Name: Poliuretano Magnético y Térmico -isopropilacrilamida) para liberación controlada magnéticamente (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-07-04T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 39 s
Description: Aprende a preparar microgeles magnéticos y térmicos con PNIPAAm para liberación controlada de fármacos. Este método encapsula curcumina mediante emulsión inducida por temperatura sin reacción química.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Este trabajo contó con el apoyo financiero del Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (MOST 104-2221-E-131-010, MOST 105-2622-E-131-001-CC2) y parcialmente apoyado por el Instituto de Ciencias Atómicas y Moleculares, Academia Sínica.

1. Síntesis de nanopartículas magnéticas modificadas por superficie, dispersables en agua, Fe3O4 y Fe3O4-NH2 <ol><li> Se añaden 14,02 g de FeCl $ ₃ $ , 8,6 g de FeCl $ ₂ $ 4H $ ₂ $ O y 250 ml de agua a un vaso de precipitados de 500 ml. </li><li> Conecte el rotor y el controlador para configurar la agitación mecánica. Mezclar la solución a 300 rpm durante 30 minutos a temperatura ambiente (RT). </li><li> Añadir 25 ml de hidróxido de amonio (33%) a la solución a TA y mantener la agitación (300 rpm) durante 30 min. Mantenga el vaso abierto. PRECAUCIÓN: El hidróxido de amonio puede causar irritación en la nariz si se inhala. Este paso debe realizarse dentro de una campana extractora apropiada. </li><li> Para recoger los óxidos magnéticos de hierro (Fe 3 O 4 ), retirar la agitación mecánica. Ponga un imán debajo del vaso para recoger las partículas negras. <ol><li> Después de precipitar completamente las nanopartículas de Fe $ ₃ $ O $ , retire cuidadosamente el sobrenadante. No sacuda la bMientras se vierte el sobrenadante para evitar la pérdida de Fe $ ₃ $ O $ ₄ $. </li><li> Retire el imán y agregue 50 ml de agua dulce al vaso de precipitados. </li><li> Agitar el vaso de precipitado para volver a dispersar el Fe 3 O 4 . Repita los pasos 1.4 a 1.4.2 tres veces para purificar el Fe 3 O 4 . </li></ol></li><li> Después del último lavado, transfiera todo el Fe 3 O 4 (10 g) en una botella de vidrio de 100 ml. Añadir agua hasta que el volumen total de la disolución sea de 100 ml. Agite la botella de vidrio vigorosamente hasta que no se vean grumos. NOTA: El protocolo se puede pausar aquí. Se preparan las nanopartículas de Fe $ ₃ $ O $ ₄ $. </li><li> Modificar el Fe 3 O 4 con aminosilano (Fe 3 O 4 -NH 2 ). <ol><li> Tomar la solución de 100 ml de la etapa 1.5 y transferirla a un vaso de precipitados de 1.000 ml. Añadir 10 ml de solución de amoníaco, 90 ml de agua y 900 ml de etanol al vaso de precipitados. </li><li> Utilice una barra de agitación magnética para mezclar la solución en300 rpm. Añadir 500 μl de (3-aminopropil) trietoxisilano (APTES) gota a gota al vaso de precipitados a TA y agitar durante otras 12 h. </li></ol></li><li> Purificar y recoger el Fe3O4 - NH2 como se describe en la sección 1.4. </li><li> Re-dispersar 1 g de Fe $ ₃ $ O $ ₄ $ -NH $ ₂ $ (de la etapa 1,7) en una botella de vidrio de 20 ml con 20 ml de agua. NOTA: El protocolo se puede pausar aquí. Se preparan las nanopartículas de Fe $ ₃ $ O $ ₄ $ -NH $ ₂ $. </li></ol> 2. Síntesis de Microgeles Híbridos Orgánicos-Inorgánicos por Emulsión Termoinducida <ol><li> Preparación de la solución 1-1 y 1-2 . <ol><li> Para la solución 1-1, añadir 0,25 g de PNIPAAm, 5 ml de solución de Fe3O4 (de la etapa 1,5) y 0,2 g de PEI a una botella de vidrio de 50 ml. Añadir 20 mL de agua y usar una barra de agitación magnética para agitar a 300 rpm durante 30 min. </li><li> Para la solución 1-2, repetir el paso 2.1.1, pero sustituir Fe 3 O 4 como Fe3} O $ ₄ $ -NH $ ₂ $ (de la etapa 1,8). </li></ol></li><li> Para preparar la Solución 2 , añadir 0,8 g de PEI y 18,2 ml de agua a una botella de vidrio de 50 ml. Utilizar un baño de agua para calentar la solución a 70 ° C durante 30 min. Prepare una segunda botella de la Solución 2 . </li><li> Preparación de PNIPAAm / Fe $ ₃ $ O $ ₄ $ . <ol><li> Utilizar un disruptor de células ultrasónicas para sonicar (50 w), una barra de agitación magnética para agitar (300 rpm) y un baño de agua para calentar la Solución 2 (70 ° C). </li><li> Añadir la solución 1-1 a la Solución 2 calentada, usando una jeringa de 3 ml a una velocidad de 1 ml / min. </li><li> Seguir sonando, agitando y calentando a 70 ° C durante 30 min. </li><li> Enfriar la solución a RT. Retire la solución del disruptor celular y baño de agua. </li><li> Recoja los microgeles colocando el imán cerca de la botella de vidrio. </li><li> Eliminar el sobrenadante afLos microgeles han precipitado al fondo de la botella de vidrio. </li><li> Añadir otros 25 ml de agua a la botella de vidrio y volver a dispersar los microgeles por vórtex. Esta solución es PNIPAAm / Fe $ ₃ $ O $ ₄ $. NOTA: El protocolo se puede pausar aquí. </li></ol></li><li> Preparación de PNIPAAm / Fe $ ₃ $ O $ ₄ $ -NH $ ₂ $ . <ol><li> Utilizar un disruptor de células ultrasónicas para sonicar (50 w), una barra de agitación magnética para agitar (300 rpm) y un baño de agua para calentar la Solución 2 (70 ° C). </li><li> Añada la Solución 1-2 a la Solución 2 calentada, usando una jeringa de 3 mL a una velocidad de 1 mL / min. </li><li> Seguir sonando, agitando y calentando a 70 ° C durante 30 min. </li><li> Enfriar la solución a RT. Retire la solución del disruptor celular y baño de agua. </li><li> Recoja los microgeles colocando el imán cerca de la botella de vidrio. </li><li> Una vez que los microgeles se precipitan,El sobrenadante. </li><li> Añadir otros 25 ml de agua a la botella de vidrio y volver a dispersar los microgeles por vórtex. Esta solución es PNIPAAm / Fe $ ₃ $ O $ ₄ $ -NH $ ₂ $. NOTA: El protocolo se puede pausar aquí. </li></ol></li></ol> 3. Preparación de microgeles cargados con curcumina (Cur-PNIPAAm / Fe $ ₃ $ O $ ₄ $ -NH $ ₂ $) NOTA: Estos pasos deben realizarse en la oscuridad. <ol><li> Añadir 100 mg de Cur y 20 ml de etanol a una botella de vidrio de 20 ml. </li><li> Tomar 2 mL de la solución de Cur y transferir a la solución de PNIPAAm / Fe3O4-NH2 (paso 2.4.7). Agitar a 400 rpm y RT durante la noche. </li><li> Después de agitar a 400 rpm y RT durante la noche, usar el imán para recolectar PNIPAAm / Fe3O4-NH2 como se describe en los pasos 2.4.5 y 2.4.6. </li><li> Añadir otros 25 ml de agua a la botella de vidrio y volver a dispersar los microgeles por vórtex. Esta solución es C<html> Ur-PNIPAAm / Fe $ ₃ $ O $ ₄ $ -NH $ ₂ $. </li></ol> 4. Liberación magnética de fármacos <ol><li> Transferir 10 ml de la solución Cur-PNIPAAm / Fe 3 O 4 -NH 2 y agregar 2 ml de agua a un tubo de centrifugación de 15 ml. </li><li> Coloque el tubo de centrifugación en el centro de la bobina para aplicar el HFMF 20 . Aplicar HFMF a 15 KHz durante 20 min. </li><li> Retirar 0,5 ml de la solución de HFMF y reemplazar con 0,5 ml de agua fresca cada 2 min de intervalo mientras se aplica el HFMF. </li><li> Transferir la solución retirada a la cubeta de 1 ml. </li><li> Medir la absorción de la solución extraída por UV / Vis a 482 nm 21 . </li><li> Determinar la concentración de los fármacos liberados mediante el uso de la relación de absorción y concentración de una curva de calibración estándar [ 22] . NOTA: La relación de calibración estándar es: <html> S / ftp_upload / 55648 / 55648eq1.jpg &quot;/&gt; Donde el coeficiente de correlación es 0,9993. </li></ol> 5. Caracterización de los Microgeles Magnéticos <ol><li> Analizador termogravimétrico (TGA) 23 . <ol><li> Medir la pérdida de peso de PNIPAAm / Fe 3 O 4 y PNIPAAm / Fe 3 O 4 -NH 2 frente a la temperatura bajo atmósfera de aire por TGA. <ol><li> Calentar la muestra de RT a 100 ° C y mantener a esta temperatura durante 10 minutos para eliminar la humedad. Calentar la muestra de 100 ° C a 800 ° C a una velocidad de 10 ° C / min. Pesar las muestras. </li><li> Trazar la pérdida de peso frente a la temperatura de PNIPAAm / Fe3O4 y PNIPAAm / Fe3O4-NH2. NOTA: El peso del residuo es Fe 3 O 4 o Fe 3 O 4 -NH 2 , mientras que el peso perdido es PNIPAAm. </li></ol></li></ol></li><li> FT-IR&quot;&gt; 24. <ol><li> Se seca 10 mg de muestra con 1 g de KBr a 100 ° C durante la noche. </li><li> Presionar la mezcla del paso 5.2.1 en gránulos como se describe en los siguientes pasos (5.2.2.1 - 5.2.2.5): <ol><li> Moler los materiales de la etapa 5.2.1 en un polvo fino usando un mortero y un mortero. </li><li> Coloque el aparato ensamblado (mortero y mazo) en la prensa de pellets. Alinee el aparato exactamente en el centro de la prensa. </li><li> Bombee la prensa hasta que se alcance una presión de 20.000 psi. Deje que el pellet se sienta a esa presión durante 5 min. PRECAUCIÓN: Alinee el aparato en el medio exacto de la prensa, de lo contrario la muestra se dispersará del mortero y causará lesiones debido a la exposición. </li><li> Retire la boquilla que contiene el pellet y el pistón de la prensa. </li><li> Gírelo al revés y bombee el pistón para forzar el gránulo. </li></ol></li><li> Registrar los espectros de absorción FT-IR de las muestras por FT-IR a frecuencias que van desde 400 hasta 4.000 cm -1 </Sup&gt; 4 cm -1 de resolución 24 . </li></ol></li><li> Observaciones morfológicas por TEM 25 . <ol><li> Se deja caer la solución de muestra sobre una rejilla de cobre revestida con un colodión y luego se seca a RT o en un horno a 70ºC durante la noche. </li><li> Tome imágenes TEM. NOTA: Los fuertes haces de electrones pueden dañar las muestras. Por lo tanto, las imágenes TEM deben tomarse lo más rápido posible. </li></ol></li><li> Capacidad de dispersión acuosa de polímeros y microgeles. <ol><li> Para preparar la solución de PNIPAAm, añada 7 mg de PNIPAAm y 7 ml de agua a una botella de vidrio de 7 ml. Utilice un vórtice para mezclar la solución hasta que no haya agregados. </li><li> Para preparar la solución de PNIPAAm / Fe $ ₃ $ O $ ₄ $ -NH $ ₂ $, transfiera 0,7 ml de solución de PNIPAAm / Fe $ ₃ $ O $ ₄ $ -NH $ ₂ $ (etapa 2.4.7) a una botella de vidrio de 7 ml y añada 6,3 ml de agua. Utilice un vórtice para mezclar la solución hasta que no haya precipitación. </li><li> Preparar Cur-PNIPAAM / Fe $ ₃ $ O $ ₄ $ -NH $ ₂ $, transferir 0,7 ml de solución Cur-PNIPAAm / Fe $ ₃ $ O $ ₄ $ -NH $ ₂ $ (etapa 3,4) a una botella de vidrio de 7 ml y agregar 6,3 ml de agua. Utilice un vórtice para mezclar la solución hasta que no haya precipitación. </li><li> Tome una fotografía de las soluciones (pasos 5.4.1 - 5.4.3) usando una cámara digital. </li><li> Coloque las soluciones en un horno y ajuste la temperatura a 70 ° C. Espere 2 h hasta el equilibrio. </li><li> Tome otra foto de las soluciones. Para mantener la temperatura, tome la foto en 1 minuto. Evite sacudir la botella de vidrio ya que esto puede volver a dispersar las precipitaciones. </li></ol></li><li> Para la recolección magnética de microgeles, coloque el imán fuerte cerca de la solución Cur-PNIPAAm / Fe3O4-NH2 (paso 5.4.3). Espere hasta que los microgeles estén completamente recogidos, luego tome una foto. <ol><li> Retire el imán y agite la solución de microgel hasta que esté completamente dispersa. Toma otra foto. &lt;Li </ol></li></ol>

<ol><li>Hennink, W. E., van Nostrum, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+crosslinking+methods+to+design+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Drug+Deliv+Rev%22%5BJournal%5D)">Novel crosslinking methods to design hydrogels.</a> Adv Drug Deliv Rev. 64, 223-236 (2012).</li>
<li>Ma, L., Liu, M., Liu, H., Chen, J., Cui, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+cytotoxicity+and+drug+release+properties+of+pH-+and+temperature-sensitive+core-shell+hydrogel+microspheres%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Pharm%22%5BJournal%5D)">In vitro cytotoxicity and drug release properties of pH- and temperature-sensitive core-shell hydrogel microspheres.</a> Int J Pharm. 385 (1-2), 86-91 (2010).</li>
<li>Dong, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Incorporation+of+Gold+Nanoparticles+Within+Thermoresponsive+Microgel+Particles%3A+Effect+of+Crosslinking+Density%5BTitle%5D)+AND+%22J+Nanosci+Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Incorporation of Gold Nanoparticles Within Thermoresponsive Microgel Particles: Effect of Crosslinking Density.</a> J Nanosci Nanotechnol. 8 (12), 6283-6289 (2008).</li>
<li>Sun, G., Zhang, X. Z., Chu, C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+the+molecular+weight+of+polyethylene+glycol+%28PEG%29+on+the+properties+of+chitosan-PEG-poly%28N-isopropylacrylamide%29+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mater+Sci+Mater+Med%22%5BJournal%5D)">Effect of the molecular weight of polyethylene glycol (PEG) on the properties of chitosan-PEG-poly(N-isopropylacrylamide) hydrogels.</a> J Mater Sci Mater Med. 19 (8), 2865-2872 (2008).</li>
<li>Sun, Y. -M., Yu, C. -W., Liang, H. -C., Chen, J. -P. <a target="_blank" href="http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/01932699908943827">Temperature-Sensitive Latex Particles for Immobilization of α-Amylase.</a> Journal of Dispersion Science and Technology. 20 (3), 907-920 (1999).</li>
<li>Chiang, P. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermosensitive+hydrogel+from+oligopeptide-containing+amphiphilic+block+copolymer%3A+effect+of+peptide+functional+group+on+self-assembly+and+gelation+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Thermosensitive hydrogel from oligopeptide-containing amphiphilic block copolymer: effect of peptide functional group on self-assembly and gelation behavior.</a> Langmuir. 29 (51), 15981-15991 (2013).</li>
<li>Okuzaki, H., Kobayashi, K., Yan, H. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/231706039_Thermo-Responsive_Nanofiber_Mats">Thermo-Responsive Nanofiber Mats.</a> Macromolecules. 42 (16), 5916-5918 (2009).</li>
<li>Singh, N. K., Lee, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+situ+gelling+pH-+and+temperature-sensitive+biodegradable+block+copolymer+hydrogels+for+drug+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22J+Control+Release%22%5BJournal%5D)">In situ gelling pH- and temperature-sensitive biodegradable block copolymer hydrogels for drug delivery.</a> J Control Release. 193, 214-227 (2014).</li>
<li>Strehin, I., Nahas, Z., Arora, K., Nguyen, T., Elisseeff, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+versatile+pH+sensitive+chondroitin+sulfate-PEG+tissue+adhesive+and+hydrogel%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">A versatile pH sensitive chondroitin sulfate-PEG tissue adhesive and hydrogel.</a> Biomaterials. 31 (10), 2788-2797 (2010).</li>
<li>Gil, E., Hudson, S. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/216267753_Stimuli-Reponsive_Polymers_and_Their_Bioconjugates">Stimuli-reponsive polymers and their bioconjugates.</a> Prog Polym Sci. 29 (12), 1173-1222 (2004).</li>
<li>Hubbell, J. A. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/016836599500162X">Hydrogel systems for barriers and local drug delivery in the control of wound healing.</a> J Control Release. 39 (2-3), 305-313 (1996).</li>
<li>Rapoport, N. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079670007000640">Physical stimuli-responsive polymeric micelles for anti-cancer drug delivery.</a> Prog Polym Sci. 32 (8-9), 962-990 (2007).</li>
<li>Heskins, M., Guillet, J. E. <a target="_blank" href="http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/10601326808051910">Solution Properties of Poly(N-isopropylacrylamide).</a> J Polym Sci A Polym Chem. 2 (8-9), 1441-1455 (1968).</li>
<li>Chuang, C. -Y., Don, T. -M., Chiu, W. -Y. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pola.23369/abstract">Synthesis and properties of chitosan-based thermo- and pH-responsive nanoparticles and application in drug release.</a> J Polym Sci A Polym Chem. 47 (11), 2798-2810 (2009).</li>
<li>Lee, C. -F., Lin, C. -C., Chiu, W. -Y. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pola.22887/abstract">Thermosensitive and control release behavior of poly (N-isopropylacrylamide-co-acrylic acid) latex particles.</a> J Polym Sci A Polym Chem. 46 (17), 5734-5741 (2008).</li>
<li>Lee, C. -F., Wen, C. -J., Lin, C. -L., Chiu, W. -Y. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pola.20085/abstract">Morphology and temperature responsiveness-swelling relationship of poly(N-isopropylamide-chitosan) copolymers and their application to drug release.</a> J Polym Sci A Polym Chem. 42 (12), 3029-3037 (2004).</li>
<li>Lin, C. L., Chiu, W. Y., Lee, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+thermoresponsive+core-shell+copolymer+latex+with+potential+use+in+drug+targeting%5BTitle%5D)+AND+%22J+Colloid+Interface+Sci%22%5BJournal%5D)">Preparation of thermoresponsive core-shell copolymer latex with potential use in drug targeting.</a> J Colloid Interface Sci. 290 (2), 397-405 (2005).</li>
<li>Ma, T., et al. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s00396-016-3880-0">A novel method to in situ synthesis of magnetic poly(N-isopropylacrylamide-co-acrylic acid) nanogels.</a> Colloid Polym Sci. 294 (8), 1251-1257 (2016).</li>
<li>Du, G. H., Liu, Z. L., Xia, X., Chu, Q., Zhang, S. M. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s10971-006-7780-5">Characterization and application of Fe3O4/SiO2 nanocomposites.</a> Journal of Sol-Gel Science and Technology. 39 (3), 285-291 (2006).</li>
<li>Moroz, P., Jones, S. K., Gray, B. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetically+mediated+hyperthermia%3A+current+status+and+future+directions%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Hyperthermia%22%5BJournal%5D)">Magnetically mediated hyperthermia: current status and future directions.</a> International Journal of Hyperthermia. 18 (4), 267-284 (2002).</li>
<li>Silva-Buzanello, R. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Validation+of+an+Ultraviolet-visible+%28UV-Vis%29+technique+for+the+quantitative+determination+of+curcumin+in+poly%28l-lactic+acid%29+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Validation of an Ultraviolet-visible (UV-Vis) technique for the quantitative determination of curcumin in poly(l-lactic acid) nanoparticles.</a> Food Chemistry. 172, 99-104 (2015).</li>
<li>Kim, H. J., Jang, Y. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+analysis+of+curcumin+in+turmeric+by+DART-MS%5BTitle%5D)+AND+%22Phytochemical+Analysis%22%5BJournal%5D)">Direct analysis of curcumin in turmeric by DART-MS.</a> Phytochemical Analysis. 20 (5), 372-377 (2009).</li>
<li>Horowitz, H. H., Metzger, G. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ac60203a013">A new analysis of thermogravimetric traces.</a> Analytical Chemistry. 35 (10), 1464-1468 (1963).</li>
<li>Smith, B. C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSmith%2C+BC+%22Fourier+transform+infrared+spectroscopy%22">Fourier transform infrared spectroscopy</a>. , CRC. Boca Raton, FL. (1996).</li>
<li>Williams, D. B., Carter, C. B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWilliams%2C+DB+%22Transmission+Electron+Microscopy%3A+A+Textbook+for+Materials+Science%22">Transmission Electron Microscopy: A Textbook for Materials Science</a>. , Springer. 3-17 (1996).</li>
<li>Xie, Y., Sougrat, R., Nunes, S. P. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/app.41368/abstract">Synthesis and characterization of polystyrene coated iron oxide nanoparticles and asymmetric assemblies by phase inversion.</a> Journal of Applied Polymer Science. 132 (5), (2015).</li>
</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

Los pasos más importantes de la preparación se encuentran en la sección de protocolo 2, para la síntesis de los microgeles magnéticos por emulsión termo-inducida. Como se muestra en la Figura 2 (imágenes TEM), la estructura esférica de microgeles podría mantenerse a RT (inferior a la LCST) debido a la reticulación física resultante de la fuerte unión H entre PNIPAAm (grupos amida), PEI (grupos amina) Y Fe $ ₃ $ O $ ₄ $ -NH $ ₂ $ (grupos amina). Basándose en ...

Los hidrogeles son redes poliméricas tridimensionales (3D) que no pueden disolverse pero que pueden hincharse en soluciones acuosas 1 . Las redes poliméricas tienen dominios hidrófilos (que pueden hidratarse para proporcionar la estructura del hidrogel), y una conformación reticulada (que puede impedir el colapso de la red). Se han investigado diversos métodos para la preparación de hidrogeles, tales como polimerización en emulsión, copolimerización aniónica, reticulación de cadenas poliméricas vecinas y polimerización inversa en microemulsión 2 . Se introducen entrecruzamientos físicos y químicos a través de estos métodos para obtener hidrogeles estructuralmente estables 1 , 3 . La reticulación química requiere normalmente la participación del agente de reticulación, que conecta el esqueleto o la cadena lateral de los polímeros. En comparación con el reticulado químico, la reticulación física es una mejor opción para fabricar<html> Debido a la evitación de un agente reticulante, ya que estos agentes son a menudo tóxicos para aplicaciones prácticas 4 . Se han investigado varios enfoques para sintetizar hidrogeles físicamente reticulados, como reticulación con interacción iónica, cristalización, unión entre bloques anfifílicos o injertos en las cadenas poliméricas, y enlaces de hidrógeno 4 , 5 , 6 , 7 . Los polímeros sensibles a los estímulos, que pueden experimentar cambios de propiedades conformacionales, químicos o físicos en respuesta a diferentes condiciones ambientales (temperatura, pH, luz, fuerza iónica y campo magnético), han atraído recientemente la atención como una plataforma potencial para sistemas de liberación controlada , La administración de fármacos y la terapia contra el cáncer 8 , 9 ,El PNIPAAm es un polímero térmicamente sensible, que contiene grupos amida hidrófilos y grupos isopropilo hidrófobos, y tiene una temperatura crítica más baja de la solución (LCST) 13. La unión de hidrógeno entre grupos amida y moléculas de agua proporciona la dispersidad de PNIPAAm en solución acuosa a bajas temperaturas (por debajo de la LCST), mientras que el enlace de hidrógeno entre cadenas poliméricas se produce a altas temperaturas (por encima de la LCST) Moléculas de modo que la red de polímero se derrumba.En relación con esta propiedad única, se han publicado muchos informes para preparar hidrogeles auto-ensamblados disparados por temperatura, ajustando la relación hidrofóbica e hidrófila de la longitud de la cadena polimérica, tal como copolimerización, Modificación en cadena para los farmacéuticosCal plataformas 14 , 15 , 16 , 17 . Los materiales magnéticos como el hierro, el cobalto y el níquel también han recibido mayor atención durante las últimas décadas para las aplicaciones bioquímicas [ 18] . Entre estos candidatos, el óxido de hierro es el más utilizado debido a su estabilidad y baja toxicidad. Los óxidos de hierro nanométricos responden instantáneamente al campo magnético y se comportan como átomos superparamagnéticos. Sin embargo, estas pequeñas partículas se agregan fácilmente; Esto reduce la energía superficial, y por lo tanto pierden su dispersidad. Con el fin de mejorar la dispersión en agua, el injerto o el recubrimiento para proteger la capa se aplican comúnmente no sólo para separar cada partícula individual de estabilidad, sino también para funcionalizar aún más el sitio de reacción 19 . Aquí, hemos fabricado magnético PNIPAAm basado en microGeles para servir como portadores de fármacos para sistemas de liberación controlada. El proceso de síntesis se describe y se muestra en la Figura 1 . En lugar de copolimerización complicada y reticulación química, se empleó la nueva emulsión inducida por temperatura de PNIPAAm seguida de reticulación física para obtener los microgeles sin agentes tensioactivos o reticulantes adicionales. Esto simplificó la síntesis y evitó toxicidad indeseada. Dentro de un protocolo de preparación tan simple, los microgeles as-sintetizados ofrecieron dispersidad de agua tanto para las nanopartículas magnéticas de óxido de hierro como para el fármaco hidrofóbico anticanceroso, la curcumina. FT-IR, TEM y la obtención de imágenes proporcionaron evidencia de dispersión y encapsulación. Debido al Fe 3 O 4 -NH 2 incrustado, los microgeles magnéticos mostraron potencial para servir como microdispositivos para liberación controlada bajo HFMF.

<table><tbody><tr><td>Poli(N-isopropilacrilamida)</td><td>Polyscience, Inc</td><td>21458-10</td><td>Mw ~40,000</td></tr><tr><td>(3-aminopropil)trimetoxisilano</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>440140</td><td>> 99 %</td></tr><tr><td>Cloruro de hierro (II) tetrahidratado</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>44939</td><td>99%</td></tr><tr><td>Cloruro de hierro (III)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>157740</td><td>97%</td></tr><tr><td>Curcumina</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td>00280590</tr><tr><td>Hidróxido de amoníaco</td><td>Fisher Chemical</td><td>A/3240/PB15</td><td>35%</td></tr><tr><td>Solución salina tamponada con fosfato</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>806552</td><td>pH 7,4, líquido, filtrado estéril</td></tr><tr><td>Polietilenimina (PEI)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P3143</td><td>50 % (p/v) en agua</td></tr><tr><td>Campo magnético de alta frecuencia (HFMF)</td><td>Lantech Industrial Co., Ltd.,Taiwán</td><td>LT-15-80</td><td>15 kV, 50&ndash; </td></tr><tr><td>Espectrofotometría ultravioleta-visible</td> de 100 kHz <td>Thermo Scientific Co.</td><td>Microscopía electrónica de</td><td></td></tr><tr><td>transmisión (TEM) de Genesys</td>: <td>JEM-2100</td><td>JEOL</td><td></td></tr><tr><td>Espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR)</td><td>PerkinElmer</td><td>Spectrum 100</td><td></td></tr><tr><td>Analizador termogravimétrico</td><td>PerkinElmer</td><td>Pyris 1</td><td></td></tr><tr><td>Disruptor celular ultrasónico</td><td>Hielscher Ultrasonics</td><td>UP50H</td><td></td></tr></tbody></table>

poliuretano magnético y térmico<emn</em&gt; -isopropilacrilamida) para liberación controlada magnéticamente

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

Se diseñaron y fabricaron para la liberación activada magnéticamente los microgeles de poli ( N- isopropilacrilamida) sensiblemente magnéticamente y térmicamente sensibles (PNIPAAm) / Fe3O4 - NH2 con la curcumina anticancerosa encapsulada (Cur). Los microgeles magnéticos basados ​​en PNIPAAm con una estructura esférica se produjeron mediante una emulsión inducida por temperatura seguida de reticulación física mezclando PNIPAAm, polietilenimina (PEI) y nanopartículas magnéticas de Fe3O4 - NH2. Debido a su dispersidad, las nanopartículas de Fe3O4 - NH2 fueron incrustadas dentro de la matriz polimérica. Los grupos amina expuestos en la superficie de Fe3O4 - NH2 y PEI soportaron la estructura esférica por reticulación física con los grupos amida del PNIPAAm. El fármaco anticanceroso hidrofóbico curcumina puede dispersarse en agua después de la encapsulación en los microgeles. Los microgeles se caracterizaronPor microscopía electrónica de transmisión (TEM), espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR) y análisis espectral UV-Vis. Además, la liberación activada magnéticamente se estudió bajo un campo magnético externo de alta frecuencia (HFMF). Se observó una &quot;liberación de ráfaga&quot; significativa de curcumina después de aplicar el HFMF a los microgeles debido al efecto de calentamiento inductivo magnético (hipertermia). Este manuscrito describe la liberación controlada magnéticamente activada de Cur-PNIPAAm / Fe 3 O 4 -NH 2 encapsulada curcumina, que puede ser potencialmente aplicada para terapia de tumores.

El esquema para la síntesis de micrógeles PNIPAAm / PEI / Fe3O4 - NH2 se muestra en la Figura 1 . TGA se aplicó para estimar la composición relativa del compuesto orgánico contra todo el microgel. Dado que sólo se podía quemar el compuesto orgánico PNIPAAm, se determinó la composición relativa de PNIPAAm y Fe3O4 (o Fe3O4 - NH2) y se muestra en la Tabla 1 . ¿Por qué los microgeles PNIPAAm / Fe3O4-NH2 muestran la mejor di...

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

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

El objetivo general de este procedimiento es investigar el comportamiento de hidrogeles sensibles magnética y térmicamente cargados con curcumina antes y durante la liberación de curcumina inducida magnéticamente. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de los fármacos anticancerígenos sobre la encapsulación de fármacos anticancerígenos hidrófobos, como la curcumina, para su administración localizada a células tumorales. La principal ventaja de esta técnica es que los fármacos anticancerígenos hidrófobos quedan encapsulados mediante un entrecruzamiento físico inducido térmicamente en forma esférica entre politilenimina-PNIPAAm y nanopartículas magnéticas, lo que permite una administración dirigida mediante campos magnéticos de alta frecuencia.Aunque este método puede proporcionar información sobre los ensamblajes inducidos por calor de PNIPAAm, también puede aplicarse a otras sustancias como emulsiones, polimerizaciones o preparaciones de nanopartículas. Para comenzar el procedimiento, coloque 0.2 gramos de PEI, 0.25 gramos de poliNIPAM, cinco mililitros de nanopartículas de óxido de hierro (II,III) al 9,1 % en peso dispersas en agua y 20 mililitros de agua desionizada en un vial de vidrio. Utilice las mismas condiciones de agitación para combinar en otro vial 0.2 gramos de PEI, 0.25 gramos de poliNIPAM, cinco mililitros de nanopartículas de óxido de hierro (II,III) funcionalizadas con aminosilano al 4,76 % en peso dispersas en agua y 20 mililitros de agua desionizada.A continuación, prepare dos lotes de 0,8 gramos de PEI y 18,2 mililitros de agua desionizada. Caliente ambas soluciones a 70 grados Celsius, en un baño de agua, durante 30 minutos, bajo agitación. Luego, mientras continúa agitando en el baño de agua, comience a sonicar un lote con un sonificador de sonda de 50 vatios.Utilizando una jeringa de tres mililitros, agregue esta partida a la suspensión de poliNIPAM y óxido de hierro gota a gota, a una velocidad de un mililitro por minuto. La adición debe ser lo más lenta posible para mantener la reticulación física mínima. De lo contrario, se necesitará un microgel magnético grande, que es difícil de dispersar en agua.Continúe sonicando y agitando la suspensión a 70 grados Celsius durante 30 minutos. Luego, deje que la suspensión se enfríe a temperatura ambiente. Apague el sonicador y retire la suspensión del baño de agua.Retire la barra de agitación magnética de la suspensión. Coloque un imán junto al vial y espere a que los microgeles magnéticos de poliNIPAM con óxido de hierro se acumulen en el fondo del vial. Luego, retire el sobrenadante y agregue 25 mililitros de agua desionizada a los microgeles.Retire el imán y vortexe la mezcla para obtener una dispersión de microgeles de óxido de hierro de poliNIPAM en agua. Repita este proceso con la suspensión de óxido de hierro funcionalizada con aminosilano de poliNIPAM y el segundo lote de la solución de PEI, para producir la dispersión correspondiente de microgeles funcionalizados. En un vial envuelto con papel de aluminio, disuelva 100 miligramos de curcumina y 20 mililitros de etanol grado HPLC.Agregue dos mililitros de la solución a la dispersión de óxido de hierro funcionalizado con aminosilano polyNIPAM. Agite la mezcla a 400 RPM durante toda la noche a temperatura ambiente. Luego, retire la barra de agitación.Coloque un imán junto al vial y espere a que los microgeles cargados con curcumina se acumulen en el fondo del vial. Reemplace el sobrenadante con 25 mililitros de agua desionizada y disperse los microgeles mediante vortex. A continuación, para probar la liberación de curcumina activada magnéticamente, transfiera primero 10 mililitros de la dispersión de microgeles cargados con curcumina a un tubo cónico de centrífuga de 15 mililitros.Agregue dos mililitros de agua desionizada al tubo y mezcle en vórtex para volver a dispersar los microgeles. Coloque el tubo en el centro de la bobina de un campo magnético de alta frecuencia. Aplique el campo magnético a 15 kilohertz durante 20 minutos.Cada dos minutos, transfiera 0,5 mililitros de la capa superior de la dispersión a una cubeta de un mililitro. Reemplace cada alícuota con 0,5 mililitros de agua desionizada. Utilice un termómetro para mezclar el agua en la dispersión y para medir la temperatura de la dispersión.Mida la absorción de cada alícuota a 482 nanómetros. Calcule la concentración de curcumina liberada en cada alícuota a partir de una curva de calibración estándar. Los microgeles orgánico-inorgánicos se prepararon a partir de poliNIPAM y nanopartículas de óxido de hierro dos tres.Se encontró que los microgeles preparados con partículas de óxido de hierro funcionalizadas con 3-aminopropiltriethoxisilano tenían una composición relativa de óxido de hierro mucho menor que las partículas no funcionalizadas, lo que sugiere que las partículas funcionalizadas habían reticulado una mayor cantidad de poliNIPAM en comparación con las partículas no funcionalizadas. Los microgeles funcionalizados con aminosilano y cargados con curcumina mostraron un aumento en el aislamiento en comparación con sus microgeles precursores, lo que indica que la curcumina hidrofóbica estaba presente al menos parcialmente en las superficies de los microgeles. La encapsulación de la curcumina se confirmó mediante la aparición de picos característicos de absorción en el espectro FTIR de los microgeles cargados.La velocidad de liberación de curcumina se evaluó con y sin exposición a un campo magnético de alta frecuencia. La velocidad de liberación de curcumina durante un período de 20 minutos fue 2.5 veces mayor en presencia de un campo magnético de alta frecuencia. La exposición al campo magnético aumentó la temperatura de la solución masiva a aproximadamente 50 grados Celsius, alterando así las propiedades del microgel para excluir la curcumina.Las pruebas de termoestabilidad mostraron que los microgeles permanecen dispersos en agua a temperaturas de hasta 70 grados Celsius, a pesar de la agregación. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo encapsular fármacos hidrófobos y altamente citotóxicos en microgeles magnéticos basados en poliNIPAM mediante inmersión inducida por temperatura, y cómo realizar una entrega dirigida rápida mediante la manipulación de campos magnéticos de alta frecuencia.

magnetic-thermal-sensitive-poly-n-isopropylacrylamide-based-microgels

Research

Investigación

JoVE Journal

Bioengineering

Bioingeniería

Tome células microgliales murinas adheridas en una placa de pocillos múltiples.Agregue nanopartículas magnéticas recubiertas de ácido poliacrílico (MNP) al pozo de prueba, dejando otro pocillo sin tratar como control.Incubar las células para permitir la captación de MNP a través de la endocitosis, lo que permite su internalización.Lave con tampón para eliminar los MNP no unidos.Agregue una solución enzimática para separar las células.Transfiera las celdas separadas a tubos y centrifugue para...

Daño celular inducido por hipertermia magnética en células microgliales murinas

Este video ilustrar un método rápido y eficiente de metacrilato de poli (etilenglicol), lo que permite polimerizaciones de cadena y la síntesis de hidrogel. Demostrará cómo introducir de manera similar funcionalidades metacrilamida en péptidos, detalle los métodos analíticos comunes para evaluar la eficiencia de funcionalización, proporcionar sugerencias para la solución de problemas y modificaciones avanzadas y demostrar las técnicas típicas de caracterización de hidrogel.

Funcionalización asistida por microondas de poli (etilenglicol) y los péptidos sobre resina para uso en polimerizaciones de cadena y Formación de hidrogel

Este trabajo describe la formación de microgeles de poli(etilenglicol) (PEG) a través de una reacción de precipitación fotopolimerizada. El aumento del peso molecular del PEG aumentó el diámetro del microgel y la relación de hinchamiento. Se exploran adaptaciones simples a la reacción de precipitación de microgel PEG para futuras aplicaciones de microgeles como vehículos de administración de fármacos y andamios de ingeniería de tejidos.

Características de los formados Precipitación microgeles polietilenglicol son controlados por Peso molecular de los reactivos

Nuestro laboratorio ha desarrollado hidrogeles de poliacrilamida de ADN-reticulada, un sistema dinámico de hidrogel, para entender mejor los efectos de la modulación de la rigidez del tejido en función de la célula. Aquí, ofrecemos esquemas, descripciones y protocolos para preparar estos hidrogeles.

Preparación de ADN-poliacrilamida reticulada hidrogeles

Presentamos un protocolo para sintetizar microhidrogeles Janus compuestos íntegramente por el mismo material base, poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAAm), con una estructura claramente compartimentada basada en la separación de fases de una solución de monómero NIPAAm supersaturada. Los microhidrogeles Janus sintetizados muestran propiedades únicas, como la termorreactividad anisotrópica y la capacidad de carga organofílica/hidrofílica.

Síntesis de Poli (<em&gt; N</em&gt; -isopropylacrylamide) Janus Microhydrogels para anisotrópico Thermo-respuesta y la organófila / hidrofílico La capacidad de carga

Se presenta un método fácil de fabricar una plataforma de liberación del fármaco a base de gelatina biodegradable que es sensible magneto-térmico. Esto se logró mediante la incorporación de nanopartículas de óxido de hierro superparamagnéticas y poli (co N-isopropylacrylamide- acrilamida) dentro de una gelatina esférica micro-red reticulada por genipina, en conjunción con un sistema de aplicación de campo magnético alterno.

Alternando microgeles de gelatina de campo híbrido-Responsive magnéticos para Controlled Drug Release

Polimerización por precipitación no agitada proporciona un enfoque de prototipado rápido, reproducible para la síntesis de los estímulos sensibles al poli (N -isopropylacrylamide) microgeles de estrecha distribución de tamaños. En esta síntesis protocolo, la caracterización de dispersión de luz y fluorescencia de seguimiento de partículas individuales de estos microgeles en una configuración de la microscopía de campo amplio se demuestran.

Síntesis controlada y de seguimiento de la fluorescencia de muy uniforme de poli (<em&gt; N</em&gt; -isopropylacrylamide) microgeles

Se describen los protocolos para la fabricación de hidrogeles degradables interpenetrantes basados en hidrazona Cross-linking de oligómeros poliméricos en la escala de a granel microescala, nanoescala y el último para la preparación de nanopartículas de gel y nanofibras.

Fabricación de hidrogeles degradables de interpenetrantes en múltiples escalas de la longitud mediante extrusión reactiva, microfluídica, uno mismo-Asamblea y Electrospinning

Descarga de arco anódica es uno de los métodos más prácticos y eficaces para sintetizar nanoestructuras de carbono diferentes. Para aumentar la capacidad de control del arco y la flexibilidad, un campo magnético no uniforme fue presentado a proceso de la síntesis de un solo paso de copos de grafeno a gran escala y de alta pureza nanotubos de carbono.

Síntesis simultánea de los nanotubos de carbono de pared simple y grafeno en un arco de plasma magnético mejorada

La corriente aplicada a un microcatéter endovascular con punta microespiral hecha por láser litografía torno puede lograr deflexiones bajo controlables por resonancia magnética (MR) de orientación, que puede mejorar la velocidad y eficacia de la navegación de la vasculatura durante diversos procedimientos endovasculares.

Magnéticamente Asistencia Remota Controlada microcatéter desviación de la punta bajo la resonancia magnética

Aprende a preparar microgeles magnéticos y térmicos con PNIPAAm para liberación controlada de fármacos. Este método encapsula curcumina mediante emulsión inducida por temperatura sin reacción química.

Poliuretano Magnético y Térmico

Explorar más videos