Un cristal liquide nanoparticule (LCNP) nanocarrier est exploitée en tant que véhicule pour la libération contrôlée d'une cargaison hydrophobe à la membrane plasmique de cellules vivantes.
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Article de méthode
Targeted Plasma Membrane Livraison d'un Hydrophobe Cargo encapsulé dans un cristal liquide Nanoparticules Transporteur
Dans cet article
Résumé
Résumé
La libération contrôlée d'agents de médicament / d'imagerie vers les cellules est critique pour le développement de thérapies et pour l'étude des processus de signalisation cellulaire. Récemment, des nanoparticules (NP) ont montré prometteur dans le développement de ces systèmes de livraison. Ici, un NP (LCNP), système de délivrance à base de cristaux liquides a été utilisé pour la distribution contrôlée d'un colorant insoluble dans l'eau, le 3,3'-perchlorate dioctadecyloxacarbocyanine (DIO), à l'intérieur du noyau NP dans la région hydrophobe d'un plasma bicouche membranaire. Lors de la synthèse des PN, le colorant est efficacement incorporé dans le coeur de LCNP hydrophobe, tel que confirmé par analyse spectroscopique multiples. Conjugaison d'un dérivé du cholestérol pégylé à la surface NP (DiO LCNP-PEG-Chol) a permis la liaison du PN chargées de colorant sur la membrane plasmatique dans des cellules HEK 293T / 17 cellules. Résolue en temps laser microscopie confocale et Förster transfert d'énergie par résonance (FRET) imagerie a confirmé le passageive efflux de DiO du noyau LCNP et son insertion dans la bicouche de la membrane plasmique. Enfin, la livraison de DiO comme LCNP-PEG-Chol atténué la cytotoxicité de DiO; la forme NP de DiO présentait ~ 30-40% moins de toxicité par rapport à DiO libre délivré de solution en vrac. Cette approche démontre l'utilité de la plate-forme LCNP comme modalité efficace pour la prestation spécifique à membrane et la modulation des cargaisons moléculaires hydrophobes.
Introduction
Depuis l'avènement de l'interfaçage nanomatériaux (matériaux ≤100 nm dans au moins une dimension) avec des cellules vivantes, un objectif constant a été de tirer parti des propriétés de taille dépendant uniques des nanoparticules (NPs) pour diverses applications. Ces applications comprennent l' étiquetage cellulaire et tissulaire / imagerie (in vitro et in vivo), la détection en temps réel, et la livraison contrôlée de médicaments et d' autres cargaisons 1. Des exemples de ces propriétés NP pertinents comprennent l'émission dépendant de la taille des nanocristaux semi-conducteurs (quantum dots, QD); les pr....
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Protocole
1. Préparation de DiO-LCNP et DiO-LCNP-PEG-Chol
- Dissoudre le diacrylate de cristaux liquides agent de réticulation (DACTP11, 45 mg), de 3,3'-perchlorate dioctadecyloxacarbocyanine (DIO, 2 mg), et d'un initiateur de radicaux libres (azobisisobutyronitrile, 1 mg) pendant la polymérisation dans 2 ml de chloroforme. Ajouter à une solution aqueuse d'agent tensio-actif à fonctions acrylate (AC10COONa, 13 mg dans 7 ml).
- On agite le mélange pendant 1 heure et soniquer à 80% d'amplitude pendant 5 minutes pour produire une mini-émulsion comprenant des gouttelettes de la matière organique, entourée d'agent tensio-actif polymérisable dans....
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Résultats
LCNPs ont été préparées dans lequel le noyau hydrophobe du NP a été chargé avec une sonde membrane-étiquetage représentatif pour démontrer l'utilité du LCNP comme véhicule de livraison efficace pour les cargaisons hydrophobes. A cet effet, la cargaison choisie était le colorant potentiométrique membrane marquage hautement insoluble dans l'eau, DiO. LCNPs chargés DiO (DIO-LCNPs) ont été synthétisés en utilisant une technique de mini-émulsion à deux phases avec les composants chimiques DACTP11, AC10COONa et DiO, c.......
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Discussion
Un souci constant de NMDD est le ciblage contrôlé et la fourniture de formulations de médicaments à des cellules et des tissus, associée à une amélioration simultanée efficacité du médicament. Une classe spécifique de molécules de médicaments pour lesquels cela a posé un défi important est hydrophobes agents médicaments / d'imagerie qui ont peu ou pas de solubilité dans les milieux aqueux. Ce problème a tourmenté la transition des médicaments puissants à partir des systèmes de culture cellulaire in vitr.......
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Déclarations de divulgation
Les auteurs déclarent qu'ils ont aucun intérêt financier concurrents.
Remerciements
Ce travail a été soutenu par le Programme de financement de base de la LNR (Work Unit MA041-06-41-4943). ON est soutenu par une recherche postdoctorale Associateship Conseil national de recherches.
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Chlorhydrate de 1-éthyl-3-(3-(diméthylamino)-propyl)carbodiimide (EDCA) | ThermoFisher | E2247 | |
| 3,3&prime ;-dioctadécyloxacarbocyanine perchlorate (DiO) | Sigma Aldrich | D4292-20MG | Dangereux ; faire une solution mère dans du DMSO |
| Chlorhydrate de poly(éthylène glycol) amine | de cholestérol Nanocs, Inc. | PG2-AMCS-2k | |
| Compteur de cellules automatisé Countess | ThermoFisher | C10227 | |
| Dioctadécyl-3,3,3&prime ; ;,3&prime ;-perchlorate de tétraméthylindocarbocyanine (DiI) | Sigma Aldrich | 468495-100MG | Dangereux ; faire une solution mère dans du DMSO |
| Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium (DMEM) | ThermoFisher | 21063045 | Chaud en 37 ° ; C avant utilisation |
| Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline (DPBS) | ThermoFisher | 14040182 | Warm in 37 ° ; C avant utilisation |
| Instrument de diffusion dynamique de la lumière | ZetaSizer NanoSeries (Malvern Instruments Ltd., Worcestershire, Royaume-Uni) | ||
| Fibronectine Protéine bovine, Plasma | ThermoFisher | 33010018 | Préparer une solution mère 1 mg/ml à l’aide de DPBS. Utilisation 20-30 & micro ; g/ml pour l’enrobage du plat MetTek, 2 h à 37 ° ; C |
| Formaldéhyde (16 %, p/v) | ThermoFisher | 28906 | Dangereux ; diluer à 4 % à l’aide |
| cellules rénales embryonnaires humaines DPBS (HEK 293T/17) | American Type Culture Collection | ATCC® ; CRL-11268&commerce ; | |
| Solution d’imagerie de cellules vivantes (LCIS) | ThermoFisher | A14291DJ | Warm in 37 ° ; C avant utilisation |
| MatTek 14 mm # 1.0 insert en verre de couverture plat de culture cellulaire | MatTek corporation | P35G-1.0-14-C | |
| Modified Eagle Medium (DMEM) contenant 25 mM HEPES | ThermoFisher | 21063045 | Warm in 37 ° ; C avant utilisation |
| N-hydroxysulfosuccinimide sel sodique (NHSS) | ThermoFisher | 24510 | |
| Microscope confocal spectral Nikon A1si | Instruments | ||
| Trypan Blue Stain (0,4 %) ; | ThermoFisher | T10282 | mélanger à 50 % à la suspension cellulaire avant de compter les cellules |
| Instrument de potentiel zêta | ZetaSizer NanoSeries (Malvern Instruments Ltd., Worcestershire, Royaume-Uni) | ||
| Processeur à ultrasons | Sonics and Materials Inc | GEX 600-5 | |
| Mini Cetntrifuge | Benchmark | Mini-fuge-04477 | |
| -10 Sephadex&trade ; G-25 Moyen | GE Healthcare | 17-0851-01 | |
| Système d’imagerie Bio-Rad ChemiDoc XRS | Bio-RAD | 76S/07434 | |
| Trypsine-EDTA (0,25 %), rouge de phénol | ThermoFisher | 25200056 |
Références
- Nag, O. K., Field, L. D., Chen, Y., Sangtani, A., Breger, J. C., Delehanty, J. B. Controlled actuation of therapeutic nanoparticles: an update on recent progress. Ther. Deliv. 7 (5), 335-352 (2016).
- Galvao, J., Davis, B., Tilley, M., Normando, E., Duchen, M. R., Cordeiro, M. F. Unexp....
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