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DOI: 10.3791/53631-v
Travis Cantu1, Bradley Rodier2, Zachary Iszard2, Alissa Kilian2, Varun Pattani3, Kyle Walsh2, Katharina Weber2, James Tunnell3, Tania Betancourt1,2, Jennifer Irvin1,2
1Materials Science, Engineering, and Commercialization Program,Texas State University, 2Department of Chemistry and Biochemistry,Texas State University, 3Department of Biomedical Engineering,The University of Texas at Austin
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Un protocole est présenté pour la synthèse et la préparation de nanoparticules constituées de polymères électroactifs.
L’objectif global de ce protocole est de préparer des nanoparticules de polymères conductrices qui présentent des propriétés photothermiques, et d’évaluer leur cytotoxicité. Les nanoparticules de polymère conducteur sont des agents idéaux pour la thérapie photothermique, car elles absorbent la lumière dans le proche infrarouge et la convertissent en chaleur pour tuer les cellules cancéreuses. Le principal avantage des agents de photothérapie polymère est qu’ils peuvent être adaptés pour ajuster leurs propriétés d’absorption par une compatibilité et une capacité de ciblage tumoral afin de permettre un traitement localisé efficace et non invasif du cancer.
Les polymères que nous utilisons pour la thérapie photothermique peuvent également être utilisés pour des applications d’énergie alternative, des capteurs et de l’électrochromie. Les personnes qui ne connaissent pas cette méthode peuvent avoir des difficultés car la réaction est sensible à l’humidité. Une bonne compréhension des techniques de synthèse airless est essentielle.
La démonstration visuelle des tests de culture cellulaire est essentielle car les techniques stériles sont difficiles à maîtriser. Tous les tests de jeu multi-rôles nécessitent précision et cohérence pour obtenir des résultats appropriés. Fixez à un flacon à trois cols à fond rond un septum, un condenseur équipé d’un adaptateur de commande d’entrée et un adaptateur de commande de sortie de gaz.
Connectez l’adaptateur de sortie de gaz à un bubbler. Ensuite, connectez l’adaptateur d’entrée à une ligne d’argon Shlenk avec un tube en PVC à paroi épaisse. Commencez l’écoulement de l’argon dans la fiole de réaction et laissez le gaz s’écouler pendant plusieurs minutes.
Après avoir allumé l’aspirateur, utilisez un bec Bunsen pour sécher à la flamme la réaction, puis purgez l’appareil avec de l’argon. Répétez cette opération deux fois de plus pour obtenir un environnement sans air. À l’aide d’une seringue, ajoutez un virgule zéro sept grammes d’EDOT à l’appareil à travers le septum.
Ajouter 20 millilitres de tétrahydrofurane dans la fiole et remuer. Préparez un bain d’acétone de glace sèche dans une fiole de Dewar de forme basse et refroidissez la fiole EDOT pendant 15 minutes à moins 78 degrés Celsius. Ensuite, baissez à 11 millimoles de n-butyllithium dans les hexanes tout en maintenant une température de moins 78 degrés Celsius.
Après l’ajout complet, remuez pendant une heure supplémentaire. Une extrême prudence doit être prise lors de la manipulation des réactifs organolithiens. Ces solutions sont exceptionnellement dangereuses et ne doivent être manipulées que par une personne ayant reçu une formation approfondie à leur utilisation.
Retirez le bain d’acétone de glace sèche. Et, commencez immédiatement une addition goutte à goutte de 14 virgule 13 millilitres d’une solution molaire de chlorure de zinc, en remuant pendant une heure à température ambiante. Ensuite, ajoutez quatre millimoles de un quatre Dialkoxy, deux cinq Dibromobenzène et 80 micromoles de palladium tetrakis triphénylphosphine à la réaction.
Commencez à reflux de la réaction à 75 degrés Celsius avec un bain d’huile. Chaque jour, à l’aide d’une seringue, prélevez un petit échantillon du mélange réactionnel. Précipitez l’échantillon dans deux millilitres d’acide chlorhydrique molaire et utilisez deux millilitres de dichlorométhane pour extraire le matériau.
Repérez l’extrait sur une chromatographie sur couche mince de silice, ou plaque TLC, à côté de solutions préfabriquées d’EDOT purifié et de quatre Dialkoxy deux cinq Dibromobenzène. Utilisez une solution 60 à 40 d’acétate d’éthyle et d’hexanes pour développer la plaque dans une chambre en verre. Une fois la réaction terminée, dans trois à cinq jours, refroidissez la réaction à température ambiante.
Ajoutez 10 millilitres d’acide chlorhydrique molaire suivi de 20 millilitres de dichlorométhane pour éteindre la réaction. Transférez le travail de réaction dans un entonnoir séparateur et isolez la couche organique. Lavez les matières organiques avec de l’eau déminéralisée jusqu’à ce que les lavages à l’eau ne soient plus acides.
Ensuite, séchez les matières organiques sur 15 grammes de sulfate de magnésium. Après avoir filtré le solide, retirez le solvant à l’aide d’un évaporateur rotatif pour obtenir un solide jaune orange. Dans un verre vile, préparez un millilitre de PSS-co-MA à deux pour cent en poids par volume dans de l’eau et ajoutez une petite barre d’agitation.
Préparez une solution de 16 milligrammes par millilitre de monomère dans du chloroforme et transférez-en 100 microlitres dans un tube microcentrifugé. Dissoudre 30 milligrammes d’acide dodécylbenzène sulfonique dans le tube de microcentrifugation, puis utiliser un mélangeur vortex automatique pendant 30 à 60 minutes pour homogénéiser la solution. Ensuite, ajoutez la phase organique homogénéisée dans une aliquote de 10 microlitres à la solution PSS-co-MA à deux pour cent toutes les 60 secondes.
Après l’ajout complet, diluez la solution avec deux millilitres d’eau et retirez le barreau. Placez l’émulsion dans un bain de glace, puis utilisez une sonde pour soniser l’émulsion avec deux intervalles de 10 secondes à une amplitude de 30 %. Retirez le flacon du bain de glace et replacez la barre d’agitation pour continuer à mélanger l’émulsion.
Ensuite, ajoutez trois virgule huit microlitres d’une solution aqueuse de chlorure de fer de cent milligrammes par millilitre à l’émulsion de monomères, et remuez pendant une heure pour obtenir des nanoparticules de polymère stabilisées avec PSS-co-MA. Transférez la suspension de nanoparticules dans des tubes à centrifuger de sept millilitres et centrifugez la suspension à 75, 600 fois G pendant trois minutes. Enfin, récupérez le surnageant et dialysez dans l’eau pendant 24 heures à l’aide d’un tube de dialyse de coupure de poids moléculaire de 100 kilodaltons.
Cultivez trois cellules cancéreuses de l’ovaire SCOV dans des DMEM complétées par 10 % de sérum de veau fœtal à 37 degrés Celsius et 5 % de dioxyde de carbone dans des flacons T 75. Après dissociation et comptage des cellules à l’aide de protocoles standard, nourrissez les cellules à une densité de 5 000 cellules par puits dans une plaque de 96 puits. Incuber les cellules pendant 24 heures à 37 degrés Celsius et à 5 % de dioxyde de carbone.
Immédiatement avant l’utilisation, versez la suspension de nanoparticules dans un milieu de croissance complet à une concentration d’un milligramme par millilitre. Filtrez la suspension de nanoparticules à travers un filtre stérile à point zéro à deux micromètres. Diluez ensuite la suspension aux concentrations d’exposition souhaitées avec un milieu de croissance complet complété par un pour cent de pénicilline streptomycine.
Retirez délicatement le milieu de chaque puits et remplacez-le par 100 microlitres de suspension de nanoparticules à différentes concentrations d’exposition. Après avoir incubé les cellules, retirez soigneusement la solution, puis remplacez le milieu par 100 microlitres de solution MTT filtrée stérile à point zéro cinq milligrammes par millilitre. Incuber les cellules pendant deux à quatre heures dans l’incubateur.
Ensuite, examinez les cellules au microscope pour vérifier la formation de cristaux de Formazan. Retirez délicatement la solution MTT et remplacez-la par 100 microlitres de sulfoxyde de diméthyle. Placez l’assiette sur un shaker et mélangez pendant plusieurs minutes.
Enfin, mesurez les absorbants de chaque puits à 590 nanomètres et 700 nanomètres. Ces valeurs correspondent respectivement aux absorbants maximaux du produit Formazan et à une ligne de base. Les monomères résultants peuvent être caractérisés par spectroscopie RMN de l’hydrogène et du carbone 13.
Les réactions de couplage de Negishi attachent le cycle phényle à l’EDOT, ce qui fait passer le pic de proton phényle de sept virgule un PPM à sept virgule huit PPM. Le proton theyenel se déplace également vers le haut du champ à six virgule cinq PPM. Les quatre protons sur les carbones du pont éthylènedioxy se divisent en deux ensembles de multiplets en quatre virgule trois PPM.
Le spectre RMN du carbone 13 présente des pics à 70, 45, 40 et 13 pour les carbones du thyénol, et un 50, un 20 et un 12 pour les carbones du phénylène. La compatibilité citale des nanoparticules de polymère est déterminée à l’aide d’un test de viabilité cellulaire MTT. Dans la plage de concentration de nanaparticle de zéro virgule deux trois à 56 microgrammes par millilitre, les nanoparticules ne diminuent pas la viabilité cellulaire à moins de 90 % du contrôle.
En règle générale, une réduction de la viabilité cellulaire de moins de 20 % est considérée comme acceptable. Une fois maîtrisé, il faut environ une semaine pour synthétiser le Monomère, une autre semaine pour le purifier, et moins d’une journée pour préparer et purifier les nanoparticules. L’étude de citotoxicité peut être réalisée en deux jours et demi, de l’ensemencement des cellules à la fin de l’essai.
Lors de la tentative d’études cellulaires in vitro, il est essentiel de suivre les techniques d’asepsie appropriées. Des études supplémentaires telles que des tests de mort vivante, des études de microscopie et des études de biodistribution in vivo, ainsi que des études d’ovulation photothermique peuvent être réalisées avec les nanoparticules préparées par ces protocoles pour mieux comprendre leur potentiel en tant qu’agents photothermiques pour le traitement du cancer.
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