ננו-חלקיק גביש נוזלי (LCNP) nanocarrier מנוצלת ככלי עבור במסירה מבוקרת של מטען הידרופובי אל קרום הפלזמה של תאים חיים.
מאמר שיטה
ננו-חלקיק גביש נוזלי (LCNP) nanocarrier מנוצלת ככלי עבור במסירה מבוקרת של מטען הידרופובי אל קרום הפלזמה של תאים חיים.
המשלוח המבוקר של סוכני סמים / הדמיה לתאים הוא קריטי עבור בפיתוח תרופות לחקר תהליכי איתות הסלולר. לאחרונה חלקיקים (NPS) הראו הבטחה משמעותית לפיתוח של מערכות שיגור כזה. כאן, מערכת מסירה מבוססת גביש נוזל NP (LCNP) הועסקה על במסירה המבוקרת של צבע מים מסיסים, פרכלורט-dioctadecyloxacarbocyanine 3,3' (DIO), מתוך ליבת NP לאזור ההידרופובי של פלזמה bilayer הממברנה. במהלך הסינתזה של הצירופים, לצבוע התאגד ביעילות לתוך ליבת LCNP הידרופובי, כפי שאושר על ידי ספקטרוסקופיות מרובים המנתח. נטיה של נגזרת כולסטרול PEGylated אל פני השטח NP (Dio-LCNP-PEG-חול) איפשר המחייב של צירופים טעון לצבוע הממברנה ב HEK 293T / 17 תאים. זמן נפתרה מיקרוסקופיה confocal סריקת לייזר והעברת אנרגיה תהודה פורסטר (סריג) הדמיה אישר את המסירהive בזרימה של Dio מליבת LCNP והחדרתו לתוך bilayer הממברנה. לבסוף, את המסירה של Dio בתור LCNP-PEG-צ'ול החלישה את cytotoxicity של Dio; בצורת NP של Dio הציגה ~ 30-40% פחות רעילה לעומת DIO מובא חינם מפתרון בתפזורת. גישה זו ממחישה את השירות של פלטפורמת LCNP כקובץ האפנות ביותר עבור משלוח הקרום ספציפי אפנון של מטענים מולקולריים הידרופובי.
מאז כניסתו של התממשקות ננו (חומרים ≤100 ננומטר לפחות ממד אחד) עם תאי חיים, מטרה מתמשכת כבר לנצל את מאפייני גודל תלוי הייחודיים של חלקיקים (NPS) עבור יישומים שונים. יישומים אלה כוללים תא ו / תיוג רקמות הדמיה (הן במבחנה in vivo), חישה בזמן אמת, ואת במסירה מבוקרת של תרופות ומטענים אחרים 1. דוגמאות של תכונות NP רלוונטיות אלו כוללות את הפליטה תלוי בגודל של nanocrystals מוליך למחצה (נקודות קוונטיות, QDs); מאפייני photothermal של חלקיקי זהב; יכולת ההעמסה הגדולה של הליבה המימית של ליפוזומים; ואת מוליכות בליסטיים של allotropes פחמן, כגון צינורות פחמן חד-הקיר גרפן.
לאחרונה, עניין משמעותי שקם בשימוש צירופים עבור האפנון המבוקר של תרופות ומטענים אחרים, כגון ניגוד / הדמיהגברים. הנה, את הרציונל הוא לשפר משמעותית / לייעל את המסיסות הכוללת, מינון נמסר, זמן מחזור, ופינוי סופי של מטען הסמים על ידי מתן אותו בתור ניסוח NP. זה הגיע להיות המכונה משלוח סמים בתיווך NP (NMDD), וכיום ישנם שבעה ניסוחים סמים NP ה- FDA לשימוש במרפאה לטיפול בסוגי סרטן שונים ומאות נוספים בשלבים שונים של ניסויים קליניים. בעיקרו של דבר, המטרה היא "להשיג יותר בפחות;" כלומר, להשתמש NP כמו פיגום כדי לספק סמים יותר עם ממשלי מינון פחות על ידי ניצול של שטח הפנים הגדול: נפח (למשל, חלקיקים קשים, כגון QDs תחמוצות מתכת) של צירופים או נפח הפנים הגדול שלהם לטעינה מטעני מטען גדולים (למשל, ליפוזומים או מיצלות). המטרה כאן היא לצמצם את הצורך המשטר מינון מרובה נמסרו מערכתי בעוד באותו הזמן בקידום יציבות מימית ומחזור דם מוגבר, במיוחד עבורמטעני תרופה הידרופובי ומאתגרים, תוך יעיל, הם מסיסים במשורה בתקשורת המימית.
לפיכך, המטרה של העבודה המתוארת במסמך זה הייתה לקבוע את הכדאיות של שימוש פיגום NP רומן עבור המשלוח הייחודי והמבוקר של מטענים הידרופובי אל bilayer הממברנה lipophilic. מוטיבצית העבודה הייתה המסיסות מוגבלת הטמון וקושי מסירת מולקולות הידרופוביות לתאי מהמדיה מימית. בדרך כלל, את המסירה של מולקולות הידרופוביות כזה דורש שימוש בממסים אורגניים (למשל, DMSO) או פעיל שטח amphiphilic (למשל Poloxamers,) שיכול להיות תא רעיל ופשרה ורקמות כדאיות 2, או נישא micelle, אשר יכולה להיות מוגבל טעינה פנימית קיבולות. מנשא NP נבחר כאן היה ניסוח רומן גביש נוזל NP (LCNP) שפותח בעבר 3 וכי הוכח בעבר להשיג ~ פי 40 שיפור היעילות של דוקסורוביצין התרופה נגד הסרטן בתאים בתרבית 4.
בשנת העבודה המתוארת במסמך זה, מטען הנציג שנבחר היה צבע קרום פוטנציומטרית, 3,3'-dioctadecyloxacarbocyanine פרכלורט (DIO). DIO הוא צבע מסיס-מים, שבו נעשה שימוש עבור האנטרוגרד התחקות מדרדר חיים ונוירונים קבועים, מדידות פוטנציאל הממברנה, ועל קרום כללי תיוג 5, 6, 7, 8, 9. בשל האופי הידרופובי שלה, בדרך כלל DIO מתווסף ישירות monolayers תא או רקמות בצורה גבישית 10, או שהוא וטופח בריכוזים גבוהים מאוד (~ 1-20 מיקרומטר) לאחר דילול מפתרון מניות ריכוז 11, 12.
תוכן "> הנה, גישת שימוש הייתה לפלטפורמת LCNP, NP רב תכליתי אשר גרעין פנימי הוא לגמרי הידרופובי השטח שלה הוא הידרופילי בו זמנית מקובל bioconjugation, כרכב משלוח עבור Dio. DIO הוא שולב ליבת LCNP במהלך סינתזה , ועל פני שטח NP הוא פונקציונלי אז עם מחצית כולסטרול PEGylated לקדם את הממברנה המחייב של אנסמבל DIO-LCNP קרום הפלזמה. גישה זו ביאת מערכת מסירה כי חלקה את DIO לתוך קרום הפלזמה עם דיוק גדול ומגורי הממברנה זמן מאשר בצורה חופשית של Dio נמסר מפתרון בתפזורת (Dio חינם). יתר על כן, שיטה זו הראה כי משלוח בתיווך LCNP של Dio מודולציה משמעותי שמניע את שיעור החלוקה הספציפית של צבע לתוך bilayer הממברנה lipophilic. זהו מושגת תוך הפחתת הרעילות של התרופה בחינם על ידי ~ 40% על ידי אספקה אותו כקובץ ניסוח LCNP במקביל.התחת = "jove_content"> זה צפוי כי המתודולוגיה המתוארת במסמך זה יהיה טכניקה המאפשרת עוצמה עבור חוקרים שעבודתם כרוכה או מחייב משלוח הסלולר של מטענים הידרופובי מאוד כי הם מסיסים במשורה או לא מסיסים לחלוטין בתמיסה מימית.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. הכנת DIO-LCNP ו Dio-LCNP-PEG-צ'ול
.2 אפיון DIO-LCNP ו Dio-LCNP-PEG חול-
3. הכנת מנות תרבית תאים לניסויי משלוח והדמיה
הערה: DIO-LCNP תיוג מתבצע על HEK 293T / 17 תאי כליה עובריים אנושיים (בין הקטעים 5 ו -15) כי הם מתורבתים כפי שתוארו לעיל -4. בצע את הניסויים המשלוחים ואת הדמית התא הבאה כמפורטת להלן.
משלוח סלולארי 4. של Dio ו Dio-LCNPs והדמיה של תאים קבועים
5. משלוח סלולארי של Dio ו Dio-LCNPs ו סריג הדמיה בתאים חיים
הערה: שיטה זו, התאים colabeled עם 6 מיקרומטר אחד DIO-LCNP-PEG-חול (בהתאם DIO הוא תורם סריג) ו 1,1'-dioctadecyl-3,3,3 ", 3'-tetramethylindocarbocyanine פרכלורט (DiI חינם, שבו DiI הוא acceptor סריג). שחרור DIO מ DIO-LCNP-PEG-צ'ול ושילובה לתוך קרום הפלזמה אושר על ידי גידול שנצפתה העברת אנרגיה מגוף התורם DIO אל acceptor DiI.
6. Cytotoxicity Assay של Dio ו Dio-LCNPs אל תאים HEK 293T / 17
הערה: cytotoxicity של חומרי DIO-LCNP נבחן באמצעות tetrazolium לצבוע מבוססי התפשטות assay 17. הם תאים בתרבית בצלחת multiwell בנוכחות ריכוזים שונים של חומרים בתנאים לחקות משלוח / תיוג. התאים אז הם מתורבתים במשך 72 שעות כדי לאפשר התפשטות. לצבוע (MTS, (3- (4,5-dimethylthiazol-2-י.ל.) -5- (3-carboxymethoxyphenyl) -2- (4-sulfophenyl) -2H-tetrazolium) אז מתווסף בארות, מבחינת חילוף החומרים הפעילים תאים להמיר את הצבע לתוך מוצר כחול formazan. כמות היווצרות צבע עומדת ביחס ישר למספר תאי קיימא.
ניתוח 7. נתונים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
LCNPs הוכן שבו הליבה ההידרופובי של NP הועמסה עם בדיקת קרום תיוג נציג כדי להדגים את התועלת של LCNP כרכב אספקה יעיל עבור מטענים הידרופובי. לשם כך, את המטען שנבחר היה צבע קרום תיוג פוטנציומטרית מים מסיסים מאוד, Dio. Dio טעון LCNPs (Dio-LCNPs) היו מסונתז באמצעות טכניקה שני שלבים מיני אמולסיה עם DACTP11 מרכיבים כימיים, AC10COONa, ו Dio, כפי שמוצג באיור 1 18. במערכת NP זו, רשת פולימרי מקושר קוולנטית של סוכן cross-linking גבישי ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מטרה מתמשכת של NMDD היא המיקוד המבוקר מסירת ניסוחי תרופה לתאים ורקמות, בשילוב עם יעילות תרופה משופרת סימולטני. אחת מסוג ספציפי של מולקולות תרופה עבורו זו הציבה בפני אתגר משמעותי הוא סוכנים הידרופובי תרופות / הדמיה שיש במשורה, כדי לא מסיסות תקשורת מימית. בעיה זו הטרידה את המעבר של תרופות חזקות מן במערכות תרבית תאים במבחנה להגדרה הקלינית הביאה מספר מולקולות תרופה מבטיחות להיות "גנז" או נטושים ולא רדף נוסף במסגרת הקלינית. Wortmannin (Wtmn), למשל, הוא מעכב ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
החוקרים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.
עבודה זו נתמכה על ידי תכנית מימון מאגר NRL (עבודת יחידת MA041-06-41-4943). ON נתמך על ידי Associateship מחקר מלגות המועצה הלאומית למחקר.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 1-אתיל-3-(3-(דימתיל-אמינו)-פרופיל)קרבודימיד הידרוכלוריד (EDCA) | ThermoFisher | E2247 | |
| 3,3′-dioctadecyloxacarbocyanine perchlorate (DiO) | Sigma Aldrich | D4292-20MG | מסוכן; הכינו תמיסת מלאי ב-DMSO |
| כולסטרול פולי (אתילן גליקול) אמין הידרוכלוריד | Nanocs, Inc. | PG2-AMCS-2k | |
| מונה תאים אוטומטי Countess | ThermoFisher | C10227 | |
| Dioctadecyl-3,3,3′ ,3′-tetramethylindocarbocyanine perchlorate (DiI) | Sigma Aldrich | 468495-100MG | מסוכן; הכינו תמיסת מלאי ב-DMSO |
| Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) | ThermoFisher | 21063045 | חם ב-37 מעלות; C לפני השימוש |
| בתמיסת מלח פוספט (DPBS) ThermoFisher של Dulbecco | 14040182 | לחמם ב-37 מעלות; C לפני השימוש | |
| מכשיר פיזור אור דינמי | ZetaSizer NanoSeries (Malvern Instruments Ltd., Worcestershire, UK) | ||
| חלבון בקר פיברונקטין, | Plasma ThermoFisher | 33010018 | הכינו תמיסת מלאי של 1 מ"ג/מ"ל באמצעות DPBS. לשימוש 20-30 ומיקרו; גרם/מ"ל לציפוי צלחת MetTek, שעתיים ב-37 מעלות; C |
| פורמלדהיד (16%, W/V) | ThermoFisher | 28906 | מסוכן; לדלל ל-4% באמצעות DPBS |
| תאי כליה עובריים אנושיים (HEK 293T/17) | אוסף תרביות מסוג אמריקאי | ATCC® CRL-11268 ומסחר; | |
| פתרון הדמיה של תאים חיים (LCIS) | ThermoFisher | A14291DJ | חם ב-37 מעלות; C לפני השימוש |
| MatTek 14 מ"מ # 1.0 צלחת תרבית תאים להכנסת זכוכית כיסוי | תאגיד MatTek | P35G-1.0-14-C | |
| מדיום נשר שונה (DMEM) המכיל 25 מ"מ HEPES | ThermoFisher | 21063045 | חם ב 37 מעלות; C לפני השימוש |
| N-hydroxysulfosuccinimide מלח נתרן (NHSS) | ThermoFisher | 24510 | |
| Nikon A1si מיקרוסקופ קונפוקלי ספקטרלי | Nikon Instruments | ||
| Trypan Blue Stain (0.4%) | ThermoFisher | T10282 | מערבבים כ-50% לתרחיף התאים לפני ספירת התאים |
| מכשיר פוטנציאלי | Zeta ZetaSizer NanoSeries (Malvern Instruments Ltd., Worcestershire, UK) | ||
| מעבד אולטרסאונד | Sonics and Materials Inc | GEX 600-5 | |
| Mini Cetntrifuge | Benchmark | Mini-fuge-04477 | |
| PD-10 Sephadex™ G-25 בינוני | GE Healthcare | 17-0851-01 | |
| Bio-Rad ChemiDoc XRS Imaging System | Bio-RAD | 76S/07434 | |
| Trypsin-EDTA (0.25%), פנול אדום | ThermoFisher | 25200056 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה