungen entwickelt. Obwohl eine Reihe von magnetisch ansprechenden Arzneimittelabgabesysteme Wirksamkeiten entweder durch in vitro Nachweis der Konzeptstudien oder in vivo präklinischen Anwendungen gezeigt haben, im klinischen Umfeld ihre Verwendung ist durch ihre unzureichende biologische Abbaubarkeit oder Biokompatibilität noch begrenzt. Darüber hinaus verlassen sich viele der bestehenden Plattformen, auf ausgeklügelte Techniken für ihre Erfindungen. Wir haben kürzlich gezeigt, die Herstellung von biologisch abbaubaren, auf Gelatinebasis thermo-responsive Mikrogel durch physikalisches Poly (N-isopropylacrylamide- co -acrylamid) -Ketten als Nebenkomponente in einem dreidimensionalen Netzwerk Gelatine Einschließen. In dieser Studie stellen wir ein einfaches Verfahren ein biologisch abbaubares Wirkstofffreisetzung Plattform herzustellen, die eine magneto-T ermöglichthermally ausgelöst Wirkstofffreisetzung. Dies wurde durch den Einbau von superparamagnetischen Eisenoxidnanopartikel und thermo-responsive Polymere innerhalb Gelatine basierenden kolloidalen Mikrogele, in Verbindung mit einem magnetischen Wechselfeld Applikationssystem erreicht.

Wenn das Protokoll korrekt durchgeführt wird, sollten die hergestellten Mikrogele zeigen eine gut charakterisierten sphärischen Morphologie und kolloidalen Dispergierbarkeit mit Durchmessern im Bereich zwischen 5 um bis 20 um (1B und C). Entweder fluoreszierenden MNPs oder fluoreszierende BSA kann verwendet werden, um zu bestätigen, ob MNP oder Drogen (BSA in dieser Studie) innerhalb des Mikrogels richtig verkapselt (1D). Die hergestellten Mikrogele kann...

Wir präsentieren eine einfache Methode, um eine biologisch abbaubare Gelatine-basierte Wirkstofffreisetzung Plattform herzustellen, die magneto-thermisch anspricht. Dies wurde durch den Einbau von superparamagnetischen Eisenoxidnanopartikel und Poly (N-isopropylacrylamide- co -acrylamid) innerhalb eines kugelförmigen Gelatinemikro Netzwerk von Genipin, System in Verbindung mit einem magnetischen Wechselfeld Anwendung vernetzt erreicht.

Magnetisches Wechselfeld-Responsive Hybrid Gelatine Mikrogele der gezielten Medikamentenapplikation

Magnetically-responsive nano/micro-engineered biomaterials that enable a tightly controlled, on-demand drug delivery have been developed as new types of ...

Das übergeordnete Ziel dieses Protokolls besteht darin, eine einfache Methode zur Herstellung von magnetothermisch responsiven Nanopartikel-Mikrogel-Hybriden vorzustellen und einen Nachweis des Konzepts für die Anwendung dieser Mikrogel-Hybride zur kontrollierten Arzneimittelfreisetzung zu demonstrieren. Die wesentlichen Vorteile dieses Protokolls liegen in der relativen Einfachheit des Verfahrens sowie darin, dass dem Mikrogel die magnetothermisch responsive Eigenschaft verliehen wird, indem magnetische Nanopartikel und thermoresponsive PNIPAM-Copolymere einfach in die Gelatine-Matrix eingebettet werden. Dies ermöglicht die Freisetzung von Arzneimitteln als Reaktion auf ein wechselndes Magnetfeld, das durch die Schwellung des mit den Nanopartikeln assoziierten PNIPAM-Copolymers ausgelöst wird, wenn die Temperatur der Nanopartikel ansteigt, während diese auf die Magnetwellen reagieren.Die Auswirkungen dieser Technik reichen bis zur Entwicklung von bedarfsgesteuerten Arzneimittelabgabesystemen, da diese steuerbare Plattform zur Arzneimittelfreisetzung auf mehrere Ein- und Ausschaltzyklen reagiert, die durch nichtinvasive externe Stimuli ausgelöst werden. Der Herstellungsprozess von magnetfeldempfindlichen Gelatine-Mikrogelen beginnt mit der Zubereitung der Lösungen in Suspension. Die grundlegende Lösungszubereitung ist im Textprotokoll beschrieben.Wenn Sie die Gelatine-Lösung zubereiten, lassen Sie sie im Wasserbad, bis sie die fluide Phase erreicht hat. Anschließend homogenisieren Sie sie mit einem Vortex. Nachdem alle Lösungen zubereitet sind, mischen Sie gleiche Volumina der Gelatine-Lösung und des PNIPAM-Copolymers, das magnetische Nanopartikel enthält, und wirbeln die Mischung gründlich mit einem Vortex. Der nächste Schritt besteht darin, die wässrige Mischung in Silikonöl zu emulgieren und anschließend eine Tensidbeschichtung aufzubringen. Geben Sie 15 ml Silikonöl in einen sterilen Becher und fügen Sie sofort 0,86 ml der hergestellten Mischung hinzu. Anschließend wird die Mischung 30 Minuten lang bei 900 U/min und 30 Grad Celsius gerührt.Nach der Herstellung der Emulsion diese in einen 50-ml-Tubus überführen und zehn Minuten lang bei vier Grad Celsius abkühlen. Anschließend bilden sich Mikrotropfen im Öl. Danach den Tubus größtenteils mit einer Pluronic-L-64-Tensidlösung auffüllen, auf vier Grad Celsius abkühlen und den Tubus kräftig schütteln, damit die L-64-Moleküle an der Geloberfläche adsorbieren und die Mikrogel-Suspension stabilisieren.Anschließend die Röhre 20 Minuten bei 2300 G und vier Grad Celsius zentrifugieren. Nach 20 Minuten die Röhre auf ein Pellet aus Gel-Partikeln untersuchen. Den Zentrifugationszyklus wiederholen, bis ein solches sichtbar ist.Entfernen Sie dann vorsichtig den Überstand und füllen Sie das Gefäß mit kalter L-64-Lösung auf 45 ml auf. Schütteln Sie das Gefäß kräftig, um die pelletierten Mikrogelteilchen in das Tensid einzumischen. Überführen Sie die Suspension anschließend in ein neues 50-ml-Gefäß.Wiederholen Sie dann den Zentrifugationsprozess und sammeln Sie das Pellet der Mikrogele erneut. Um sicherzustellen, dass keine Tenside oder Öltröpfchen in der Proben suspension verbleiben, aspirationsieren Sie nun gründlich den Überstand. Der nächste Schritt bei der Herstellung der Mikrogele besteht darin, ihre Gelatine-Matrix zu vernetzen.Suspendieren Sie das Pellet zunächst in 2 ml der hergestellten Genipin-Lösung. Verrühren Sie es mit einem Vortex. Überführen Sie die Suspension anschließend schnell in ein Wasserbad mit 23 Grad Celsius, um die kovalente Vernetzungsreaktion einzuleiten.Die Reaktion kann fünf Minuten bis zwei Stunden dauern. Nach Abschluss sollten überschüssige Vernetzer entfernt werden. Zentrifugieren Sie die Probe wie zuvor 20 Minuten bei 2300 G und vier Grad Celsius.Anschließend den Überstand abpipettieren und verwerfen. Den Waschschritt in PBS insgesamt dreimal wiederholen, wobei der Pellet bei Bedarf mechanisch mit einer Pipettenspitze aufgelöst wird. Eine vollständige Entfernung der nicht umgesetzten überschüssigen Vernetzer ist entscheidend.Nach der letzten Wäsche die Mikrogel in PBS auf die gewünschte Dichte einstellen. Die Dichte mit einem Hämozytometer messen. Die hergestellten Mikrogel sind bis zu vier Wochen lang stabil, wenn sie bei vier Grad Celsius gelagert werden und kein abbauender Wirkstoff wie Kollagenase vorhanden ist.Um die Mikrogel durch Mikroskopie zu charakterisieren, laden Sie sie auf einen Objektträger auf und verschließen Sie sie mit Epoxidharz unter einer Deckglas. Der letzte Schritt des Verfahrens besteht darin, die Freisetzung des Wirkstoffs aus den Mikrogelen zu messen. Stellen Sie das Gefäß mit der gewünschten Konzentration an Mikrogelen in die Kammer magnetischer Spulen.Danach eine faseroptische Temperatursonde einführen, um die Temperaturänderung während der Anwendung des Wechselfeldes zu überwachen. Nun ein hochfrequentes magnetisches Wechselfeld mit einer definierten Feldstärke und für eine festgelegte Dauer anwenden. Im Anschluss an die Behandlung das Gefäß 20 Minuten bei 2300 G und vier Grad Celsius zentrifugieren.Sammeln Sie den Überstand, um die Menge des aus den Mikrogelen freigesetzten Wirkstoffs zu quantifizieren. Verwenden Sie in diesem Fall die Spektrophotometrie, um das Texas-Red nachzuweisen. Die hergestellten Mikrogele sollten eine gut charakterisierte sphärische Morphologie und kolloidale Dispergierbarkeit mit Durchmessern zwischen fünf und 20 Mikron aufweisen.Entweder fluoreszierende superparamagnetische Nanopartikel oder fluoreszenzmarkiertes BSA können verwendet werden, um die korrekte Einschließung innerhalb des Mikrogels zu bestätigen. Die Einbindung des PNIPAM-Copolymers in die Gelatine-Mikrogel-Matrix ermöglicht eine temperaturabhängige Volumenänderung. Eine Erhöhung der Temperatur des Mediums von 22 auf 42 Grad Celsius führte zu einer Schrumpfung der Gelatine-Mikogele um etwa 40 %. Im Gegensatz dazu wurde bei Gelatine-Mikrogelen ohne PNIPAM-Copolymer lediglich eine Schrumpfung von 10 % beobachtet.Wenn superparamagnetische Nanopartikel in das Gelatine-PNIPAM-Copolymer-Mikrogel eingebaut wurden, stieg die Temperatur des Mikrogels an, sobald es einem geeigneten wechselnden Magnetfeld ausgesetzt wurde. Die gemessene Freisetzung von TRBSA aus diesen Mikrogelen betrug etwa 35 %. Ohne Einbau des Copolymers in die Mikrogele war die Freisetzung von TRBSA deutlich geringer – lediglich etwa 10 %. Die Freisetzung von BSA als Reaktion auf das wechselnde Magnetfeld war daher wahrscheinlich auf eine Schrumpfung zurückzuführen, die mit dem Zusammenziehen der PNIPAM-Copolymer-Ketten innerhalb des Mikrogels verbunden ist.Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man biologisch abbaubare, magnetfeldresponsive Mikrogel-Hybride aus Nanopartikeln herstellt, die eine kontrollierbare Freisetzung von Wirkstoffen mittels einer einfachen Wasser-in-Öl-Emulgiermethode ermöglichen. Wenn diese Technik einmal beherrscht ist, kann sie innerhalb von drei Stunden durchgeführt werden, sofern sie ordnungsgemäß ausgeführt wird. Dieses Protokoll kann außerdem so modifiziert werden, dass Mikrogel-Hybride hergestellt werden, die auf andere Reize reagieren, beispielsweise auf Nahinfrarotlicht.Indem einfach goldbeschichtete Nanopartikel, die auf Nahinfrarotstrahlung reagieren, in eine Gelatine-Matrix eingearbeitet werden.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Bioengineering

Biotechnik

In den folgenden Abschnitten beschreiben wir Verfahren zur Herstellung von Alginat-Mikrokugeln für den Einsatz in biomedizinischen Anwendungen. Wir illustrieren speziell eine Technik zur Erstellung mehrschichtiger Alginat-Mikrokugeln für den doppelten Zweck der Zell-und Protein-Kapselung als potenzielle Therapie für Typ 1 Diabetes.

Erzeugung von Alginat-Mikrokugeln für biomedizinische Anwendungen

Dieses Video wird eine schnelle, effiziente Methode, um Poly (Ethylenglycol) Methacrylat veranschaulichen, so dass Kettenpolymerisationen und Hydrogel-Synthese. Es wird gezeigt, wie Methacrylamids Funktionalitäten ähnlich vorstellen in Peptide, Detail gemeinsamen analytischen Methoden zur Funktionalisierung Effizienz zu bewerten, bieten Anregungen zur Problembehebung und erweiterte Modifikationen und zeigen typische Hydrogel Charakterisierungstechniken.

Mikrowellen-unterstützte Funktionalisierung von Poly (Ethylenglycol) und On-Harz Peptide zur Verwendung in Kettenpolymerisationen und Hydrogelierung

Supramolekulare Hydrogelbildner basierend auf Ureido-Pyrimidinone ermöglicht volle Kontrolle über die makroskopischen Eigenschaften Gel und Sol-Gel-Schaltverhalten mit pH. Hier präsentieren wir ein Protokoll für die Formulierung und Einspritzen eines solchen supramolekularen Hydrogelbildner über ein Kathetersystem für die lokale Zustellung direkt in den relevanten Bereichen in der Schweineherz.

Eine injizierbare and Drug belasteten supramolekulares Hydrogel für Lokale Catheter Injection in die Pig Herz

Wir präsentieren ein Protokoll zur Synthese von Janus-Mikrohydrogelen, die vollständig aus dem gleichen Basismaterial, Poly(N-isopropylacrylamid) (PNIPAAm), bestehen, mit einer klar kompartimentierten Struktur, die auf der Phasentrennung einer übersättigten NIPAAm-Monomerlösung basiert. Die synthetisierten Janus-Mikrohydrogele weisen einzigartige Eigenschaften wie anisotrope Thermoreaktionsfähigkeit und organophile/hydrophile Belastbarkeit auf.

Synthese von Poly (<em&gt; N</em&gt; Isopropylacrylamid) Janus Microhydrogels für anisotroper Thermo-Ansprechempfindlichkeit und organophiler / Hydrophilie Belastbarkeit

Wir präsentieren ein Protokoll für die Synthese von RGD-funktionalisierten Hydrogelen als Bauelemente für die Zell- und Wirkstoffabgabe. Das Verfahren beinhaltet eine kupferkatalysierte Alkinazid-Cycloaddition (CuAAC) zwischen alkinmodifizierter Polyacrylsäure (PAA) und einem RGD-Azid-Derivat. Die Hydrogele werden mittels mikrowellenunterstützter Polykondensation gebildet und ihre physikalisch-chemischen Eigenschaften untersucht.

Die Synthese von RGD-funktionalisierten Hydrogele als Werkzeug für therapeutische Anwendungen

Protokolle werden für die Herstellung von abbaubaren Thermoresponsive Hydrogele basierend auf Hydrazone Vernetzung von Polymeren Oligomere auf der Schüttgut-Skala, Microscale, und nanoskaligen, letztere für die Zubereitung von Gel-Nanopartikeln und Nanofasern beschrieben.

Herstellung von abbaubaren Thermoresponsive Hydrogele auf mehreren Längenskalen über reaktive Extrusion, Mikrofluidik, Selbstmontage und Elektrospinnen

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

Eine additive Fertigung für die Verarbeitung von UV-vernetzbarem Hydrogele hat entwickelt. Diese Strategie ermöglicht die Schicht für Schicht Montage Microfabricated Hydrogel Strukturen sowie die Montage von unabhängigen Komponenten mit integrierten Geräte mit beweglichen Komponenten, die auf magnetischen Betätigung reagieren.

Zusatzstoff Herstellungstechnik für die einfache und schnelle Herstellung von Hydrogel-basierte Micromachines mit magnetisch reagieren Komponenten

Dieses Protokoll beschreibt die Synthese und Formulierung von injizierbaren, supramolekularen Polymer-Nanopartikel (PNP)-Hydrogel-Biomaterialien. Anwendungen dieser Materialien für die Wirkstoffabgabe, die biopharmazeutische Stabilisierung sowie die Zellverkapselung und -abgabe werden demonstriert.

Injizierbare supramolekulare Polymer-Nanopartikel-Hydrogele für Zell- und Arzneimittelverabreichungsanwendungen

Nanogele sind eine hervorragende und vielseitige Nanopartikelplattform für die Verabreichung von Biologika. Stimuli-responsive polymere Nanogele auf Poly(ethylen)-glykol-Basis, die in der Lage sind, proteinbasierte Nutzlasten zu verkapseln, wurden unter Verwendung einer einstufigen Vernetzungs-Co-Nanopolymerisationsstrategie unter wässrigen Bedingungen synthetisiert. Die optimale Herstellung und Charakterisierung dieser neuartigen Nanopartikel wird hier vorgestellt.

Synthese von Stimuli-responsiven Nanogelen mittels wässriger Ein-Schritt-Vernetzung und Co-Nanopolymerisation

Das Protokoll beschreibt die Herstellung von Natriumalginat-Mikrosphären, die mit verschiedenen Metallionen vernetzt sind, unter Verwendung eines mikrofluidischen Geräts für das Wirkstoffträgerdesign. Untersucht wurden auch die antimikrobiellen Eigenschaften und die langsame Wirkstofffreisetzung dieser Mikrosphären.

Herstellung von vernetzten Natriumalginat-Mikrosphären mit unterschiedlichen Metallionen unter Verwendung der mikrofluidischen Elektrospray-Technologie

Erfahren Sie die Herstellung magnetothermoresponsiver Gelatine-Mikrogele mit Eisenoxid-Nanopartikeln und PNIPAM-Copolymeren für kontrollierte Arzneistofffreisetzung. Diese Methode ermöglicht gezielte Medikamentenapplikation durch externe Magnetfelder.

Magnetisches Wechselfeld-Responsive Hybrid Gelatine Mikrogele der gezielten Medikamentenapplikation

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