Name: Propiedades Electroactivos Polymer Nanopartículas Exponer fototérmica (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-01-08T14:00:01.000+00:00
Duration: 10 min 16 s
Description: Aprende a sintetizar nanopartículas de polímeros conductores con propiedades fototérmicas para terapia contra el cáncer. Este método evalúa su citotoxicidad y potencial en tratamientos no invasivos.

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Este trabajo fue financiado en parte por el Fondo de Texas Emerging Technology (inicio a la tuberculosis), el Programa de Mejora de Texas State University Research, el Texas State University Doctorado Becas de Investigación (al TC), la Asociación de la NSF para la Investigación y Educación en Materiales (PREM, DMR-1205670), la Fundación Welch (AI-0045), y los Institutos Nacionales de Salud (R01CA032132).

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Los autores no tienen nada que revelar.

En este trabajo, los PN de polímeros electroactivos se han sintetizado como agentes potenciales de PTT para el tratamiento del cáncer. La preparación de los NPs se describe, a partir de la síntesis de los monómeros seguido por polimerización en emulsión. Mientras que la preparación de NPs utilizando polímeros electroactivos tales como EDOT y pirrol se ha descrito antes, este documento describe la preparación de NPs poliméricos a partir de monómeros de conjugación extendidos únicos, lo que demuestra que este proceso pued...

Polímeros electroactivos cambian sus propiedades (color, conductividad, reactividad, volumen, etc.) en presencia de un campo eléctrico. Los tiempos de conmutación rápidos, tunability, la durabilidad, y las características de peso ligero de polímeros electroactivos han dado lugar a muchas aplicaciones propuestas, incluida la energía alternativa, sensores, Electrochromics, y dispositivos biomédicos. Polímeros electroactivos son potencialmente útiles como, baterías y condensadores electrodos ligeros flexibles. 1 Aplicaciones de polímeros electroactivos en dispositivos electrocrómicos incluyen sistemas de reducción de deslumbramiento para edificios y automóviles, gafas de sol, gafas de protección, dispositivos de almacenamiento ópticos y textiles inteligentes. 2.5 ventanas inteligentes pueden reducir los requerimientos de energía mediante el bloqueo de determinadas longitudes de onda de la luz a la carta y la protección de los interiores de las casas y automóviles. Textiles inteligentes pueden ser utilizados en la ropa para ayudar a proteger contra la radiación UV. 6 polímeros electroactivos tienen als,o comenzado a ser utilizado en dispositivos médicos. Entre los polímeros electroactivos utilizados en dispositivos biomédicos, polipirrol (PPy), polianilina (PANI), y poli (3,4-etilenodioxitiofeno) (PEDOT) se encuentran entre los más comunes. Por ejemplo, estos tipos de polímeros se utilizan comúnmente como transductores en dispositivos biosensores 7 Aplicaciones en la entrega terapéutico también se han mostrado prometedores.; estudios han demostrado la liberación de los fármacos y proteínas terapéuticas de los dispositivos preparados a partir de polímeros electroactivos 8-12. Más recientemente, polímeros electroactivos se han utilizado como agentes terapéuticos en la terapia fototérmica 13-15. En la terapia fototérmica, agentes fototérmicos deben absorber la luz en el Cercano infrarrojo de (NIR) región (~ de 700-900 nm), también conocida como la ventana terapéutica, donde la luz tiene la profundidad máxima de penetración en el tejido, típicamente de hasta 1 cm. 16,17 En este rango, cromóforos biológicos tales como la hemoglobina , la hemoglobina oxigenada, lípidos y agua tienen poco que-noabsorbancia, que permite que la luz penetre fácilmente. Cuando los agentes fototérmicos absorben la luz en esta ventana terapéutica, la foto energético se convierte en energía fototérmica. Irvin y colaboradores han informado anteriormente alcoxi-monómeros sustituidos de benceno bis-Edot que se sintetizaron usando un acoplamiento de Negishi. 18 de acoplamiento de Negishi es un método preferido para la formación de enlaces carbono-carbono. Este proceso tiene muchas ventajas, incluyendo el uso de productos intermedios organometálicos de cinc, que son menos tóxicos y tienden a tener mayor reactividad que otros compuestos organometálicos utilizados. 19,20 compuestos orgánico de zinc también son compatibles con una amplia gama de grupos funcionales en los organohaluros. 20 En el reacción de acoplamiento de Negishi, un organohaluro y organometálico están acoplados mediante el uso de un catalizador de paladio (0) catalizador. 20 En el trabajo presentado en el presente documento, este método de acoplamiento cruzado se utiliza en la síntesis de 1,4-dialcoxi-2,5-bis ( 3,4-ethylenedioxythienyl) benzemonómeros ne (2 Bedot-B (OR)). Estos monómeros pueden ser fácilmente polimerizan electroquímicamente o químicamente para producir polímeros que son candidatos prometedores para su uso en aplicaciones biomédicas. Los métodos convencionales para la preparación de suspensiones poliméricas coloidales en soluciones acuosas para aplicaciones biomédicas implican típicamente la disolución de polímeros a granel seguido por nanoprecipitation o emulsión técnicas de evaporación de disolvente. 21,22 A fin de producir NPs de poli (Bedot-B (OR) 2) , un enfoque de abajo hacia arriba se demuestra aquí, donde los PN se sintetizan a través de polimerización en emulsión situ. La polimerización en emulsión es un proceso que es fácilmente escalable y es un método relativamente rápido para la preparación de NP. 22 Los estudios que utilizan la polimerización en emulsión para producir NPs de otros polímeros electroactivos se han reportado para PPy y PEDOT. 15,23,24 PEDOT NPs, por ejemplo, se han preparado utilizando emulsión de aerosol polymerization. 24 Este método es difícil de reproducir, y por lo general produce, partículas de tamaño micrométrico más grandes. El protocolo se describe en este artículo explora el uso de un método de la gota-sonicación para preparar de forma reproducible 100 nm PN polímero. En este protocolo, los polímeros electroactivos adaptados para absorber la luz en la región NIR similar al poli informó anteriormente (Bedot-B (OR) 2) se sintetizan y caracterizado para demostrar su potencial en dispositivos electrocrómicos y como agentes de PTT. En primer lugar, se describe el protocolo para la síntesis de los monómeros a través de acoplamiento de Negishi. Los monómeros se caracterizan usando espectroscopía de RMN y UV-Vis-NIR. También se describe la preparación de suspensiones coloidales NP a través de polimerización en emulsión oxidativo en medios acuosos. El procedimiento se basa en un proceso de polimerización en emulsión de dos etapas descrito previamente por Han et al. Que se aplica a los diferentes monómeros. Un sistema de dos tensioactivo esutilizado para controlar el monodispersidad NP. Un ensayo de viabilidad celular se utiliza para evaluar citocompatibilidad de los NPs. Por último, el potencial de estas NPs para actuar como transductores de PTT se demuestra por la irradiación con un láser NIR.

<table><tbody><tr><td>Electrodo de trabajo de platino de 2 mm de diámetro</td><td>CH Instruments</td><td>CH102</td><td>Pulido con papel de lija muy fino</td></tr><tr><td>3,4-etilendioxitiofeno</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>483028</td><td>Purificado por destilación al vacío</td></tr><tr><td>Bromuro de 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazolio (MTT) 98%</td><td>Alfa Aesar</td><td>L11939</td><td></td></tr><tr><td>505 Desmembrador sónico</td><td>Fisher Scientific&trade; &nbsp;</td><td>FB505110</td><td>punta de 1/8" y con una capacidad nominal de 500&nbsp; vatios</td></tr><tr><td>Diodo láser de 808 nm</td><td>ThorLabs L808P1WJ</td><td></td><td>Con una potencia nominal de 1 W</td></tr><tr><td>Acetonitrilo anhidro 99%</td><td>Acros</td><td>61022-0010</td><td></td></tr><tr><td>Avanti J-26 XPI</td><td>Beckman Coulter</td><td>393127</td><td></td></tr><tr><td>Bromohexano 98%</td><td>MP Biomédica</td><td>202323</td><td></td></tr><tr><td>Diálisis (100.000) MWCO</td><td>SpectrumLabs</td><td>G235071</td><td></td></tr><tr><td>Dimetilsulfóxido 99% (DMSO)</td><td>BDH</td><td>BDH1115</td><td></td></tr><tr><td>Dimetilformamida anhidra (DMF) 99%</td><td>Acros</td><td>326870010</td><td></td></tr><tr><td>Dodecilbencenosulfonato (DBSA)&nbsp;</td><td>TCI</td><td>D0989</td><td></td></tr><tr><td>Dulbecco' s medio de águila modificado (DMEM)&nbsp;</td><td>Corning</td><td>10-013 CV</td><td></td></tr><tr><td>EMS 150 TES recubridor por pulverización catódica</td><td>Ciencias de la</td><td></td><td></td>Microscopía Electrónica</tr><tr><td>Etanol (EtOH) 100%</td><td>BDH</td><td>BDH1156</td><td></td></tr><tr><td>4-bromobutirato de etilo (98%)</td><td>Acros</td><td>173551000</td><td></td></tr><tr><td>Acetato de etilo 99%</td><td>Fisher</td><td>UN1173</td><td></td></tr><tr><td>Suero fetal bovino (FBS)</td><td>Corning</td><td>35-010-CV</td><td></td></tr><tr><td>Helios NanoLab 400</td><td>FEI</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Hexano</td><td>Fisher</td><td>H306-4</td><td></td></tr><tr><td>Ácido clorhídrico (HCl)</td><td>Fisher</td><td>A142-212</td><td></td></tr><tr><td>Hidroquinona 99.5%</td><td>Acros</td><td>120915000</td><td></td></tr><tr><td>Hidrozina anhidra 98%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>215155</td><td></td></tr><tr><td>Óxido de indio y estaño (ITO) galss recubierto Delta</td><td>Technologies</td><td>CG-41IN-CUV</td><td>4-8 &Omega;/sq</td></tr><tr><td>Cloruro de hierro 97% FeCl3</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>157740</td><td></td></tr><tr><td>Sulfato de magnesio (MgSO4)</td><td>Fisher</td><td>593295</td><td>Secado a 100 &#176; C</td></tr><tr><td>SKOV-3</td><td>ATCC</td><td>HTB-26</td><td></td></tr><tr><td>Metanol</td><td>BDH</td><td>BHD1135</td><td></td></tr><tr><td>n-Butlitio (2,5 M)&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>230707</td><td></td></tr><tr><td>Poli(estirenosulfonato-ácido co-málico) (PSS-co-MA) 20.000 MW</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>434566</td><td></td></tr><tr><td>Carbonato de potasio</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>209619</td><td>secado a 100 &#176; C</td></tr><tr><td>Hidróxido de potasio</td><td>Alfa Aesar</td><td>A18854</td><td></td></tr><tr><td>Yoduro de potasio</td><td>Fisher</td><td>P410-100</td><td></td></tr><tr><td>RO-5 placa de agitación</td><td>Cámara IR IKA-Werke</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SC4000 Lector híbrido</td><td>FLIR</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Synergy H4 Biotek</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Perclorato de tetrabutilamonio (TBAP) 99%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>3579274</td><td>Purificado por recristalización en acetato de etilo</td></tr><tr><td>Tetrahidrofurano anhidro (THF) 99%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>401757</td><td></td></tr><tr><td>tetrakis (trifenilfosfina) paladio(0)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>216666</td><td>Termomezclador sensible a la humedad</td></tr><tr><td></td><td>Eppendorf</td><td></td><td></td></tr><tr><td>USB potenciostato/galvanostato</td><td>WaveNow</td><td>AFTP1</td><td></td></tr><tr><td>Zetasizer Nano Zs</td> Arreglo óptico <td>de Malvern</td><td></td><td>175&#176;</td></tr><tr><td>Cloruro de zinc (1 M) ZnCl2</td><td>Acros</td><td>370057000</td><td></td></tr></tbody></table>

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Electroactive Polymer Nanoparticles Exhibiting Photothermal Properties

Se demuestra un método para la síntesis de polímeros electroactivos, comenzando con la síntesis de monómeros de conjugación extendida utilizando un proceso de tres pasos que termina con el acoplamiento de Negishi. El acoplamiento Negishi es un proceso de acoplamiento cruzado en el que primero se litia un precursor químico, seguido de la transmetalación con ZnCl2. El compuesto organozinc resultante se puede acoplar a un precursor aromático dibromado para dar el monómero conjugado. Las películas poliméricas se pueden preparar mediante electropolimerización del monómero y caracterizarse mediante voltamperometría cíclica y espectroscopía ultravioleta-visible-infrarrojo cercano (UV-Vis-NIR). Las nanopartículas (NPs) se preparan mediante la polimerización en emulsión del monómero utilizando un sistema de dos surfactantes para producir una dispersión acuosa de las NPs poliméricas. Las NP se caracterizan mediante dispersión dinámica de la luz, microscopía electrónica y espectroscopía UV-Vis-NIR. La citocompatibilidad de las NPs se investiga mediante el ensayo de viabilidad celular. Finalmente, las suspensiones de NP se irradian con un láser NIR para determinar su eficacia como materiales potenciales para la terapia fototérmica (PTT).

El protocolo de reacción produciendo M1 y M2 se muestra en la Figura 1. Los monómeros se pueden caracterizar por 1 H y 13 C RMN espectroscopía, punto de fusión, y análisis elemental. El espectro de RMN 1H proporciona información sobre la conectividad de los átomos y sus entornos electrónicos; por lo tanto, se utiliza de manera rutinaria para verificar que las reacciones se han completado con éxito. Reacciones de acoplamie...

Se presenta un protocolo para la síntesis y preparación de nanopartículas compuestas por polímeros electroactivos.

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

El objetivo general de este protocolo es preparar nanopartículas de polímeros conductores que exhiban propiedades fototérmicas y evaluar su citotoxicidad. Las nanopartículas de polímeros conductores son agentes ideales para la terapia fototérmica porque absorben la luz en el rango del infrarrojo cercano y la convierten en calor para matar las células cancerosas. La principal ventaja de los agentes de fototerapia polimérica es que se pueden adaptar para ajustar sus propiedades de absorción mediante la compatibilidad y la capacidad de dirigirse al tumor para permitir una terapia oncológica localizada no invasiva y eficaz.Los polímeros que estamos utilizando para la terapia fototérmica también se pueden utilizar para aplicaciones de energía alternativa, sensores y electrocrómicos. Las personas nuevas en este método pueden tener dificultades porque la reacción es sensible a la humedad. Es esencial una buena comprensión de las técnicas de síntesis sin aire.La demostración visual de los ensayos de cultivo celular es fundamental, ya que las técnicas estériles son difíciles de dominar. Todos los ensayos de juego multirrol requieren precisión y consistencia para lograr resultados adecuados.

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Research

Investigación

JoVE Journal

Engineering

Ingeniería

Desarrollamos nuevos nanovesículas multifuncionales intrínsecas llamados porphysomes, que tienen la estructura dependiente de fluorescencia propiedades fototérmicos únicas de auto-extinción y, por lo que funciona agentes de terapia fototérmica como potentes. Formulamos porphysomes por extrusión a alta presión y se investigó su eficacia de la terapia fototérmica en un modelo de tumor de xenotrasplante.

Un Minuto, Sub-Uno-Watt fototérmica Ablación Usando Porphysomes, Intrinsic Multifuncional nanovesículas

Este protocolo describe cómo utilizar el calentamiento transitorio asociado con la absorción óptica de nanovarillas de oro para estimular la diferenciación y la actividad del calcio intracelular en las células neuronales. Estos resultados abren potencialmente nuevas aplicaciones en prótesis neurales y estudios fundamentales en neurociencia.

Oro nanorod asistida estimulación óptica de las células neuronales

Las moléculas de colorante orgánico y las nanopartículas de conversión ascendente recubiertas de ácido oleico no son solubles en agua. Este protocolo describe un método "plug and play" que permite la transferencia de moléculas de colorante orgánico y la conversión ascendente de partículas de su solvente hidrofóbico inicial a agua.

Un método &#39;Plug and Play&#39; para crear nanoconjuntos dispersables en agua que contiene un polímero anfífilo, colorantes orgánicos y conversión ascendente Nanopartículas

Este protocolo describe un método para la fabricación de nanopartículas poliméricas conductoras mezcladas con fullereno. Estas nanopartículas fueron investigadas por su uso potencial como fotosensibilizadores de próxima generación para la Terapia Fotodinámica (PDT).

Terapia fotodinámica con Blended polímero conductor / Fullerene nanopartículas fotosensibilizadores

Se describe un método para la estimulación de la actividad eléctrica de cultivos celulares in vitro con luz visible, basado en el uso de polímeros semiconductores orgánicos.

Control óptico de células vivas Actividad Eléctrica por conjugadas Polímeros

Describimos la síntesis y las propiedades de las nanopartículas multifuncionales de Fe2O3-Au producidas por un enfoque químico húmedo e investigamos sus propiedades fototérmicas utilizando irradiación láser. Las nanopartículas compuestas de Fe2O3-Au conservan las propiedades de ambos materiales, creando una estructura multifuncional con excelentes propiedades magnéticas y plasmónicas.

Multifuncional híbrido Fe<sub&gt; 2</sub&gt; O<sub&gt; 3</sub&gt; -Au Nanopartículas para la calefacción eficiente plasmónicas

Este manuscrito describe la preparación de microgeles magnéticos y termosensibles a través de una emulsión inducida por temperatura sin reacción química. Estos microgeles sensibles se sintetizaron mezclando nanopartículas de poli ( N- isopropilacrilamida) (PNIPAAm), polietilenimina (PEI) y Fe 3 O 4 -NH 2 para el uso potencial en liberación de fármaco activada magnéticamente y térmicamente.

Poliuretano Magnético y Térmico<emN</em&gt; -isopropilacrilamida) para liberación controlada magnéticamente

Aquí se presenta un protocolo para la fabricación de microburbujas con capa de nanopartículas (NSM) de óxido de hierro a través del autoensamblaje, sinergizando la capacidad de respuesta magnética, acústica y óptica en una plataforma nanoterapéutica para la hipertermia magnética y la terapia de combinación fototérmica contra el cáncer.

Microburbujas magnéticas, acústicas y ópticas de triple respuesta para la hipertermia magnética y la terapia combinada de cáncer potototérmico

Se presenta un protocolo para la síntesis de nanomateriales luminiscentes persistentes (PLNP) y sus posibles aplicaciones en pantallas regrabables y procesamiento artístico utilizando el efecto de resplandor posterior bajo irradiación de luz ultravioleta (365 nm).

Síntesis de nanopartículas luminiscentes persistentes para pantallas regrabables y aplicaciones de iluminación

Este artículo describe una técnica simple para recubrir nanofibras PAN electrohiladas con polímeros electroactivos utilizando deposición de vapor. Se investigaron los efectos del oxidante FeCl₃ en la deposición de recubrimientos de poli(3,4-etilendioxitiofeno) en PAN para comprender y optimizar el crecimiento del polímero, el diámetro de la fibra y la resistencia mecánica general de las esteras de nanofibras.

Deposición en fase de vapor de poli(3,4-etilendioxitiofeno) electroactivo en nanofibras de polímeros básicos electrohilados

En este artículo se presenta el protocolo para la preparación de maniquíes de tejido tumoral que replican propiedades ópticas para la terapia fototérmica plasmónica. En él se detalla la preparación de maniquíes, las evaluaciones fototérmicas y la validación del modelo numérico desarrollado basado en mediciones de temperatura fototérmica para evaluar parámetros terapéuticos, ofreciendo una alternativa ética y rentable a los estudios in vivo para las pruebas preliminares.

Terapia fototérmica plasmónica contra el cáncer: fantasmas que imitan el tejido tumoral incrustados en nanopartículas para visualizar la distribución de la temperatura fototérmica

Aprende a sintetizar nanopartículas de polímeros conductores con propiedades fototérmicas para terapia contra el cáncer. Este método evalúa su citotoxicidad y potencial en tratamientos no invasivos.

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