Name: Magnetisches und thermisch empfindliches Poly ( N. -isopropylacrylamid) -basierte Mikrogele für die magnetisch getriggerte kontrollierte Freisetzung (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-07-04T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 39 s
Description: Erfahren Sie die Synthese magnetisch-thermischer Mikrogele aus PNIPAAm und Eisenoxid-Nanopartikeln für die kontrollierte Freisetzung von Curcumin. Diese Methode ermöglicht die gekapselte Zielabgabe hydrophober Antikrebsmedikamente.

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Diese Arbeit wurde finanziell vom Ministerium für Wissenschaft und Technologie von Taiwan (MOST 104-2221-E-131-010, MOST 105-2622-E-131-001-CC2) unterstützt und teilweise unterstützt vom Institut für Atom- und Molekulare Wissenschaften, Academia Sinica

1. Synthese von oberflächenmodifizierten, wasserdispergierbaren magnetischen Nanopartikeln, Fe 3 O 4 und Fe 3 O 4 -NH 2 <ol><li> Zugabe von 14,02 g FeCl 3 , 8,6 g FeCl 2 · 4H 2 O und 250 mL Wasser zu einem 500 ml-Becherglas. </li><li> Verbinden Sie den Rotor und den Regler mit dem mechanischen Rühren. Die Lösung bei 300 U / min für 30 min bei Raumtemperatur (RT) mischen. </li><li> Man gibt 25 ml Ammoniumhydroxid (33%) in die Lösung bei RT zu und rührt (300 U / min) für 30 min. Halten Sie den Becher offen. ACHTUNG: Ammoniumhydroxid kann bei Einatmen Nasenreizung verursachen. Dieser Schritt muss in einer geeigneten Dunstabzugshaube durchgeführt werden. </li><li> Um die magnetischen Eisenoxide (Fe 3 O 4 ) zu sammeln, entfernen Sie das mechanische Rühren. Setzen Sie einen Magnet unter den Becher, um die schwarzen Partikel zu sammeln. <ol><li> Nachdem die Fe 3 O 4 Nanopartikel vollständig ausgefällt sind, entfernen Sie vorsichtig den Überstand. Schüttle nicht das bEaker beim Ausgießen des Überstandes, um den Verlust von Fe 3 O 4 zu vermeiden. </li><li> Entfernen Sie den Magneten und fügen Sie 50 ml Frischwasser zum Becher hinzu. </li><li> Schütteln Sie den Becher, um das Fe 3 O 4 erneut zu dispergieren. Wiederholen Sie die Schritte 1.4 bis 1.4.2 dreimal, um das Fe 3 O 4 zu reinigen. </li></ol></li><li> Nach dem letzten Waschvorgang alle Fe 3 O 4 (10 g) in eine 100-ml-Glasflasche überführen. Wasser zugeben, bis das Gesamtlösungsvolumen 100 ml beträgt. Schütteln Sie die Glasflasche kräftig, bis keine Klumpen sichtbar sind. HINWEIS: Das Protokoll kann hier pausiert werden. Die Fe 3 O 4 Nanopartikel werden hergestellt. </li><li> Das Fe 3 O 4 mit Aminosilan (Fe 3 O 4 -NH 2 ) modifizieren. <ol><li> Nehmen Sie die 100-ml-Lösung aus Schritt 1.5 und überführen Sie sie in ein 1.000-ml-Becherglas. Füge 10 ml Ammoniaklösung, 90 ml Wasser und 900 ml Ethanol zum Becher hinzu. </li><li> Verwenden Sie einen Magnetrührer, um die Lösung zu mischen300 U / min. Man gibt 500 μl (3-Aminopropyl) triethoxysilan (APTES) tropfenweise zum Becher bei RT zu und rührt noch 12 h. </li></ol></li><li> Reinigen und sammeln Sie das Fe 3 O 4 -NH 2 wie in Abschnitt 1.4 beschrieben. </li><li> 1 g Fe 3 O 4 -NH 2 (ab Schritt 1.7) in einer 20-ml-Glasflasche mit 20 mL Wasser erneut dispergieren. HINWEIS: Das Protokoll kann hier pausiert werden. Die Fe 3 O 4 -NH 2 -Nanopartikel werden hergestellt. </li></ol> 2. Synthese von organisch-anorganischen Hybrid-Mikrogelen durch thermoinduzierte Emulsion <ol><li> Vorbereitung der Lösung 1-1 und 1-2 . <ol><li> Für die Lösung 1-1 werden 0,25 g PNIPAAm, 5 ml Fe 3 O 4 -Lösung (aus Schritt 1,5) und 0,2 g PEI zu einer 50-ml-Glasflasche gegeben. Fügen Sie 20 ml Wasser hinzu und verwenden Sie einen Magnetrührstab, um bei 300 U / min für 30 min zu rühren. </li><li> Für Lösung 1-2 wiederholen Sie Schritt 2.1.1, aber ersetzen Sie Fe 3 O 4 als Fe3 O 4 -NH 2 -Lösung (ab Schritt 1.8). </li></ol></li><li> Zur Herstellung von Lösung 2 werden 0,8 g PEI und 18,2 ml Wasser zu einer 50-ml-Glasflasche gegeben. Verwenden Sie ein Wasserbad, um die Lösung auf 30 ° C für 30 min aufzuheizen. Vorbereitung einer zweiten Flasche Lösung 2 . </li><li> Vorbereitung von PNIPAAm / Fe 3 O 4 . <ol><li> Verwenden Sie einen Ultraschall-Zell-Disruptor zu sonicate (50 w), ein Magnetrührstab zu rühren (300 U / min) und ein Wasserbad, um Lösung 2 (70 ° C) zu erhitzen. </li><li> Die Lösung 1-1 der erhitzten Lösung 2 tropfenweise unter Verwendung einer 3-ml-Spritze mit einer Geschwindigkeit von 1 ml / min zugeben. </li><li> Setzen Sie die Beschallung fort, rühren und erhitzen bei 70 ° C für 30 min. </li><li> Die Lösung auf RT abkühlen lassen. Entfernen Sie die Lösung aus dem Zellstörer und Wasserbad. </li><li> Sammeln Sie die Mikrogele, indem Sie den Magneten nahe an die Glasflasche legen. </li><li> Den Überstand entfernen afDie Mikrogele sind auf den Boden der Glasflasche gefällt. </li><li> Füge weitere 25 ml Wasser in die Glasflasche und re-dispergieren die Mikrogele durch Vortexen. Diese Lösung ist PNIPAAm / Fe 3 O 4 . HINWEIS: Das Protokoll kann hier pausiert werden. </li></ol></li><li> Herstellung von PNIPAAm / Fe 3 O 4 -NH 2 . <ol><li> Verwenden Sie einen Ultraschall-Zell-Disruptor zu sonicate (50 w), ein Magnetrührstab zu rühren (300 U / min) und ein Wasserbad, um Lösung 2 (70 ° C) zu erhitzen. </li><li> Addieren Sie die Lösung 1-2 zu der erhitzten Lösung 2 tropfenweise unter Verwendung einer 3-ml-Spritze mit einer Geschwindigkeit von 1 ml / min. </li><li> Setzen Sie die Beschallung fort, rühren und erhitzen bei 70 ° C für 30 min. </li><li> Die Lösung auf RT abkühlen lassen. Entfernen Sie die Lösung aus dem Zellstörer und Wasserbad. </li><li> Sammeln Sie die Mikrogele, indem Sie den Magneten nahe an die Glasflasche legen. </li><li> Sobald die Mikrogele ausfallen, entfernen SieDer Überstand. </li><li> Füge weitere 25 ml Wasser in die Glasflasche und re-dispergieren die Mikrogele durch Vortexen. Diese Lösung ist PNIPAAm / Fe 3 O 4 -NH 2 . HINWEIS: Das Protokoll kann hier pausiert werden. </li></ol></li></ol> 3. Herstellung von mit Curcumin beladenen Mikrogelen (Cur-PNIPAAm / Fe 3 O 4 -NH 2 ) HINWEIS: Diese Schritte müssen im Dunkeln durchgeführt werden. <ol><li> Füge 100 mg Cur und 20 ml Ethanol zu einer 20-ml-Glasflasche hinzu. </li><li> Nehmen Sie 2 ml der Cur-Lösung und überweisen Sie auf die PNIPAAm / Fe 3 O 4 -NH 2 -Lösung (Schritt 2.4.7). Rühre bei 400 U / min und RT über Nacht. </li><li> Nach dem Rühren bei 400 U / min und RT über Nacht, verwenden Sie den Magneten, um PNIPAAm / Fe 3 O 4 -NH 2 zu sammeln, wie in den Schritten 2.4.5 und 2.4.6 beschrieben. </li><li> Füge weitere 25 ml Wasser in die Glasflasche und re-dispergieren die Mikrogele durch Vortexen. Diese Lösung ist C<html> Ur-PNIPAAm / Fe &amp; sub3; O &amp; sub4; -NH &amp; sub2 ;. </li></ol> 4. Magnetisch ausgelöste Drug Release <ol><li> Übertragen Sie 10 ml der Cur-PNIPAAm / Fe 3 O 4 -NH 2 -Lösung und fügen Sie 2 ml Wasser zu einem 15-mL-Zentrifugationsröhrchen hinzu. </li><li> Setzen Sie das Zentrifugationsrohr in die Mitte der Spule, um den HFMF 20 anzuwenden. HFMF bei 15 KHz für 20 min auftragen. </li><li> 50 ml der HFMF-Lösung entnehmen und mit frischem 0,5 ml Wasser in jedem 2-minütigen Intervall bei Anwendung des HFMF ersetzen. </li><li> Die entnommene Lösung in die 1-ml-Küvette überführen. </li><li> Messung der Absorption der entnommenen Lösung durch UV / Vis bei 482 nm 21 . </li><li> Bestimmen Sie die Konzentration der freigesetzten Medikamente unter Verwendung der Beziehung von Absorption und Konzentration von einer Standard-Eichkurve 22 . HINWEIS: Die Standard-Kalibrierrelation ist: <html> S / ftp_upload / 55648 / 55648eq1.jpg &quot;/&gt; Wobei der Korrelationskoeffizient 0,9993 beträgt. </li></ol> 5. Charakterisierung der magnetischen Mikrogele <ol><li> Thermogravimetrischer Analysator (TGA) 23 . <ol><li> Messen Sie den Gewichtsverlust von PNIPAAm / Fe 3 O 4 und PNIPAAm / Fe 3 O 4 -NH 2 gegenüber der Temperatur unter Luftatmosphäre durch TGA. <ol><li> Die Probe von RT auf 100 ° C erhitzen und 10 min bei 10 ° C aufnehmen, um Feuchtigkeit zu vermeiden. Die Probe von 100 ° C auf 800 ° C mit einer Geschwindigkeit von 10 ° C / min erhitzen. Wiegen Sie die Proben. </li><li> Zeichnen Sie den Gewichtsverlust gegen die Temperatur von PNIPAAm / Fe 3 O 4 und PNIPAAm / Fe 3 O 4 -NH 2 . HINWEIS: Das Restgewicht ist entweder Fe 3 O 4 oder Fe 3 O 4 -NH 2 , während das verlorene Gewicht PNIPAAm ist. </li></ol></li></ol></li><li> FT-IR&quot;&gt; 24 <ol><li> Trocknen Sie 10 mg Probe mit 1 g KBr bei 100 ° C über Nacht. </li><li> Drücken Sie die Mischung aus Schritt 5.2.1 in Pellets, wie in den folgenden Schritten beschrieben (5.2.2.1 - 5.2.2.5): <ol><li> Schleifen Sie die Materialien aus Schritt 5.2.1 in ein feines Pulver mit einem Mörser und Pistill. </li><li> Setzen Sie den zusammengebauten Apparat (Mörser und Stößel) in die Pelletpresse. Richten Sie das Gerät in der exakten Mitte der Presse aus. </li><li> Pumpen Sie die Presse, bis ein Druck von 20.000 psi erreicht ist. Lassen Sie das Pellet bei diesem Druck für 5 min sitzen. VORSICHT: Richten Sie das Gerät in der exakten Mitte der Presse aus, sonst wird die Probe aus dem Mörser herausdrücken und Verletzungen durch die Belichtung verursachen. </li><li> Entfernen Sie die Matrize, die das Pellet und den Kolben enthält, aus der Presse. </li><li> Drehen Sie ihn um und pumpen Sie den Kolben, um das Pellet herauszuziehen. </li></ol></li><li> Aufzeichnen der FT-IR-Absorptionsspektren von Proben durch FT-IR bei Frequenzen im Bereich von 400 bis 4.000 cm -1 </Sup&gt; mit 4 cm -1 Auflösung 24 . </li></ol></li><li> Morphologiebeobachtungen nach TEM 25 . <ol><li> Die Probenlösung auf ein mit einem Kollodion beschichtetes Kupfergitter tropfen und dann bei RT oder in einem 70 ° C-Ofen über Nacht trocknen lassen. </li><li> Nehmen Sie TEM Bilder. HINWEIS: Starke Elektronenstrahlen können die Proben beschädigen. Daher sollten TEM-Bilder so schnell wie möglich genommen werden. </li></ol></li><li> Wässrige Dispersionsfähigkeiten von Polymeren und Mikrogelen. <ol><li> Zur Vorbereitung der PNIPAAm-Lösung werden 7 mg PNIPAAm und 7 ml Wasser zu einer 7-ml-Glasflasche gegeben. Verwenden Sie einen Wirbel, um die Lösung zu mischen, bis es keine Aggregate gibt. </li><li> Zur Herstellung von PNIPAAm / Fe 3 O 4 -NH 2 -Lösung werden 0,7 ml PNIPAAm / Fe 3 O 4 -NH 2 -Lösung (Schritt 2.4.7) auf eine 7-ml-Glasflasche gegeben und 6,3 ml Wasser zugesetzt. Verwenden Sie einen Wirbel, um die Lösung zu mischen, bis es keinen Niederschlag gibt. </li><li> Zur Vorbereitung von Cur-PNIPAAM / Fe 3 O 4 -NH 2 -Lösung, 0,7 ml Cur-PNIPAAm / Fe 3 O 4 -NH 2 -Lösung (Schritt 3,4) zu einer 7-ml-Glasflasche überführen und 6,3 ml Wasser zugeben. Verwenden Sie einen Wirbel, um die Lösung zu mischen, bis es keinen Niederschlag gibt. </li><li> Nehmen Sie ein Bild von den Lösungen (Schritte 5.4.1 - 5.4.3) mit einer Digitalkamera. </li><li> Legen Sie die Lösungen in einen Ofen und stellen Sie die Temperatur auf 70 ° C. 2 Stunden bis zum Gleichgewicht warten </li><li> Nehmen Sie ein anderes Bild von den Lösungen. Um die Temperatur aufrechtzuerhalten, nehmen Sie das Bild innerhalb von 1 min. Vermeiden Sie es, die Glasflasche zu schütteln, da dies die Niederschläge re-dispergieren kann. </li></ol></li><li> Zur magnetischen Sammlung von Mikrogelen legen Sie den starken Magneten in die Nähe der Cur-PNIPAAm / Fe 3 O 4 -NH 2 -Lösung (Schritt 5.4.3). Warten Sie, bis die Mikrogele vollständig gesammelt sind, dann nehmen Sie ein Bild. <ol><li> Entfernen Sie den Magneten und verwirren Sie die Mikrogel-Lösung bis vollständig dispergiert. Nehmen Sie ein anderes Bild. &lt;/ Li&gt; </ol></li></ol>

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Die wichtigsten Schritte der Präparation sind im Protokollabschnitt 2 für die Synthese der magnetischen Mikrogele durch thermoinduzierte Emulsion. Wie in Fig. 2 (TEM-Bilder) gezeigt, konnte die sphärische Struktur von Mikrogelen aufgrund der physikalischen Vernetzung aufgrund der starken H-Bindung zwischen PNIPAAm (Amidgruppen), PEI (Aminogruppen) auf RT (niedriger als das LCST) gehalten werden, Und Fe &amp; sub3; O &amp; sub4; -NH &amp; sub2; (Amingruppen). Basierend auf dem Vergleich in <...

Hydrogele sind dreidimensional (3D) polymere Netzwerke, die sich nicht auflösen können, sondern in wässrigen Lösungen aufquellen können 1 . Die polymeren Netzwerke haben hydrophile Domänen (die hydratisiert werden können, um die Hydrogelstruktur zu liefern) und eine vernetzte Konformation (die den Zusammenbruch des Netzwerks verhindern kann). Zur Herstellung von Hydrogelen wurden verschiedene Verfahren untersucht, wie Emulsionspolymerisation, anionische Copolymerisation, Vernetzung von benachbarten Polymerketten und inverse Mikroemulsionspolymerisation 2 . Die physikalische und chemische Vernetzung wird durch diese Methoden eingeführt, um strukturell stabile Hydrogele 1 , 3 zu erhalten . Die chemische Vernetzung erfordert normalerweise die Beteiligung des Vernetzungsmittels, das das Grundgerüst oder die Seitenkette der Polymere verbindet. Im Vergleich zur chemischen Vernetzung ist die physikalische Vernetzung eine bessere Wahl für fabr<html> Ige Hydrogele aufgrund der Vermeidung eines Vernetzungsmittels, da diese Mittel für praktische Anwendungen oft toxisch sind 4 . Es wurden mehrere Ansätze zur Synthese von physikalisch vernetzten Hydrogelen untersucht, wie die Vernetzung mit ionischer Wechselwirkung, Kristallisation, Bindung zwischen amphiphilen Blöcken oder Pfropfen auf die Polymerketten und Wasserstoffbindung 4 , 5 , 6 , 7 . Stimuli-empfindliche Polymere, die in Abhängigkeit von unterschiedlichen Umgebungsbedingungen ( dh Temperatur, pH-Wert, Licht, Ionenstärke und Magnetfeld) zu konformationellen, chemischen oder physikalischen Eigenschaftsveränderungen führen können, haben in letzter Zeit als potentielle Plattform für Systeme mit kontrollierter Freisetzung Aufmerksamkeit erregt , Arzneimittelabgabe und Anti-Krebs-Therapie 8 , 9 ,Xref &quot;&gt; 10 , 11 , 12. Die Forscher konzentrieren sich auf thermoempfindliche Polymere, bei denen die intrinsische Temperatur leicht kontrollierbar ist. PNIPAAm ist ein wärmeempfindliches Polymer, das sowohl hydrophile Amidgruppen als auch hydrophobe Isopropylgruppen enthält und eine niedrigere kritische Lösungstemperatur aufweist (LCST) 13. Die Wasserstoffbindung zwischen Amidgruppen und Wassermolekülen liefert die Dispersität von PNIPAAm in wässriger Lösung bei niedrigen Temperaturen (unterhalb des LCST), während die Wasserstoffbrücken zwischen Polymerketten bei hohen Temperaturen (oberhalb des LCST) auftreten und Wasser ausschließt Moleküle, so dass das Polymernetzwerk zusammenbricht.Bei dieser einzigartigen Eigenschaft wurden viele Berichte zur Herstellung von temperaturgesteuerten, selbstorganisierten Hydrogelen durch Einstellen des hydrophoben und hydrophilen Verhältnisses der Polymerkettenlänge, wie Copolymerisation, Pfropfung oder Seiten- Kettenmodifikation für PharmazeutikaPlattformen 14 , 15 , 16 , 17 . Magnetische Materialien wie Eisen, Kobalt und Nickel haben in den vergangenen Jahrzehnten verstärkte Aufmerksamkeit für biochemische Anwendungen erhalten 18 . Unter diesen Kandidaten ist Eisenoxid am häufigsten wegen seiner Stabilität und geringen Toxizität verwendet. Nano-große Eisenoxide reagieren sofort auf das Magnetfeld und verhalten sich wie superparamagnetische Atome. Solche kleinen Teilchen aggregieren jedoch leicht; Das reduziert die Oberflächenenergie und verliert daher ihre Dispersität. Um die Wasserdispersität zu verbessern, werden Pfropfen oder Beschichten zum Schutz der Schicht üblicherweise nicht nur dazu verwendet, jedes einzelne Teilchen auf Stabilität zu trennen, sondern auch die Reaktionsstelle 19 weiter zu funktionalisieren. Hier haben wir magnetisches PNIPAAm-basiertes Mikro hergestelltGele, um als Arzneimittelträger für Systeme mit kontrollierter Freisetzung zu dienen. Der Syntheseprozess ist in Fig. 1 beschrieben und dargestellt. Anstelle einer komplizierten Copolymerisation und chemischen Vernetzung wurde die neue temperaturinduzierte Emulsion von PNIPAAm mit anschließender physikalischer Vernetzung zur Gewinnung der Mikrogele ohne zusätzliches Tensid oder Vernetzungsmittel eingesetzt. Dies vereinfachte die Synthese und verhinderte eine unerwünschte Toxizität. Innerhalb eines solchen einfachen Präparationsprotokolls boten die as-synthetisierten Mikrogele sowohl für die magnetischen Eisenoxid-Nanopartikel als auch für die hydrophobe Anti-Krebs-Arzneimittel, Curcumin, Wasserdispersion an. FT-IR, TEM und Imaging lieferten Beweise für Dispersion und Verkapselung. Aufgrund des eingebetteten Fe 3 O 4 -NH 2 zeigten die magnetischen Mikrogete das Potential, als Mikrogeräte für die kontrollierte Freisetzung unter HFMF zu dienen.

<table><tbody><tr><td>Poly(N-isopropylacrylamid)</td><td>Polyscience, Inc</td><td>21458-10</td><td>Mw ~40.000</td></tr><tr><td>(3-aminopropyl)trimethoxysilan</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>440140></td> <td>99 %</td></tr><tr><td>Eisen(II)-chlorid-Tetrahydrat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>44939</td><td>99%</td></tr><tr><td>Eisen(III)-chlorid</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>157740</td><td>97%</td></tr><tr><td>Curcumin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td>00280590</tr><tr><td>Ammoniakhydroxid</td><td>Fisher Chemical</td><td>A/3240/PB15</td><td>35%</td></tr><tr><td>Phosphatgepufferte Kochsalzlösung</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>806552</td><td>pH 7,4, flüssig, sterilfiltriertes</td></tr><tr><td>Polyethylenimin (PEI)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P3143</td><td>50 % (w/v) in Wasser</td></tr><tr><td>Hochfrequentes Magnetfeld (HFMF)</td><td>Lantech Industrial Co., Ltd.,Taiwan</td><td>LT-15-80</td><td>15 kV, 50&ndash; 100 kHz</td></tr><tr><td>Spektrophotometrie im ultravioletten und sichtbaren Bereich</td><td>Thermo Scientific Co.</td><td>Genesys</td><td></td></tr><tr><td>Transmissionselektronenmikroskopie (TEM)</td><td>JEM-2100</td><td>JEOL</td><td></td></tr><tr><td>Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR)</td><td>PerkinElmer</td><td>Spectrum 100</td><td></td></tr><tr><td>Thermogravimetrischer Analysator</td><td>PerkinElmer</td><td>Pyris 1</td><td></td></tr><tr><td>Ultraschall-Zelldisruptor</td><td>Hielscher Ultrasonics</td><td>UP50H</td><td></td></tr></tbody></table>

magnetisches und thermisch empfindliches poly (<em&gt; n.</em&gt; -isopropylacrylamid) -basierte mikrogele für die magnetisch getriggerte kontrollierte freisetzung

Magnetic and Thermal-sensitive Poly(N-isopropylacrylamide)-based Microgels for Magnetically Triggered Controlled Release

Magnetisch und thermisch empfindliche Poly ( N- isopropylacrylamid) (PNIPAAm) / Fe 3 O 4 -NH 2 -Mikrogele mit dem eingekapselten Anti-Krebs-Medikament Curcumin (Cur) wurden für die magnetisch getriggerte Freisetzung entworfen und hergestellt. PNIPAAm-basierte magnetische Mikrogele mit einer sphärischen Struktur wurden über eine temperaturinduzierte Emulsion hergestellt, gefolgt von einer physikalischen Vernetzung durch Mischen von PNIPAAm, Polyethylenimin (PEI) und Fe 3 O 4 -NH 2 magnetischen Nanopartikeln. Aufgrund ihrer Dispergierbarkeit wurden die Fe 3 O 4 -NH 2 -Nanopartikel in die Polymermatrix eingebettet. Die auf der Fe 3 O 4 -NH 2 und der PEI-Oberfläche exponierten Amin-Gruppen unterstützten die sphärische Struktur durch physikalische Vernetzung mit den Amidgruppen des PNIPAAm. Das hydrophobe Anti-Krebs-Medikament Curcumin kann in Wasser nach der Einkapselung in die Mikrogele dispergiert werden. Die Mikrogele wurden charakterisiertDurch Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FT-IR) und UV-Vis-Spektralanalyse. Weiterhin wurde die magnetisch getriggerte Freisetzung unter einem externen Hochfrequenzmagnetfeld (HFMF) untersucht. Eine signifikante &quot;Burst-Freisetzung&quot; von Curcumin wurde nach dem Aufbringen des HFMF auf die Mikrogele aufgrund des magnetischen induktiven Erhitzungselements (Hyperthermie) beobachtet. Dieses Manuskript beschreibt die magnetisch getriggerte kontrollierte Freisetzung von Cur-PNIPAAm / Fe 3 O 4 -NH 2 verkapseltem Curcumin, die möglicherweise für die Tumortherapie angewendet werden kann.

Das Schema zur Synthese von PNIPAAm / PEI / Fe 3 O 4 -NH 2 -Mikrogelen ist in 1 gezeigt . TGA wurde angewendet, um die relative Zusammensetzung der organischen Verbindung gegen das gesamte Mikrogel zu schätzen. Da nur die organische Verbindung PNIPAAm verbrannt werden konnte, wurde die relative Zusammensetzung von PNIPAAm und Fe 3 O 4 (oder Fe 3 O 4 -NH 2 ) bestimmt und i...

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

Magnetically and thermally sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm)/Fe3O4-NH2 microgels with the encapsulated anti-cancer drug curcumin (Cur) were ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, das Verhalten von Curcumin-beladenen, magnetisch und thermisch empfindlichen Hydrogelen vor und während der magnetisch ausgelösten Freisetzung von Curcumin zu untersuchen. Diese Methode kann wesentliche Fragen im Bereich der Antikrebsmittel beantworten, insbesondere hinsichtlich der Einschließung hydrophober Antikrebsstoffe wie Curcumin zur lokalisierten Abgabe an Tumorzellen. Der Hauptvorteil dieser Technik liegt darin, dass hydrophobe Antikrebsmittel durch eine sphärische, temperaturinduzierte physikalische Vernetzung zwischen Polyethylenimin-PNIPAAm und magnetischen Nanopartikeln eingeschlossen werden, wodurch eine gezielte Abgabe mittels Hochfrequenz-Magnetfeldern ermöglicht wird.Obwohl diese Methode Einblicke in thermisch induzierte Selbstorganisation von PNIPAAm ermöglichen kann, ist sie auch auf andere Substanzen wie Emulsionen, Polymerisationen oder die Herstellung von Nanopartikeln anwendbar. Um die Prozedur zu beginnen, geben Sie 0,2 Gramm PEI, 0,25 Gramm polyNIPAM, fünf Milliliter einer 9,1 Gewichtsprozentigen Eisen-(2-3)-Oxid-Nanopartikelsuspension in Wasser und 20 Milliliter entionisiertes Wasser in ein Glasfläschchen. Kombinieren Sie unter gleichen Rührbedingungen in einem anderen Fläschchen 0,2 Gramm PEI, 0,25 Gramm polyNIPAM, fünf Milliliter einer 4,76 Gewichtsprozentigen aminosilanfunktionalsierten Eisen-(2-3)-Oxid-Nanopartikelsuspension in Wasser und 20 Milliliter entionisiertes Wasser.Danach zwei Ansätze mit jeweils 0,8 Gramm PEI und 18,2 Milliliter deionisiertem Wasser vorbereiten. Beide Lösungen unter Rühren 30 Minuten lang in einer Wassertemperatur von 70 Grad Celsius erwärmen. Anschließend, weiterhin unter Rühren im Wasserbad, einen Ansatz mit einem 50-Watt-Präparat-Ultraschallzerstörer beschallen.Unter Verwendung einer Dreimilliliter-Spritze diese Charge tropfenweise der polyNIPAM- und Eisenoxid-Suspension hinzufügen, und zwar mit einer Geschwindigkeit von einem Milliliter pro Minute. Die Zugabe sollte so langsam wie möglich erfolgen, um die physikalische Vernetzung minimal zu halten. Andernfalls ergibt sich ein großes magnetisches Mikrogel, das schwer in Wasser zu dispergieren ist.Setzen Sie die Beschallung und das Rühren der Suspension bei 70 Grad Celsius 30 Minuten lang fort. Anschließend lassen Sie die Suspension auf Raumtemperatur abkühlen. Schalten Sie den Beschaller aus und nehmen Sie die Suspension aus dem Wasserbad heraus.Entfernen Sie den Magnetrührer aus der Suspension. Bringen Sie einen Magneten neben das Vial an und warten Sie, bis sich die magnetischen polyNIPAM-Eisenoxid-Mikrogele am Boden des Vials sammeln. Anschließend entfernen Sie den Überstand und geben 25 Milliliter deionisiertes Wasser zu den Mikrogelen hinzu.Entfernen Sie das Magnet und wirbeln Sie die Mischung, um eine Dispersion von polyNIPAM-Eisenoxid-Mikrogelen in Wasser zu erhalten. Wiederholen Sie diesen Vorgang mit der polyNIPAM-Aminosilan-funktionalisierten Eisenoxid-Suspension und der zweiten Portion der PEI-Lösung, um die entsprechende funktionalisierte Mikrogel-Dispersion herzustellen. Lösen Sie in einem mit Aluminiumfolie umwickelten Gefäß 100 Milligramm Curcumin und 20 Milliliter HPLC-reinen Ethanol.Geben Sie zwei Milliliter der Lösung zu der polyNIPAM-Aminosilan-funktionalisierten Eisenoxid-Dispersion hinzu. Rühren Sie das Gemisch über Nacht bei Raumtemperatur mit 400 U/min. Entfernen Sie danach den Rührstab.Stellen Sie einen Magneten neben das Gefäß und warten Sie, bis sich die mit Curcumin beladenen Mikrogele am Boden des Gefäßes gesammelt haben. Ersetzen Sie den Überstand durch 25 Milliliter entionisiertes Wasser und dispergieren Sie die Mikrogele durch Vortexen. Überführen Sie anschließend 10 Milliliter der mit Curcumin beladenen Mikrogeldispersion zur Prüfung der magnetisch ausgelösten Freisetzung von Curcumin in ein kegelförmiges Zentrifugenröhrchen mit 15 Milliliter Fassungsvermögen.Geben Sie zwei Milliliter deionisiertes Wasser in das Reagenzglas und wirbeln Sie es, um die Mikrogele erneut zu dispergieren. Stellen Sie das Reagenzglas in die Mitte der Spule eines hochfrequenten magnetischen Feldes. Wenden Sie das magnetische Feld bei 15 Kilohertz für 20 Minuten an.Alle zwei Minuten 0,5 Milliliter der oberen Schicht der Dispersion in eine 1-Milliliter-Küvette überführen. Jede Portion durch 0,5 Milliliter deionisiertes Wasser ersetzen. Mit einem Thermometer das Wasser in die Dispersion einmischen und die Temperatur der Dispersion messen.Messen Sie die Absorption jedes Aliquots bei 482 Nanometern. Berechnen Sie die Konzentration des freigesetzten Curcumins in jedem Aliquot anhand einer Standardkalibrationskurve. Organische-anorganische Mikrogele wurden aus polyNIPAM und Eisen-2-3-Oxid-Nanopartikeln hergestellt.Mikrogele, die mit den 3-Aminopropyltriethyloxysilan-Eisenoxid-Partikeln hergestellt wurden, wiesen eine deutlich niedrigere relative Eisenoxid-Zusammensetzung auf als nicht funktionalisierte Partikel, was darauf hindeutet, dass die funktionalisierten Partikel eine größere Menge an PolyNIPAM vernetzt hatten als die nicht funktionalisierten Partikel. Aminosilan-funktionalisierte Mikrogele, beladen mit Curcumin, zeigten eine erhöhte Isolierung im Vergleich zu ihren Vorläufer-Mikrogelen, was darauf hindeutet, dass das hydrophobe Curcumin zumindest teilweise an den Oberflächen der Mikrogele vorhanden war. Die Einschließung von Curcumin wurde durch das Auftreten charakteristischer Absorptionspeaks im FTIR-Spektrum der beladenen Mikrogele bestätigt.Die Freisetzungsrate von Curcumin wurde mit und ohne Exposition gegenüber einem hochfrequenten Magnetfeld untersucht. Die Freisetzungsrate von Curcumin über einen Zeitraum von 20 Minuten war in Gegenwart eines hochfrequenten Magnetfelds um das 2,5-fache höher. Die Exposition gegenüber dem Magnetfeld erhöhte die Temperatur der Gesamtlösung auf etwa 50 Grad Celsius, wodurch sich die Eigenschaften des Mikrogels so veränderten, dass Curcumin ausgeschlossen wurde.Thermostabilitätsprüfungen zeigten, dass die Mikrogel in Wasser bei Temperaturen bis zu 70 Grad Celsius dispergiert bleiben, trotz Aggregation. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man hydrophobe und hochwirksame Krebsmedikamente in auf polyNIPAM-basierten magnetischen Mikrogelen durch temperaturinduzierte Immersion einkapselt und wie man eine schnelle gezielte Abgabe durch die Manipulation von Hochfrequenz-Magnetfeldern durchführt.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Bioengineering

Biotechnik

Nehmen Sie adhärente murine Mikrogliazellen in einer Multiwell-Platte.Geben Sie mit Polyacrylsäure beschichtete magnetische Nanopartikel (MNPs) in die Testvertiefung und lassen Sie eine andere Vertiefung als Kontrolle unbehandelt.Inkubieren Sie die Zellen, um die MNP-Aufnahme über Endozytose zu ermöglichen und ihre Internalisierung zu ermöglichen.Mit Puffer waschen, um ungebundene MNPs zu entfernen.Fügen Sie eine Enzymlösung hinzu, um die Zellen zu lösen.Übertragen Sie die abgelösten Zellen in...

Magnetische Hyperthermie-induzierte Zellschädigung in murinen Mikrogliazellen

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

Diese Arbeit beschreibt die Bildung von Poly(ethylenglykol) (PEG)-Mikrogelen durch eine photopolymerisierte Fällungsreaktion. Durch die Erhöhung des PEG-Molekulargewichts wurde der Durchmesser des Mikrogels und das Quellverhältnis erhöht. Einfache Anpassungen an die PEG-Mikrogel-Fällungsreaktion werden für zukünftige Anwendungen von Mikrogelen als Wirkstoffverabreichungsvehikel und Tissue-Engineering-Gerüste untersucht.

Merkmale der Niederschlag gebildet Polyethylene Glycol-Mikrogele durch Molekulargewicht der Reaktanden Controlled

Unser Labor hat DNA-vernetzte Polyacrylamid-Hydrogele, ein dynamisches System Hydrogel entwickelt, um die Effekte der Modulation Gewebesteifigkeit auf die Zellfunktion zu verstehen. Hier bieten wir Schaltpläne, Beschreibungen und Protokolle, um diese Hydrogele vorzubereiten.

Herstellung von DNA-vernetztem Polyacrylamid, Hydrogele

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 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

Nicht gerührt Fällungspolymerisation liefert eine schnelle, reproduzierbare Prototyping Ansatz zur Synthese von Stimuli empfindlichen Poly (N Isopropylacrylamid) Mikrogele mit enger Größenverteilung. In diesem Protokoll Synthese, Charakterisierung Lichtstreuung und Einzelpartikelfluoreszenz-Tracking dieser Mikrogele in einem Weitfeldmikroskopie Einrichtung demonstriert.

Kontrollierte Synthese und Fluoreszenz-Tracking von Hoch Uniform Poly (<em&gt; N</em&gt; Isopropylacrylamid) Mikrogele

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

Anodische Bogenentladung ist eines der praktischsten und effizientesten Methoden, um verschiedene Kohlenstoff-Nanostrukturen zu synthetisieren. Zur Erhöhung der Bogen Steuerbarkeit und Flexibilität, wurde ein nicht-homogenes Magnetfeld eingeführt, um die Ein-Schritt-Synthese von großflächigen Graphenflocken und hochreine einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhren-Prozess.

Simultane Synthese von einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen und Graphen in einem magnetisch-enhanced Arc Plasma

Strom, der an einer endovaskulären Mikrokatheter mit Mikrospule Spitze durch Laserschweißen Drehmaschine Lithographie hergestellt werden steuerbaren Verformungen unter Magnetresonanz (MR)-Führung, die Geschwindigkeit und Wirksamkeit der Navigation des Gefäßsystem während verschiedener endovaskulären Verfahren kann verbessert erreichen.

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Erfahren Sie die Synthese magnetisch-thermischer Mikrogele aus PNIPAAm und Eisenoxid-Nanopartikeln für die kontrollierte Freisetzung von Curcumin. Diese Methode ermöglicht die gekapselte Zielabgabe hydrophober Antikrebsmedikamente.

Magnetisches und thermisch empfindliches Poly ( N. -isopropylacrylamid) -basierte Mikrogele für die magnetisch getriggerte kontrollierte Freisetzung (Video) | JoVE Journal

Magnetisches und thermisch empfindliches Poly (

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