Magnétique alternatif microgels de gélatine hybride sensible au champ de libération contrôlée de médicaments

L’objectif global de ce protocole est de présenter une méthode simple pour la fabrication d’hybrides de microgels de nanoparticules sensibles au magnétothermique, et de démontrer une preuve de concept sur l’utilisation des hybrides de microgels pour la libération de médicaments contrôlables. Les principaux avantages de ce protocole sont que le processus est relativement simple et qu’il confère au microgel la caractéristique de réponse magnétothermique en piégeant simplement des nanoparticules magnétiques et des copolymères PNIPAM thermosensibles dans la matrice de gélatine. Cela permet de libérer le médicament en réponse à un champ magnétique alternatif, qui est induit par le gonflement du copolymère PNIPAM associé à l’augmentation de la température des nanoparticules lorsque les nanoparticules réagissent aux ondes magnétiques.

Les implications de cette technique s’étendent au développement d’un système d’administration de médicaments à la demande, car cette plate-forme de libération de médicaments contrôlable répond à de multiples cycles d’activation et d’arrêt induits par des stimuli externes non invasifs. Le processus de fabrication de microgels de gélatine sensibles aux champs magnétiques commence par la préparation des solutions en suspension. La préparation de base de la solution est décrite dans le protocole texte.

Lors de la préparation de la solution de gélatine, conservez-la dans un bain-marie jusqu’à ce qu’elle atteigne la phase fluidique. Ensuite, homogénéisez-le avec un vortex. Une fois toutes les solutions préparées, mélangez des volumes égaux de solution de gélatine et du copolymère PNIPAM contenant des non-particules magnétiques et agitez le mélange à fond.

L’étape suivante consiste à émulsionner le mélange aqueux dans de l’huile de silicone, puis à appliquer une couche de tensioactif. Versez 15 ml d’huile de silicone dans un bécher stérile et ajoutez immédiatement 0,86 ml du mélange préparé. Ensuite, remuez le mélange à 900 tr/min à 30 degrés Celsius pendant une demi-heure.

Après avoir produit l’émulsion, transférez-la dans un tube de 50 ml et refroidissez-la à quatre degrés Celsius pendant 10 minutes. Des microgouttelettes vont maintenant se former dans l’huile. Ensuite, remplissez principalement le tube avec la solution tensioactive Pluronic L-64, refroidissez à quatre degrés Celsius et secouez vigoureusement le tube pour que les molécules de L-64 soient adsorbées à la surface du gel et stabilisent la suspension de microgel.

Ensuite, centrifugez le tube pendant 20 minutes à 2300 Gs et à quatre degrés Celsius. Après 20 minutes, examinez le tube à la recherche d’une pastille de particules de gel. Répétez le cycle de centrifugation jusqu’à ce qu’il y en ait un.

Retirez ensuite délicatement le surnageant et remplissez le tube à 45 ml avec une solution froide de L-64. Agitez fortement le tube pour mélanger les microgels granulés dans le tensioactif. Et transférez la suspension dans un nouveau tube de 50 ml.

Répétez ensuite le processus de centrifugation et récupérez à nouveau la pastille de microgels. Maintenant, pour s’assurer qu’il ne reste pas de tensioactifs ou de gouttelettes d’huile dans la suspension de l’échantillon, aspirez complètement le surnageant. L’étape suivante de la préparation des microgels consiste à réticuler leur matrice de gélatine.

Pour commencer, suspendez la pastille dans 2 ml de la solution Genipin préparée. Utilisez un vortex. Ensuite, transférez rapidement la suspension dans un bain-marie à 23 degrés Celsius pour initier la réaction de réticulation covalente.

La réaction peut durer de cinq minutes à deux heures. Une fois terminé, retirez les réticulants en excès. Centrifugez l’échantillon pendant 20 minutes à 2300 G et à quatre degrés Celsius comme précédemment.

Ensuite, aspirez et jetez le surnageant. Répétez l’étape de lavage dans PBS trois fois au total, en brisant mécaniquement la pastille avec une pointe de pipette si nécessaire. Il est essentiel d’éliminer complètement les agents de réticulation en excès n’ayant pas réagi.

Après le dernier lavage, amenez les microgels dans du PBS à la densité souhaitée. Mesurez leur densité à l’aide d’un hémocytomètre. Les microgels fabriqués sont stables jusqu’à quatre semaines lorsqu’ils sont stockés à quatre degrés Celsius, à condition qu’il n’y ait pas d’agent dégradant, tel que la collagénase.

Pour caractériser les microgels par microscopie, chargez-les sur une lame et scellez-les sous une lamelle recouverte de résine époxy. La dernière étape de la procédure consiste à mesurer la libération de médicament par les microgels. Placez le tube avec la concentration souhaitée de microgels dans la chambre des bobines magnétiques.

Ensuite, insérez une sonde de température à fibre optique pour surveiller les changements de température lors de l’application du champ magnétique alternatif. Maintenant, appliquez un champ magnétique alternatif à haute fréquence à une intensité de champ définie et pendant une durée spécifiée. Après le traitement, centrifugez le tube pendant 20 minutes à 2300 Gs et à quatre degrés Celsius.

Prélever le surnageant pour quantifier la quantité de médicament libérée par les microgels. Dans ce cas, utilisez la spectrophotométrie pour détecter le rouge texas. Les microgels fabriqués doivent présenter une morphologie sphérique bien caractérisée et une dispersabilité colloïdale avec des diamètres compris entre cinq et 20 microns.

Des nanoparticules superparamagnétiques fluorescentes ou des BSA marqués par fluorescence peuvent être utilisés pour confirmer la bonne encapsulation dans le microgel. Le piégeage du copolymère PNIPAM dans la matrice de microgel de gélatine lui permet de présenter un changement de volume dépendant de la température. L’augmentation de la température du milieu de 22 à 42 degrés Celsius a entraîné un gonflement des microgels de gélatine d’environ 40 %En revanche, seulement 10 % de gonflement a été observé dans les microgels de gélatine sans copolymère PNIPAM.

Lorsque des nanoparticules superparamagnétiques ont été incorporées dans le microgel de copolymère de gélatine PNIPAM, la température du microgel a augmenté lorsqu’il était exposé au champ magnétique alternatif approprié. La libération mesurée de TRBSA à partir de ces microgels était d’environ 35 %Sans incorporer le copolymère dans les microgels, la libération de TRBSA était significativement plus faible. Seulement environ 10 %Ainsi, la libération de BSA en réponse au champ magnétique alternatif était probablement due à un gonflement associé au retrait des chaînes de copolymères PNIPAM dans le microgel.

Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la fabrication d’hybrides de microgels de nanoparticules biodégradables sensibles aux champs magnétiques qui permettent une libération de médicament contrôlable à l’aide d’une méthode simple d’émulsification eau dans huile. Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en trois heures si elle est correctement exécutée. Ce protocole peut également être modifié pour fabriquer des hybrides de microgels qui répondent à d’autres stimuli, tels que la lumière proche infrarouge.

En incorporant simplement une nanoparticule d’or réactive dans le proche infrarouge avec une matrice de gélatine.