Name: Preparación fácil del ensamblado autónomos Internamente Lípidos Las partículas estabilizadas por nanotubos de carbono (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-02-19T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 47 s
Description: Aprende a preparar partículas híbridas nanostructuradas usando nanotubos de carbono y autoensamblajes lipídicos. Este método simple estabiliza emulsiones aceite-agua con nanotubos de carbono, reduciendo su toxicidad y permitiendo aplicaciones biomédicas como sistemas de liberación de fármacos.

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Nos gustaría agradecer al Dr. Matthew J. Baker, ahora en la Universidad de Strathclyde, Glasgow por el apoyo con los experimentos Raman y el Sr. Nick Gaunt por su trabajo previo de este proyecto.

Precaución: los nanotubos de carbono utilizados en este trabajo se presentan en forma de nanopartículas que puede tener riesgos adicionales en comparación con sus homólogos a granel. La inhalación de grafito, tanto naturales como sintéticos, puede causar neumoconiosis 62 similar a la neumoconiosis de los mineros del carbón. Por otra parte, ha habido preocupaciones relacionadas con la toxicidad de nanoestructuras de carbono basadas y algunos de los estudios anteriores sugieren toxicidad aguda y crónica asociada con la inhalación de CNTs 63-68. Por lo tanto, evitar la inhalación del polvo fino CNT y manejarlo con mucho cuidado. Si es inhalado, trasladar al aire libre. Si la respiración es difícil, usar oxígeno puro en vez y buscar la consulta médica. Las formulaciones de solución / dispersión de los nanotubos de carbono son bastante seguro de manejar. Precaución: Los lípidos y tensioactivos usados ​​en este estudio son materiales de calidad alimentaria y por lo tanto no peligrosos en general, pero son irritantes para los ojos y la piel, y también altamente inflamable. Por lo tanto, por favor utilice todas las prácticas de seguridad adecuadas, tales como el uso de la lineacontroles gineering (campana de humos) y equipo de protección personal (gafas de seguridad, guantes, bata de laboratorio, pantalones largos, zapatos cerrados) durante la manipulación o preparación de muestras de nanopartículas. En caso de contacto con la piel o los ojos, enjuagar inmediatamente la piel o los ojos con abundante agua durante al menos 15 minutos. Consultar a un médico si es necesario. 1. Preparación de lípidos Fases granel / agua Precaución: Almacenar los lípidos en el refrigerador a 4 ° C. lípidos puros de grado no se deben almacenar en el congelador (-20 ° C). Alícuota en pequeños frascos de vidrio para evitar la contaminación de toda la población y la comodidad de manejo. Otros productos químicos, incluyendo los CNT y tensioactivos se pueden almacenar a temperatura ambiente, pero mantenerlos alejados de la luz solar directa. <ol><li> Mantener los lípidos, es decir, Dimodan U (DU) y fitantriol (PT) a TA durante 15 a 20 min antes de abrir la botella / tapa vial con el fin de evitar la condensación de humedad. (Nota: el uranio empobrecido es un glicérido destilado que comprende 96% de monoglicéridos y laresto son diglicéridos y ácidos grasos libres. Dos componentes principales de monoglicéridos en DU son linoleato (62%) y oleato (25%). De ahí que la parte hidrofóbica de DU contiene principalmente cadenas C18 (91%), la composición exacta de los cuales es de la siguiente manera; C18: 2 (61,9%), C18: 1 (24,9%), y C18: 0 (4,2%), donde C18 de cadena indica 18C y el número después de colon indica el número de enlaces C = C. PT es una mezcla de isómeros ópticos 3,7,11,15-tetrametil-1,2,3-hexadecanotriol. No contiene un grupo funcional éster, pero se compone de cola phytanyl altamente ramificado con un grupo de cabeza tri-hidroxi. Ambos DU y PT formar fases cúbicas en presencia de exceso de agua, que es también el caso de los núcleos de las partículas lipídicas estabilizadas 13, 45). </li><li> Fundir los lípidos poniendo los viales en un baño de agua caliente o un agua vaso que contiene mantenido por encima de 60 ° C (calentar agitador magnético: 230 V, 50 Hz, 630 W o similar para ser utilizado para calentar el agua en un vaso de precipitados). </li><li> Alternativamente viales de calor utilizando calentadores del bloque. No caliente el lípido que contiene los viales directamente en el plato caliente con el fin de evitar el gradiente de temperatura y la posterior descomposición de los lípidos. </li><li> Pesar 500 mg de lípido fundido, en tubo de microcentrífuga previamente pesado (con tapón de resorte cónico, 1,5 ml), usando una pipeta Pasteur de vidrio con un bulbo de látex. </li><li> Añadir 500 ml de agua ultrapura (agua resistividad = 18,2 mO · cm) al tubo de microcentrífuga anteriormente. </li><li> Mezclar los componentes de forma manual durante 15 minutos usando una espátula pequeña (a la medida). Hacer una espátula tales aplanando la punta de una aguja de jeringa (0,9 mm x 40 mm de longitud de la cánula) utilizando una pinza. </li><li> Centrifugar la mezcla de lípidos / agua durante 10 min a una velocidad de 2.000 x g. Una vez más la mezcla se agita manualmente durante 10 minutos, a continuación se equilibre durante 24 hr. Antes de la caracterización de las muestras, se revuelve durante 5 minutos y luego dejarlos a temperatura ambiente. </li><li> Para asegurar la formación de una fase de equilibrio de lípidos a lo largo de todo el tubo, realizar cerca de 10 ciclos de congelación-descongelación y inte<html> rmittently llevar a cabo una etapa de centrifugación como se define anteriormente. Tanto la forma altamente viscosos fases lipídicas mayor de uranio empobrecido y PT por lo que es difícil de manejar manualmente (Figura 1). Nota: El protocolo anterior (sección 1) sólo es necesaria, si a uno le gustaría comparar el comportamiento nanoestructural (celosía tipo y las dimensiones del auto-ensamblaje) de partículas dispersas en la fase lipídica a granel y / o utilizarlo como un control para confirmar la retención de nanoestructura originales. </li></ol><img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/53489/53489fig1.jpg" /> Figura 1. Preparación de la emulsión O / W de partículas con consistencia fluida de la fase lipídica altamente viscoso con el ingreso de energía alta (ultrasonidos) y el uso de diferentes CNT-estabilizadores, a saber SWCNT, MWCNT-OH, MWCNT-COOH (figura reproducido de la referencia [50] con el permiso de la Royal Society of Chemistry)._upload / 53489 / 53489fig1large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. 2. Preparación de tensioactivo estabilizado de lípidos partículas <ol><li> Preparar un 0,2% (w / w) tensioactivo (Pluronic F127) en agua. <ol><li> Disolver 200 mg de agente tensioactivo (polvo blanco esponjoso) en 100 ml de agua ultrapura por agitación durante 20 a 30 min (en una placa magnética usando una barra de agitador magnético). F127 Pluronic es un tensioactivo no iónico y se utiliza comúnmente como estabilizador de la emulsión. Es un copolímero de tribloques de PEO 99 -ppo 67 PEO 99, y por lo tanto lleva mucho tiempo para disolverse en agua. </li></ol></li><li> Añadir 500 mg de DU fundido o PT (usando una pipeta Pasteur de vidrio) a un vial de vidrio (de centelleo de sosa-cal equipado con papel de tapa urea alineado, 20 ml). </li><li> Añadir 9,5 g de la solución F127 0,2%. </li><li> En la máquina de ultrasonidos de sonda, sujete firmemente el vial de la retorta se destacan la mandíbula (Réplica Montaje Stands conde pie, abrazadera, base, barra, caucho 3 de la mandíbula y nuez), de modo que pueda resistir las vibraciones generadas por sonicación. </li><li> Insertar la sonda de aleación de titanio sólido (13 mm de diámetro x 139 mm de longitud) unido a la célula Sonicator. Ajustar la altura y la posición del vial para asegurar que sus lados y el fondo no están en contacto con la sonda. A distancia de 0,5 cm entre la punta de la sonda y la parte inferior del vial de vidrio da buenos resultados. </li><li> Sonicar la mezcla durante 10 min en un modo pulsado con pulso 1 sec mediada por tiempo de retardo de 1 seg a 35% (del máximo) de potencia. El vial se calienta debido al calor generado durante la sonicación. Por lo tanto, deje que se enfríe a temperatura ambiente antes de tomarlo de la abrazadera. </li><li> Almacenar la dispersión lechosa formada a temperatura ambiente durante al menos 24 horas, antes de su uso posterior. Esto es para asegurar su estabilidad frente a la separación de fases. Nota: Antes y después de usar la sonda, limpiarla con acetona, se seca con una toalla de papel, y luego enjuagarlo con agua ultrapura unad secar una vez más. </li></ol> 3. Preparación de dispersiones de CNT en Pure Water <ol><li> En dos vasos de precipitados separados, pesar en 4 mg en polvo MWCNT-OH y MWCNT-COOH, ambos de los cuales son de color negro. </li><li> Añadir 500 ml de agua ultrapura a cada vaso de precipitados. El uso de una sonda de ultrasonidos sonicar las mezclas de 2 min en un modo de pulso continuo a 40% (del máximo) de potencia. La concentración resultante de la dispersión MWCNT es de 8 mg / ml (solución madre). </li><li> Diluir la solución madre MWCNT con cantidades apropiadas de agua ultrapura para alcanzar 6,25, 5, 4, 2 g / dispersiones MWCNT ml. </li><li> Sonicar estas dispersiones como se ha descrito antes (véase 3.2). </li><li> Del mismo modo, dispersar a 3 mg de SWCNT en polvo (también de color negro) en 500 ml de agua ultrapura para hacer una dispersión de 6 mg / ml SWCNT (solución madre). </li><li> Diluir la solución SWCNT de valores y sonicar como se describe anteriormente (véase 3.2) para obtener 0,5, 0,4, 0,3125, 0,2 mg / ml dispe SWCNTrsions. Nota: Todas las dispersiones son transparentes durante aproximadamente 30 minutos, después de lo cual los nanotubos de carbono comienzan a asentarse en el fondo. </li></ol> 4. Preparación de estabilizado-CNT nanoestructurados Lipid partículas (Figura 1) <ol><li> Pesar en 500 mg del DU fundido en un vial de vidrio. </li><li> Añadir 9,5 ml de la / ml dispersión SWCNT 6 g al vial. </li><li> Sonicar la mezcla de CNT-DU utilizando los mismos parámetros tal como se utiliza para la fabricación de dispersiones CNT puros (ver 3.2). Después de enfriar a RT, las partículas lipídicas estabilizadas-CNT con nanoestructura internamente auto-ensamblado conservado estarán listos. </li><li> De una manera similar, preparar las partículas lipídicas usando las dispersiones SWCNT 0,4 g / ml y 0,2 g / ml. </li><li> Siga los protocolos de 4.1 a 4.4 para que las partículas de lípidos utilizando MWCNT-OH y MWCNT-COOH pero utilizando diferentes concentraciones, a saber, 8, 4 y 2 mg / ml de CNT. </li><li> Del mismo modo, preparar tres dispersiones CNT-PT diferentes utilizando 4 mg / ml MWCNT-OH y MWCNT-COOH, Así como 0,4 g / ml SWCNT. Tenga en cuenta que las dispersiones CNT-PT requieren menos energía (35% del máximo), pero más tiempo (15 min) en un modo de impulso continuo. Enfriar las dispersiones a temperatura ambiente y dejarlos durante 24 horas antes de que los caracteriza. Nota: Los parámetros de sonicación pueden ser diferentes para diferentes lípidos (como por DU y PT aquí) y para diferentes composiciones; que necesitan ser optimizados para lograr dispersiones bien estabilizada. </li></ol> 5. Control de la estabilidad de las dispersiones estabilizadas de lípidos-CNT <ol><li> Vigilar la estabilidad de las dispersiones mediante la observación visual: comprobar si se desestabilizan las dispersiones o si las protuberancias se han formado en las dispersiones. </li><li> Tomar fotos (con cámara digital) a intervalos regulares. Por ejemplo, tomar fotografías de dispersiones de todos los días en la primera semana, a continuación, cada dos días durante una semana seguida de una vez a la semana durante las próximas dos semanas, y finalmente una vez al mes según el requisito. </li></ol>

No tenemos nada que revelar.

La estabilización de las partículas lipídicas Tres CNTs diferentes se utilizan para estabilizar las dispersiones de lípidos; dos de los cuales son de múltiples paredes y funcionalizado usando -OH y grupos -COOH, y uno es único con funcionalidad no amurallado y (virgen). La CNT variar en tamaño como sigue (diámetro x longitud): MWCNT-COOH: 9,5 nm x 1,5 m; MWCNT-OH: 8-15 nm x 50 micras; SWCNT: 1-2 nm x 1-3 micras. Los nanotubos de carbono en polvo se dispersaron en agua por la sonda ultra-sonicació...

Durante las últimas décadas, la nanotecnología se ha convertido en una herramienta poderosa en especial en el campo de desarrollo preclínico de medicamentos para combatir enfermedades como el cáncer notorios 1. En este contexto, las estructuras a nanoescala con un tamaño de &lt;1000 nm son ampliamente explorada como vehículo de administración de diversas biomoléculas activas tales como fármacos, proteínas, ácidos nucleicos, genes y agentes de diagnóstico por imagen 1-4. Estas biomoléculas se encapsulan ya sea dentro de las nanopartículas o conjugarse en la superficie de las nanopartículas y se liberan en el sitio de acción de los factores desencadenantes tales como el pH o la temperatura 5,6. Aunque es extremadamente pequeño en tamaño, la gran superficie de estas nanopartículas resulta ser muy ventajoso para la administración dirigida de biomoléculas activas. El control sobre el tamaño de partícula y la biocompatibilidad es de suma importancia con el fin de optimizar la eficacia terapéutica y por lo tanto, la aplicabilidad de las nanopartículas 7,8.Los lípidos 9-13, polímeros, metales 14,15 16,17 18,19 y nanotubos de carbono se han empleado comúnmente como nanoportadores para diversas aplicaciones biomédicas y farmacéuticas. Por otra parte, las aplicaciones nanotransportador basados ​​en nanoestructuras autoensambladas lípidos tienen una gran importancia en muchas otras disciplinas, incluyendo las industrias de cosméticos y alimentos 20,21. Por ejemplo, se utilizan en la cristalización de proteínas 22, la separación de biomoléculas 23, como estabilizadores de alimentos, por ejemplo, en los postres 24, y en la entrega de moléculas activas, tales como nutrientes, sabores y perfumes 25-31. Nanoestructuras de lípidos autoensambladas no sólo tienen la capacidad de liberar moléculas bioactivas de una manera controlada y selectiva 32-38 sino que también son capaces de proteger las moléculas funcionales de química y enzimática degradación 39,40. Aunque bicapa planar fluido es el más commen nanoestructura formada por moléculas de lípidos anfifílicos en presencia de agua, otras estructuras tales como hexagonal y cúbica también se observan comúnmente 20,41,42. El tipo de nanoestructura formada depende de la estructura de la forma molecular de los lípidos &#39;, la composición de lípidos en agua, así como de las condiciones físico-químicas empleadas tales como la temperatura y la presión 43. La aplicabilidad de nanoestructuras de lípidos no planas especialmente la de las fases cúbicas, está restringido debido a su alta viscosidad y la consistencia de dominio no homogénea. Estos problemas se superan mediante la dispersión de las nanoestructuras de lípidos en gran cantidad de agua para formar emulsiones que contienen micrómetro o partículas lipídicas de tamaño submicrónico de aceite-en-agua (O / W). De esta manera, un producto adecuado de baja viscosidad se puede preparar al tiempo que conserva la estructura auto-ensamblado de lípidos original dentro las partículas dispersas. La formación de estas partículas internamente autoensambladas (abreviado como ISAsomes 44 </sup&gt; Por ejemplo, cubosomas de fases cúbicas y hexosomes de fases hexagonales) requiere habitualmente una combinación de un paso de entrada de alta energía y la adición de estabilizadores tales como tensioactivos o polímeros. La investigación reciente en esta dirección demuestra la aplicación de diversas partículas sólidas 45, incluyendo nanopartículas de sílice 46, arcilla 47-49 y nanotubos de carbono 50 para la estabilización de emulsiones anteriormente mencionadas, adecuadamente denominado como Pickering 51 o emulsiones de Pickering Ramsden-52. En los últimos años, el carbono nanoestructuras tales como nanotubos de carbono de pared simple (SWCNTs) con base, los nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNTs) y fullerenos han recibido una gran atención como nuevos biomateriales 53,54. Las principales preocupaciones son su toxicidad 55-58, 59 insolubilidad en agua y por lo tanto su biocompatibilidad 56. Una forma eficaz de hacer frente a estos problemas es la función de la superficielización utilizando moléculas no tóxicos y biocompatibles tales como lípidos. En presencia de agua, lípidos interactúan con CNTs de una manera que la superficie hidrofóbica de los CNT está protegido de medio acuoso polar mientras que los grupos de cabeza hidrófilos lípidos ayudar a su solubilidad o dispersión en agua 60,61. Los lípidos son componentes integrales de orgánulos celulares, así como algunos materiales alimenticios, por lo tanto su decoración idealmente debería disminuir la toxicidad in vivo de los CNT. Aplicaciones biomédicas basadas independientemente en CNT 18,19 y nanoestructuras lipídicas 9-13 están en fase de desarrollo muy amplia, pero las aplicaciones que combinan las propiedades de los dos no están todavía bien explorado. En este trabajo, empleamos dos tipos diferentes de lípidos y tres tipos de nanotubos de carbono de los cuales SWCNTs se presentan en forma prístina mientras que MWCNTs están funcionalizados con hidroxilo y grupos carboxílicos. Hemos utilizado concentraciones muy bajas de los CNT para preparar las dispersiones cuyosestabilidad depende de varios factores, por ejemplo, el tipo de lípido, el tipo de CNT, relación de lípido a CNT utilizado, así como de los parámetros de sonicación empleadas como la energía y la duración. Este protocolo de vídeo ofrece detalles técnicos de un método de estabilización de nanopartículas lipídicas cinéticamente utilizando diversos CNT-estabilizadores.

<table><tbody><tr><td>Tienda Dimodan U</td><td>Danisco</td><td>15312</td><td>en 4&nbsp; &deg;C. No peligroso. Irritante para los ojos y la piel.</td></tr><tr><td>Fitantriol (> 95%, GC)</td><td>TCI Europe N.V.</td><td>Tienda P1674</td><td>en 4&nbsp; &deg;C. No peligroso. Irritante para los ojos y la piel.</td></tr><tr><td>Nanotubos de carbono de pared simple (90%)</td><td>Nanoestructurados & Materiales amorfos, Inc.&nbsp;</td><td>1246YJS</td><td>Almacenar a temperatura ambiente. Lejos de la luz directa. Irritante para los ojos, la piel y el sistema respiratorio.</td></tr><tr><td>Nanotubos de carbono funcionalizados con ácido carboxílico de pared múltiple (>&nbsp; 80% Base de Caron, >&nbsp; Ácido carboxílico al 8% funcionalizado)</td><td>Sigma-Aldrich Co. LLC&nbsp;</td><td>755125</td><td>Almacenar a temperatura ambiente. Lejos de la luz directa. Causa irritación ocular grave. Puede causar irritación respiratoria.</td></tr><tr><td>Nanotubos de carbono hidroxifuncionalizados de pared múltiple grafitizados (99.9%)</td><td>Nanoestructurados & Materiales Amorfos, Inc. (NanoAmor)&nbsp;</td><td>1224YJF</td><td>Almacenar a temperatura ambiente. Lejos de la luz directa. Irritante para los ojos, la piel y el sistema respiratorio.</td></tr><tr><td>Pluronic F127</td><td>Sigma-Aldrich Co. LLC&nbsp;</td><td>P2443</td><td>Biorreactivo, apto para cultivo celular. No es una sustancia o mezcla peligrosa. Almacene a temperatura ambiente.</td></tr><tr><td>Acetona (99.5%)</td><td>Fisher Scientific&nbsp;</td><td>10134100</td><td>Líquido altamente inflamable. Causa irritación ocular grave. Puede causar somnolencia o mareos.</td></tr><tr><td>Frascos con tapas sueltas y envolventes (375&nbsp; vaso</td> de <td>precipitadosVWR International Ltd</td><td>216-3308</td><td></td></tr>, <tr><td>1.000 ml</td><td>Fisher Scientific&nbsp;</td><td>12942161</td><td>de alta resistencia, de forma baja, con pico y graduaciones</td></tr><tr><td>Pipeta de vidrio Pasteur (150 mm de longitud) con bulbo de látex</td><td>Fisher Scientific&nbsp;</td><td></td><td></td>10006021</tr><tr><td>Tubo de microcentrífuga cónico snap cap 1.5&nbsp; ml</td><td>Fisher Scientific&nbsp;</td><td></td><td></td>11558232</tr><tr><td>Espátula</td><td>Fisher Scientific&nbsp;</td><td></td><td></td>11352204</tr><tr><td>Agitador magnético de calentamiento</td><td>Fisher Scientific&nbsp;</td><td></td><td></td>11715704</tr><tr><td>Barras agitadoras magnéticas (cilíndricas, PTFE opaco, 30&nbsp; mm x 7 pulgadas; mm (l x diámetro))Fisher</td> <td>Scientific&nbsp;</td><td></td><td>Aguja 10011792</td></tr><tr><td>(0,9 mm x 40 mm) mm longitud de la cánula)</td><td>Terumo UK Ltd</td><td>MN-2038MQ</td><td></td></tr><tr><td>Juego de soporte de retorta - Con soporte, abrazadera, base, varilla, goma 3 mordazas y cabeza de jefe</td><td>Camlab Ltd, Reino Unido</td><td>1177157</td><td></td></tr><tr><td>Millipore equipo de agua</td><td>Barnstead Nanopure, Thermoscientific, EE. UU.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Microcentrífuga digital Progen Genfuge 24D</td><td>Progen Scientific</td><td>C-2400</td><td></td></tr><tr><td>Sonda ultrasónica, con 13 mm&nbsp;</td><td>SONIDOS, Vibracell,&nbsp; Cámara de 5 MP de EE. UU</td><td></td><td></td></tr>. <tr><td>con enfoque automático y flash LED</td><td>Samsung</td><td></td><td></td>Galaxy Fame Cámara móvil</tr><tr><td>Espectrómetro Raman</td><td>Horiba Jobin-Yvon LabRAM HR800 Espectrómetro</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mastersizer 3000</td> <td>&nbsp; Malvern Instruments Ltd, Malvern, Reino Unido</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dispersión de rayos X de ángulo pequeño (SAXS)</td><td>Cámara SAXSpace (Anton Paar, Graz, Austria), equipo generador de rayos X (ISO-DEBYEFLEX3003, GE Inspection Technologies GmbH), circuito cerrado de agua (Chilly 35, HYFRA, Alemania).&nbsp;</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

preparación fácil del ensamblado autónomos internamente lípidos las partículas estabilizadas por nanotubos de carbono

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

Se presenta un método fácil para preparar partículas lipídicas nanoestructurados estabilizados por nanotubos de carbono (CNT). De una sola pared (prístina) y de paredes múltiples (funcionalizados) CNTs se utilizan como estabilizadores para producir emulsiones (O / W) de tipo Pickering aceite-en-agua. Los lípidos a saber, Dimodan U y fitantriol se utilizan como emulsionantes, que en el exceso de agua se autoensamblan en la fase Pn3m cúbica bicontinua. Esta fase altamente viscoso se fragmenta en partículas más pequeñas utilizando una sonda de ultrasonidos en presencia de estabilizadores de agentes tensioactivos convencionales o nanotubos de carbono como se hizo aquí. Inicialmente, los nanotubos de carbono (forma de polvo) se dispersan en agua seguido de nuevo de ultrasonidos con el lípido fundido para formar la emulsión final. Durante este proceso los NTC quedan recubiertas con moléculas de lípidos, que a su vez se presume para rodear las gotitas de lípidos para formar una emulsión de partículas que es estable durante meses. El tamaño medio de las partículas lipídicas estabilizadas nanoestructurados-CNT está en el submicrónico range, lo que se compara bien con las partículas estabilizadas usando agentes tensioactivos convencionales. Pequeño datos de ángulo de dispersión de rayos X confirma la retención de la fase cúbica Pn3m original en las dispersiones de lípidos estabilizadas-CNT en comparación con la fase lipídica pura (estado a granel). desplazamiento al azul y el descenso de las intensidades en G característica y bandas de CNTs observados en la espectroscopia Raman G &#39;caracterizar la interacción entre la superficie y de lípidos moléculas CNT. Estos resultados sugieren que las interacciones entre los nanotubos de carbono y los lípidos son responsables de su estabilización mutua en soluciones acuosas. Como las concentraciones de nanotubos de carbono empleados para la estabilización son muy bajos y las moléculas de lípidos son capaces de funcionalizar los NTC, se espera que la toxicidad de los CNT a ser insignificante, mientras que su biocompatibilidad es mucho mayor. Por lo tanto el presente enfoque encuentra un gran potencial en diversas aplicaciones biomédicas, por ejemplo, para el desarrollo de sistemas de nanotransportador híbridos para la entrega de multiple moléculas funcionales como en la terapia de combinación o politerapia.

Los siguientes resultados representan a) la estabilidad de las dispersiones, b) la distribución de tamaños de partículas lipídicas, c) el tipo de auto-ensamblaje y d) Las pruebas para el revestimiento de lípidos de la CNT. La estabilidad de las dispersiones (Figura 2) se controló utilizando una cámara de 5 MP con enfoque automático y flash LED. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/53489/53489fig2.jpg" /><...

Informamos sobre una aplicación inteligente de nanotubos de carbono para la estabilización cinética de partículas lipídicas que contienen nanoestructuras autoensambladas en sus núcleos. La preparación de partículas lipídicas requiere concentraciones bastante bajas de nanotubos de carbono, lo que permite su uso en aplicaciones biomédicas, como la administración de fármacos.

Preparación fácil del ensamblado autónomos Internamente Lípidos Las partículas estabilizadas por nanotubos de carbono

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

El objetivo general de este método es preparar partículas híbridas nanoestructuradas utilizando nanotubos de carbono, o CNTs, y autoensamblajes lipídicos. Este método presenta una de las aplicaciones inteligentes de los nanotubos de carbono, en la que se obtiene una emulsión nanoestructurada estabilizada de partículas lipídicas autoensambladas internamente. La principal ventaja de esta técnica es que el protocolo es bastante sencillo, y combina propiedades características tanto de los CNTs como de las nanoestructuras lipídicas.La estabilización de los CNT produce una emulsión de aceite y agua en la que las partículas tienen un tamaño de aproximadamente un micrón o inferior, y el núcleo contiene una nanoestructura lipídica cúbica bi-continua. Debido al recubrimiento de los CNT con moléculas lipídicas biocompatibles, se prevé que su toxicidad sea baja. Informes recientes hasta ahora han mostrado que la funcionalización reduce notablemente los efectos tóxicos y citotóxicos de los CNT, al tiempo que aumenta su biocompatibilidad.La demostración del procedimiento estará a cargo de Yogita Patil-Sen, una becaria posdoctoral de mi laboratorio, y Amin Sadeghpour, un becario posdoctoral del laboratorio del profesor Rappolt. Prepare una solución de surfactante al 0,2 % en agua disolviendo 200 miligramos del surfactante en 100 mililitros de agua ultrapura, agitando durante 20 a 30 minutos. Añada 500 miligramos de Dimodan U fundido, DU, o Fitantriol, o PT, a un vial de vidrio.Luego agregue 9,5 gramos de la solución de F127 al 0,2 %. En la máquina de ultrasonido con sonda, sujete firmemente el vial a la mordaza del soporte universal, de modo que pueda resistir las vibraciones generadas por la sonicación. Introduzca la sonda sólida de aleación de titanio conectada al sonificador celular.Ajuste la altura y posición del vial para asegurar que sus lados y fondo no toquen la sonda. Someta la mezcla a sonicación durante diez minutos en modo pulsado, con un impulso de un segundo seguido de un retraso de un segundo, al 35% de potencia. El vial se calienta mucho debido al calor generado durante la sonicación.Por lo tanto, déjelo enfriar hasta la temperatura ambiente antes de retirarlo del sujetador. Almacene la dispersión de aspecto lechoso a temperatura ambiente durante al menos 24 horas antes de su uso posterior. Esto garantiza su estabilidad frente a la separación por fases.Antes y después de usar la sonda, límpiela con acetona y séquela con una toalla de papel. Luego enjuáguela con agua ultrapura y séquela una vez más. En dos vasos de precipitado separados, pese cuatro miligramos de CNT funcionalizadas con grupos hidroxilo y CNT funcionalizadas con grupos carboxilo, ambas en polvo y de color negro.Añada 500 mililitros de agua ultrapura a cada vaso de precipitados. Utilizando un ultrasonido de sonda, sonicar las mezclas durante dos minutos en modo de pulso continuo al 40% de potencia. La concentración resultante de la dispersión de CNT de pared múltiple es de ocho microgramos por mililitro.Diluya la solución stock de CNT de pared múltiple con cantidades apropiadas de agua ultrapura para obtener dispersiones de CNT de pared múltiple a varias concentraciones diferentes. Somete estas dispersiones a sonicación como antes. De manera similar, disperse tres miligramos de CNT en polvo de pared sencilla en 500 mililitros de agua ultrapura para preparar una solución stock de dispersión de CNT de pared sencilla de seis microgramos por mililitro.Diluya la solución stock de CNT de pared simple y sométala a sonicación como antes para obtener dispersiones de CNT de pared simple de diversas concentraciones. Pese 500 miligramos del DU fundido en un vial de vidrio. Luego, agregue 9,5 mililitros de la dispersión de CNT de pared simple de seis microgramos por mililitro al vial.Sonicar la mezcla de CNT DU utilizando los mismos parámetros empleados para la elaboración de dispersiones puras de CNT. Tras enfriar a temperatura ambiente, las partículas lipídicas estabilizadas con CNT con nanoestructura autoensamblada interna conservada estarán listas. De manera similar, prepare las partículas lipídicas utilizando las dispersiones de CNT unifuncionales de 0,4 microgramos por mililitro y 0,2 microgramos por mililitro.Sonicar las dispersiones de CNT PT al 35 % de potencia durante un tiempo más prolongado de quince minutos en modo de pulso continuo. Enfriar las dispersiones a temperatura ambiente y dejarlas durante 24 horas antes de caracterizarlas. Monitorear la estabilidad de las dispersiones mediante observación visual.Verifique si las dispersiones están desestabilizadas o si se han formado grumos en ellas. Tome fotografías a intervalos regulares con una cámara digital. Por ejemplo, tome imágenes de las dispersiones todos los días durante la primera semana.Luego cada dos días durante una semana. A continuación, una vez por semana durante las siguientes dos semanas, y finalmente una vez al mes según sea necesario. La técnica de dispersión de rayos X de ángulo pequeño se utiliza para determinar el tipo de red de la estructura inter-nanométrica de las partículas lipídicas estabilizadas.Llene la muestra en una capilar de cuarzo de un milímetro y séllela adecuadamente. Luego coloque la capilar en una platina de muestra con control de temperatura. Evacúe la cámara de muestra utilizando una bomba de vacío.Registre los patrones de dispersión 1D con un detector de rayos X de microbandas controlado por software. Después de obtener tres perfiles con un tiempo de exposición de 300 segundos, integre estos perfiles y continúe con el análisis según se describe en el protocolo del texto. Indexe todos los patrones de difracción registrados con un grupo espacial PN3M en el cual las reflexiones uno-uno-cero, uno-uno-uno, dos-cero-cero, dos-uno-uno, dos-dos-cero y dos-dos-uno se pueden observar claramente.La fase cúbica lipídica altamente viscosa se desintegra en partículas mediante ultrasonido. Se utilizan nanotubos de carbono de pared simple prístinos o funcionalizados de pared múltiple como estabilizantes para producir una emulsión de aceite y agua que exhibe consistencia fluida. Se requiere una relación óptima de nanotubos de carbono a lípido para obtener emulsiones homogéneas y estables.Las emulsiones con muy pocos CNT contienen grumos de lípidos. Mientras que las emulsiones con exceso de CNT contienen grumos de lípidos con CNT. Los patrones de dispersión de rayos X de ángulo pequeño confirman que la fase cúbica PN3M, exhibida también por el lípido Phytantriol a granel en exceso de agua, se mantiene en emulsiones estabilizadas con F127, así como en todas las emulsiones estabilizadas con CNT.Los estudios de dispersión estática de luz demuestran que la distribución del tamaño de cubosomas estabilizados por F127 es comparable con la distribución del tamaño de cubosomas estabilizados por CNT, y el tamaño promedio de las partículas se encuentra en el rango submicrométrico. Las bandas características G y G prima de los CNT observadas en los espectros Raman muestran un desplazamiento hacia el azul para las partículas lipídicas estabilizadas con CNT. Esto demuestra un posible recubrimiento de los CNT por moléculas lipídicas, como se representa en este diagrama esquemático.Después de ver esta revisión, debería tener una buena comprensión de cómo preparar partículas híbridas de lípidos y nanotubos de carbono, tal como se ha demostrado en unos pocos y sencillos pasos. Estas partículas lipídicas nanoestructuradas permiten el aprendizaje de moléculas funcionales dentro del autoensamblaje lipídico, así como sobre la superficie del nanotubo de carbono, lo que allana el camino para explorar nano-moléculas híbridas en terapias combinadas contra enfermedades importantes.

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Investigación

JoVE Journal

Chemistry

Química

Una técnica simple, robusta y escalable para funcionalizar y auto-ensamblan películas monocapa en nanopartículas ligando macroscópicas en soportes plantilla gratuita se describe en este protocolo.

Una técnica para funcionalizar y auto-ensamblan macroscópicas nanopartículas ligando monocapa Films en soportes de plantillas gratis

Bicapas lipídicas soportadas y partículas de membrana naturales son sistemas convenientes que pueden aproximarse a las propiedades de las membranas celulares y ser incorporadas en una gran variedad de estrategias de análisis. Aquí se demuestra un método para preparar compuestos de microarrays de soportados de lípidos de la bicapa recubiertos de SiO 2 perlas, vesículas de fosfolípidos o partículas de membrana naturales.

Formación de biomembrana Microarrays con un método basado en la Asamblea Rasero

Presentamos la síntesis de un hexayne anfifílico y su uso en la preparación de nanoláminas de carbono en la interfaz aire-agua a partir de una monocapa autoensamblada de estos precursores moleculares reactivos ricos en carbono.

Preparación de nanoláminas de carbono a temperatura ambiente

Se presenta un método para la funcionalización de nanotubos de carbono con capas de encapsulación polimérica ajustables estructuralmente y la caracterización estructural mediante dispersión de neutrones de ángulo pequeño.

Funcionalización de pared simple nanotubos de carbono con Thermo-reversibles copolímeros de bloque y Caracterización de ángulo pequeño dispersión de neutrones

Un procedimiento para la síntesis de nanotubos de carbono de la pirólisis de poliestireno injertado mediante modificación química sucesivos pasos a selectivamente introducir las cadenas del polímero en las paredes laterales y su uno mismo-montaje mediante pliegues anisotrópico es presentado.

Injerto de nanotubos de carbono pirólisis con poliestireno para permitir uno mismo-Asamblea y pliegues anisotrópico

Apoyo sólido, libre de proteína, dobles membranas de bicapa de fosfolípidos (DLBM) pueden transformarse en redes de nanotubos de lípidos complejos y dinámicos y pueden servir como modelos 2D de abajo hacia arriba del retículo endoplasmático.

Formación espontánea y cambio de redes de nanotubos lipídica Artificial como un modelo Bottom-Up de retículo endoplasmático

Este estudio describe la hidratación clásica utilizando el método de película lipídica delgada para la preparación de nanoliposomas seguido de caracterización de nanopartículas. Una proteína hidrofílica y globular de 47 kDa, la alcina, se encapsula con éxito como una estrategia para mejorar la estabilidad, evitar el aclaramiento rápido y promover la liberación controlada. El método se puede adaptar a la encapsulación de moléculas hidrofóbicas.

Preparación y caracterización de nanoliposomas para el atrapamiento de proteínas globulares hidrofílicas bioactivas

Este protocolo describe un proceso para fabricar redes de nanotubos lipídicos utilizando la motilidad de la quinesina deslizante junto con vesículas lipídicas unilamelares gigantes.

Fabricación de redes de nanotubos lipídicos multicomponente utilizando el ensayo de motilidad de quinesina deslizante

Reportamos un protocolo para producir una membrana lipídica híbrida en la interfaz agua/aire dopando la bicapa lipídica con moléculas de cobre (II) 2,9,16,23-tetra-tert-butyl-29H,31H-phthalocyanine (CuPc). La membrana lipídica híbrida resultante tiene una estructura sándwich de lípidos/CuPc/lípidos. Este protocolo también se puede aplicar a la formación de otros nanomateriales funcionales.

Autoensamble de membranas lipídicas híbridas dopadas con moléculas orgánicas hidrófobas en la interfaz agua/aire

En este manuscrito, demostramos las técnicas experimentales para encapsular el citoesqueleto de actina F en vesículas lipídicas unilamelares gigantes (también llamadas liposomas), y el método para formar una capa de actina F que imita la corteza en la valva interna de la membrana liposómica.

In vitro Reconstitución del citoesqueleto de actina dentro de vesículas unilamelares gigantes

Se demuestra un protocolo detallado para sintetizar nanopartículas lipídicas (LNPs) utilizando tecnologías de mezcladores de chorro de impacto confinado (CIJ), incluyendo un CIJ de dos chorros y un mezclador de vórtice de entrada múltiple de cuatro chorros (μMIVM). Los mezcladores CIJ generan entornos de micromezcla turbulentos y reproducibles, lo que da como resultado la producción de LNP monodispersos.

Síntesis de nanopartículas lipídicas por flujo turbulento en mezcladores de chorro de impacto confinados

Aprende a preparar partículas híbridas nanostructuradas usando nanotubos de carbono y autoensamblajes lipídicos. Este método simple estabiliza emulsiones aceite-agua con nanotubos de carbono, reduciendo su toxicidad y permitiendo aplicaciones biomédicas como sistemas de liberación de fármacos.

Preparación fácil del ensamblado autónomos Internamente Lípidos Las partículas estabilizadas por nanotubos de carbono

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