Nanosponge afinabilidad de tamaño y densidad de entrecruzamiento

El objetivo general de esta técnica de síntesis de nanoesponjas es comprender y utilizar parámetros de síntesis importantes para el diseño y control del tamaño en la morfología. Este método le ayudará a producir nanopartículas en dimensiones precisas y densidades de reticulación para aplicaciones de administración de fármacos. La principal ventaja de esta técnica es que se puede adaptar a diferentes densidades de reticulación de estas partículas y también a diferentes tamaños de estas partículas, y este es un factor muy importante en muchas aplicaciones en las que se utilizarán estas partículas.

Aunque este método puede proporcionar información sobre el diseño de nanopartículas mediante la utilización de parámetros de síntesis de lana personalizados, también se puede aplicar a otras redes de polímeros como hidrogeles y micropartículas. Elimine la humedad de un matraz de fondo redondo de 25 mililitros equipado con una barra de agitación magnética como se detalla en el protocolo de texto. Una vez enfriado, retire rápidamente el tabique del matraz de fondo redondo y agregue 2,5 miligramos de triflato de estaño al fondo del matraz, con una espátula.

Reemplace el tabique. Secuencialmente, agregue 72,6 microlitros de 3-metil-1-butanol a través de una jeringa de 100 microlitros y 1,33 mililitros de DCM anhidro a través de una jeringa de dos mililitros. Revuelva la suspensión en una placa de agitación magnética durante 10 minutos.

A continuación, agregue secuencialmente 0,48 mililitros de AVL y 1,37 mililitros de VL. Deje que la reacción continúe agitando durante 18 a 20 horas. Apague la reacción agregando aproximadamente cinco mililitros de metanol, luego, agregue 100 miligramos de eliminador de kin de soporte sólido al matraz y revuelva durante dos horas. Filtre la suspensión por filtración por gravedad para eliminar el sólido, luego, enjuague el matraz con solvente de diclorometano y viértalo sobre el filtro.

Retire el solvente bajo evaporación rotativa, con un aspirador de agua como fuente de vacío, mientras se calienta a 30 grados centígrados hasta que la solución sea viscosa. Precipite el solvente gota a gota, en 500 mililitros de metanol frío para producir copos de sólido blanco. Luego, filtre la solución por filtración al vacío en un embudo que contiene un disco de vidrio con papel de filtro para recolectar el sólido.

Transfiera el producto sólido a un vial previamente pesado a través de una espátula y seque durante la noche con una presión de vacío alta de 05 Torr para recoger el sólido blanco y escamoso. Agregue 500 miligramos del copolímero VLAVL a un vial de seis flujos con una barra de agitación magnética. A continuación, añada 6,15 mililitros de DCM anhidro al vial y al vórtice para solubilizar el polímero.

A continuación, agregue 74,53 miligramos de mCPBA a un segundo vial de seis flujos. Añadir 6,15 mililitros de DCM anhidro y vórtice hasta que el mCPBA esté completamente solubilizado. A continuación, transfiera la solución mCPBA a la solución VLAVL.

Tape la reacción y cúbrala con una película de parafina de plástico, antes de dejar remover durante 48 horas. Transfiera la mezcla de reacción a un embudo separador de 50 mililitros y agregue 15 mililitros de bicarbonato de sodio saturado. Tape el embudo separador y balancee suavemente para mezclar.

Recoja la capa orgánica que contiene el producto y transfiérala a un matraz Erlenmeyer de 15 mililitros con una barra de agitación magnética de tamaño adecuado. Agregue cinco mililitros de DCM a la capa acuosa que aún está en el embudo separador, tape y luego balancee suavemente. Recoja los productos orgánicos y transfiéralos al matraz del producto.

Después de desechar los desechos acuosos, transfiera la capa orgánica nuevamente a un embudo separador. A continuación, agregue sulfato de magnesio al matraz del producto mientras revuelve sobre una placa de agitación magnética para eliminar el agua residual, continúe agregando pequeñas cucharadas de sulfato de magnesio hasta que ya no se aglomere al agregarlo. Use un embudo de vidrio equipado con un papel de filtro para eliminar el sulfato de magnesio sólido mientras transfiere la mezcla a un matraz de fondo redondo de 50 mililitros.

Transfiera el contenido del matraz de fondo redondo a un vial de producto previamente pesado. Retire el solvente por evaporación rotativa con el aspirador de agua como fuente de vacío y calentando a 25 grados centígrados. Coloque el vial en alto vacío a 05 Torr durante la noche para producir un sólido ceroso blanco.

Disuelva 200 miligramos del polímero VLAVL EVL, en 20,01 mililitros de DCM anhidro, para una concentración de apóxido de 0054 molar. Transfiera la solución resultante a un matraz de fondo redondo de 100 mililitros, con un cuello de 1420. Coloque el matraz de reacción en un baño de aceite a 50 grados centígrados.

Agite la solución con un vórtice rápido y agregue 21,45 microlitros de EDEA gota a gota a través de una microjeringa. Coloque el cuello del matraz con el condensador encamisado de agua que tiene agua fría fluyendo a través de él, equipado con un adaptador de cuello 1420 y reflujo la solución durante 12 horas. A continuación, retire el exceso de disolvente del matraz de reacción mediante evaporación rotativa a 25 grados centígrados hasta obtener una solución viscosa.

Transfiera el producto a un tubo de diálisis de corte de peso molecular de 10k que tenga un extremo doblado y cerrado con el clip de diálisis. Enjuague el matraz con el exceso de DCM y transfiéralo al tubo. Doble la parte superior del tubo y ciérrelo con una pinza de diálisis que tenga un alambre para colgar.

Luego, cuelgue el tubo de diálisis en el costado de un vaso de precipitados de dos litros con una barra agitadora grande y llene el vaso con DCM hasta que el tubo de diálisis esté completamente sumergido. Agite suavemente la solución de diálisis en una placa de agitación magnética y cubra el vaso de precipitados con papel de aluminio para evitar la evaporación del solvente. Retire el disolvente vertiéndolo en un contenedor de residuos y reemplácelo con DCM nuevo tres veces al día, durante 48 horas, para eliminar el polímero y el reticulante sin reaccionar

Después de la diálisis, retire todo el disolvente del vaso de precipitados y transfiera el contenido del tubo de diálisis a una jeringa de 10 mililitros equipada con un filtro de jeringa de PTFE de 0,45 micras. Empuje la solución a través del filtro directamente a un vial de producto previamente pesado para eliminar las impurezas restantes. Retire el solvente por evaporación rotativa a 25 grados centígrados, luego, coloque el vial del producto en alto vacío a 05 Torr durante la noche, para recolectar un sólido ceroso de color amarillo claro.

Coloque 0,5 miligramos de nanoesponjas en un tubo de centrífuga de 1,5 mililitros. Agrega un mililitro de agua de cultivo celular filtrada. Utilice un sonicador de sonda para sonicar la solución con ráfagas de dos segundos, de cuatro a cinco veces a temperatura ambiente, hasta que las partículas hayan desarrollado una suspensión fina.

A continuación, añada 30 miligramos de PTA a un mililitro de agua de cultivo celular filtrada en un tubo de centrífuga de 1,5 mililitros. Vórtice en la configuración más alta durante 10 segundos o hasta que el PTA esté completamente solubilizado para producir una solución de PTA al 3%. Utilice una jeringa de un mililitro con una aguja de calibre 22 para extraer 0,5 mililitros de la solución de PTA al 3%, agregue cuatro gotas de la solución de PTA al 3% a las partículas y el vórtice en la configuración más alta durante 10 segundos.

Luego, use un par de pinzas de cierre automático para recoger una rejilla TEM y sumergirla en la solución de partículas rápidamente tres veces. Deje que la rejilla se seque durante cinco horas, debajo de una cubierta para reducir la acumulación de polvo en la rejilla. Por último, realice la toma de imágenes TEM de la muestra, utilizando alto contraste y un objetivo de 40 micras.

Esta figura representa el método de síntesis de nanoesponja utilizando un copolímero de poliéster lineal que contiene grupos funcionales colgantes que reaccionaron con un reticulante de diamina para formar nanopartículas discretas y solución. Las imágenes TEM se utilizan para caracterizar las dimensiones precisas de cada conjunto de nanoesponjas, esta imagen contiene nanoesponjas de 79 nanómetros con una desviación estándar de 12 nanómetros. Se analizaron los tamaños de las nanoesponjas en función del peso molecular del precursor polimérico y la cantidad de funcionalidad del colgante para evaluar la relación entre estos dos factores.

Una tendencia de aumento del tamaño de la nanoesponja se correlaciona con un aumento en el peso molecular del polímero, independientemente de la funcionalidad del colgante. Los tamaños de las nanoesponjas también se analizaron en función de la cantidad de funcionalidad del colgante y la cantidad de reticulante de diamina añadida a la reacción. El aumento de la funcionalidad del colgante y el equivalente del reticulante muestra un aumento en el tamaño de las nanoesponjas.

Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo utilizar estos parámetros sintéticos para diseñar estas nanopartículas para controlar el tamaño y la morfología, exactamente cómo desea tenerlas. Podemos ajustar la síntesis de estas nanoesponjas con estos parámetros importantes: el peso molecular del polímero, la concentración de apoxita y la cantidad de reticulante. Tras el desarrollo de esta síntesis de nanopartículas, esta técnica ha sido vital para que nuestro laboratorio de investigación explore la administración de fármacos de pequeños compuestos hidrofóbicos.

Al intentar este procedimiento, es muy importante ser preciso con las mediciones, ya que la estequiometría y la concentración son muy importantes para el producto final. Siguiendo este procedimiento, se pueden realizar otros métodos para la síntesis de redes poliméricas con el fin de responder a preguntas relacionadas con el diseño de plataformas de administración de fármacos.