Name: Proprietà elettroattivo Polymer Nanoparticelle Esporre fototermiche (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-01-08T14:00:01.000+00:00
Duration: 10 min 16 s
Description: Scopri la sintesi di nanoparticelle polimeriche conduttive con proprietà fototermiche per la terapia del cancro. Questo metodo consente la preparazione di agenti fototermici mirati e la valutazione della citotossicità.

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Questo lavoro è stato finanziato in parte dal Texas Emerging Technology Fund (Avvio a TB), l&#39;Università Statale di Ricerca Enhancement Programma Texas, il Texas State University di dottorato di ricerca Fellowship (TC), il Partenariato NSF di Ricerca e Formazione sui Materiali (PREM, DMR-1205670), la Fondazione Welch (AI-0045), e National Institutes of Health (R01CA032132).

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Gli autori non hanno nulla da rivelare.

In questo lavoro, NP polimeri elettroattivi sono stati sintetizzati come potenziali agenti PTT per il trattamento del cancro. La preparazione delle nanoparticelle è descritta, iniziando con la sintesi di monomeri seguita da polimerizzazione in emulsione. Mentre la preparazione di polimeri elettroattivi NP utilizzando come EDOT e pirrolo è stato descritto in precedenza, questo documento descrive la preparazione di nanoparticelle polimeriche iniziano uniche monomeri coniugazione estese, dimostrando che questo processo può...

Polimeri elettroattivi modificano le loro proprietà (colore, conducibilità, reattività, volumi, ecc) in presenza di un campo elettrico. I tempi di commutazione rapidi, tunability, durata e caratteristiche di leggerezza dei polimeri elettroattivi hanno portato a numerose applicazioni proposte, compresa l&#39;energia alternativa, i sensori, Electrochromics e dispositivi biomedici. Polimeri elettroattivi sono potenzialmente utili come flessibili, leggeri batteria e condensatore elettrodi. 1 Applicazioni di polimeri elettroattivi in dispositivi elettrocromici includono i sistemi di riduzione del riverbero per edifici e automobili, occhiali da sole, occhiali protettivi, dispositivi di archiviazione ottica e tessuti intelligenti. 2-5 finestre intelligenti possono ridurre il fabbisogno energetico bloccando specifiche lunghezze d&#39;onda della luce on-demand e la protezione interni di case e automobili. Tessuti intelligenti possono essere utilizzati in abbigliamento per aiutare a proteggere contro le radiazioni UV. 6 polimeri elettroattivi hanno also iniziato ad essere utilizzato in dispositivi medici. Tra i polimeri elettroattivi utilizzati nei dispositivi biomedici, polipirrolo (PpY), polianilina (PANI), e poli (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) sono tra i più comuni. Ad esempio, questi tipi di polimeri sono comunemente usati come trasduttori a dispositivi biosensori 7 Applicazioni in consegna terapeutico hanno mostrato risultati promettenti.; Studi hanno dimostrato il rilascio di farmaci e proteine ​​terapeutiche da dispositivi preparati polimeri elettroattivi. 8-12 Più recentemente, i polimeri elettroattivi sono stati utilizzati come agenti terapeutici nella terapia fototermica. 13-15 Nella terapia fototermica, agenti fototermiche devono assorbire la luce nel prossimo -Infrared (NIR) regione (~ 700-900 nm), noto anche come la finestra terapeutica, dove la luce ha la profondità massima di penetrazione nei tessuti, tipicamente fino a 1 cm. 16,17 In questa gamma, cromofori biologici come emoglobina , emoglobina ossigenata, lipidi, e l&#39;acqua hanno poco-a-noassorbanza, che permette alla luce di penetrare facilmente. Quando gli agenti fototermiche assorbono la luce in questa finestra terapeutica, il photoenergy viene convertita in energia fototermica. Irvin e collaboratori hanno già riportato alcossi-sostituito bis-Edot monomeri benzene che sono stati sintetizzati mediante accoppiamento Negishi. 18 accoppiamento Negishi è un metodo preferito per la formazione di legami carbonio-carbonio. Questo processo ha molti vantaggi, compreso l&#39;uso di intermedi organozinco, che sono meno tossici e tendono ad avere una maggiore reattività rispetto ad altri composti organometallici utilizzati. 19,20 composti organozinco sono compatibili con una vasta gamma di gruppi funzionali sulle alogenuri organici. 20 Nel reazione di accoppiamento Negishi, un organohalide e organometallico sono accoppiati tramite l&#39;uso di palladio (0) catalizzatore. 20 Nel lavoro qui presentato, questo metodo di accoppiamento incrociato è utilizzato nella sintesi di 1,4-dialcossi-2,5-bis ( 3,4-ethylenedioxythienyl) benzeNE (BEDOT-B (OR) 2) monomeri. Questi monomeri possono essere facilmente polimerizzati elettrochimicamente o chimicamente per produrre polimeri che sono candidati promettenti per applicazioni biomediche. I metodi convenzionali per la preparazione di sospensioni colloidali polimeriche in soluzione acquosa per applicazioni biomediche tipicamente coinvolgono la dissoluzione dei polimeri sfusi seguita da nanoprecipitation o emulsione solvente tecniche di evaporazione. 21,22 Per produrre nanoparticelle di poli (BEDOT-B (OR) 2) , un approccio bottom-up è dimostrato qui dove sono sintetizzate le NP via in situ polimerizzazione in emulsione. Polimerizzazione in emulsione è un processo che è facilmente scalabile ed è un metodo relativamente veloce per la preparazione NP. 22 Studi con polimerizzazione in emulsione per produrre nanoparticelle di polimeri elettroattivi altri sono stati riportati per PpY e PEDOT. 15,23,24 PEDOT NP, per esempio, è stato redatto utilizzando emulsione a spruzzo polymerization. 24 Questo metodo è difficile da riprodurre, e produce in genere, le particelle di micron di dimensioni più grandi. Il protocollo descritto in questo articolo esplora l&#39;uso di un metodo drop-sonicazione per preparare riproducibile 100 nm NP polimeriche. In questo protocollo, i polimeri elettroattivi su misura per assorbire la luce nella regione NIR simile a poli riportato in precedenza (BEDOT-B (OR) 2) sono sintetizzati e caratterizzati per dimostrare il loro potenziale in dispositivi elettrocromici e come agenti PTT. In primo luogo, il protocollo per la sintesi dei monomeri mediante accoppiamento Negishi è descritto. I monomeri sono caratterizzati usando spettroscopia NMR e UV-Vis-NIR. La preparazione di sospensioni colloidali NP via ossidativa emulsione polimerizzazione in ambiente acquoso è anche descritto. La procedura si basa su un processo di polimerizzazione in emulsione a due fasi precedentemente descritto da Han et al. Che viene applicato ai vari monomeri. Un sistema a due tensioattivo èutilizzato per controllare il monodispersity NP. Un test vitalità cellulare viene utilizzato per valutare citocompatibilità delle NP. Infine, il potenziale di questi NP per agire come trasduttori PTT è dimostrata mediante irraggiamento con un laser NIR.

<table><tbody><tr><td>Elettrodo di lavoro in platino di 2 mm di diametro</td><td>CH Instruments</td><td>CH102</td><td>Lucidato con carta vetrata molto fine</td></tr><tr><td>3,4-etilendiossitiofene</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>483028</td><td>Purificato mediante distillazione sotto vuoto</td></tr><tr><td>3-(4,5-Dimetiltiazol-2-il)-2,5-Difeniltetrazolio Bromuro (MTT) 98%</td><td>Alfa Aesar</td><td>L11939</td><td></td></tr><tr><td>505 Dismembratore sonico</td><td>Fisher Scientific&trade; &nbsp;</td><td>FB505110</td><td>punta da 1/8" e valutato a 500&nbsp; watt</td></tr><tr><td>808 nm diodo laser</td><td>ThorLabs</td><td>L808P1WJ</td><td>Valutato a 1 W</td></tr><tr><td>Acetonitrile anidro 99%</td><td>Acros</td><td>61022-0010</td><td></td></tr><tr><td>Avanti J-26 XPI</td><td>Beckman Coulter</td><td>393127</td><td></td></tr><tr><td>Bromohexane 98%</td><td>MP Biomedicals</td><td>202323</td><td></td></tr><tr><td>Dialisi (100.000) MWCO</td><td>SpectrumLabs</td><td>G235071</td><td></td></tr><tr><td>Dimetil solfossido 99% (DMSO)</td><td>BDH</td><td>BDH1115</td><td></td></tr><tr><td>Dimetilformammide anidra (DMF) 99%</td><td>Acros</td><td>326870010</td><td></td></tr><tr><td>Dodecil benzensolfonato (DBSA)&nbsp;</td><td>TCI</td><td>D0989</td><td></td></tr><tr><td>Dulbecco' s aquila modificata media (DMEM)&nbsp;</td><td>Corning</td><td>10-013 CV</td><td></td></tr><tr><td>EMS 150 TES sputter coater</td><td>Microscopia elettronica Scienze</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Etanolo (EtOH) 100%</td><td>BDH</td><td>BDH1156</td><td></td></tr><tr><td>etile 4-bromobutirrato (98%)</td><td>Acros</td><td>173551000</td><td></td></tr><tr><td>Acetato di etile 99%</td><td>Fisher</td><td>UN1173</td><td></td></tr><tr><td>Siero fetale bovino (FBS)</td><td>Corning</td><td>35-010-CV</td><td></td></tr><tr><td>Helios NanoLab 400</td><td>FEI</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Hexane</td><td>Fisher</td><td>H306-4</td><td></td></tr><tr><td>Acido cloridrico (HCl)</td><td>Fisher</td><td>A142-212</td><td></td></tr><tr><td>Idrochinone 99,5%</td><td>Acros</td><td>120915000</td><td></td></tr><tr><td>Idrozina anidra 98%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>215155</td><td></td></tr><tr><td>Galss rivestita di ossido di indio e stagno (ITO)</td><td>Delta Technologies</td><td>CG-41IN-CUV</td><td>4-8 &Omega;/sq</td></tr><tr><td>Cloruro di ferro 97% FeCl3</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>157740</td><td></td></tr><tr><td>Solfato di magnesio (MgSO4)</td><td>Fisher</td><td>593295</td><td>essiccato a 100 &#176; C</td></tr><tr><td>SKOV-3</td><td>ATCC</td><td>HTB-26</td><td></td></tr><tr><td>Metanolo</td><td>BDH</td><td>BHD1135</td><td></td></tr><tr><td>n-butlitio (2,5 M)&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>230707</td><td>Poli</td></tr><tr><td>(stirenesulfonato-acido co-malico) piroforico (PSS-co-MA) 20.000 MW</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>434566</td><td></td></tr><tr><td>Carbonato di potassio</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>209619</td><td>essiccato a 100 &#176; C</td></tr><tr><td>Idrossido di potassio</td><td>Alfa Aesar</td><td>A18854</td><td></td></tr><tr><td>Ioduro di potassio</td><td>Fisher</td><td>P410-100</td><td></td></tr><tr><td>RO-5 piastra di agitazione</td><td>IKA-Werke</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SC4000 Telecamera IR</td><td>FLIR</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Synergy H4 Lettore ibrido</td><td>Biotek</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Perclorato di tetrabutilammonio (TBAP) 99%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>3579274</td><td>Purificato mediante ricristallizzazione in acetato di etile</td></tr><tr><td>Tetraidrofurano anidro (THF) 99%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>401757</td><td></td></tr><tr><td>tetrakis(trifenilfosfina) palladio(0)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>216666</td><td>Termomiscelatore sensibile all'umidità</td></tr><tr><td></td><td>Eppendorf</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Potenziostato/galvanostato USB</td><td>WaveNow</td><td>AFTP1</td><td></td></tr><tr><td>Zetasizer Nano Zs</td><td>Disposizione ottica Malvern</td><td></td><td>175&#176;</td></tr><tr><td>Cloruro di zinco (1 M) ZnCl2</td><td>Acros</td><td>370057000</td><td></td></tr></tbody></table>

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Electroactive Polymer Nanoparticles Exhibiting Photothermal Properties

Viene dimostrato un metodo per la sintesi di polimeri elettroattivi, che inizia con la sintesi di monomeri di coniugazione estesa utilizzando un processo in tre fasi che termina con l'accoppiamento Negishi. L'accoppiamento di Negishi è un processo di accoppiamento incrociato in cui un precursore chimico viene prima litiato, seguito dalla transmetallazione con ZnCl2. Il composto organozinco risultante può essere accoppiato a un precursore aromatico dibromurato per dare il monomero coniugato. I film polimerici possono essere preparati tramite elettropolimerizzazione del monomero e caratterizzati utilizzando la voltammetria ciclica e la spettroscopia ultravioletto-visibile-vicino infrarosso (UV-Vis-NIR). Le nanoparticelle (NP) vengono preparate tramite polimerizzazione in emulsione del monomero utilizzando un sistema a due tensioattivi per produrre una dispersione acquosa delle NP del polimero. Le NP sono caratterizzate utilizzando la diffusione dinamica della luce, la microscopia elettronica e la spettroscopia UV-Vis-NIR. La citocompatibilità delle NP viene studiata utilizzando il saggio di vitalità cellulare. Infine, le sospensioni di NP vengono irradiate con un laser NIR per determinarne l'efficacia come potenziali materiali per la terapia fototermica (PTT).

Il protocollo di reazione cedevole M1 e M2 è mostrato in Figura 1. I monomeri possono essere caratterizzati da 1 H e 13 C NMR spettroscopia, punto di fusione, ed analisi elementare. Lo spettro NMR 1 H fornisce informazioni per quanto riguarda la connettività degli atomi e dei loro ambienti elettronici; in tal modo, viene utilizzato di routine per verificare che le reazioni sono state completate con successo. Reazioni di a...

Viene presentato un protocollo per la sintesi e la preparazione di nanoparticelle costituite da polimeri elettroattivi.

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A method for the synthesis of electroactive polymers is demonstrated, starting with the synthesis of extended conjugation monomers using a three-step ...

L'obiettivo generale di questo protocollo è quello di preparare nanoparticelle polimeriche conduttive che presentano proprietà fototermiche e valutare la loro citotossicità. Le nanoparticelle polimeriche conduttive sono agenti ideali per la terapia fototermica perché assorbono la luce nella gamma del vicino infrarosso e la convertono in calore per uccidere le cellule tumorali. Il vantaggio principale degli agenti di fototerapia polimerica è che possono essere personalizzati per regolare le loro proprietà di assorbimento in base alla compatibilità e alla capacità di targeting del tumore per consentire un'efficace terapia del cancro localizzato non invasiva.I polimeri che stiamo utilizzando per la fototerapia possono essere utilizzati anche per applicazioni di energia alternativa, sensori ed elettrocromici. Gli individui che non conoscono questo metodo possono avere difficoltà perché la reazione è sensibile all'umidità. Una buona comprensione delle tecniche di sintesi airless è essenziale.La dimostrazione visiva dei saggi di coltura cellulare è fondamentale poiché le tecniche sterili sono difficili da padroneggiare. Tutti i saggi di gioco multiruolo richiedono accuratezza e coerenza

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Abbiamo sviluppato nuovi nanovesicles multifunzionali intrinseche chiamati porphysomes, che hanno struttura-dipendente fluorescenza auto-estinzione e le proprietà fototermiche uniche, fungendo così gli agenti di terapia fototermica come potenti. Abbiamo formulato porphysomes utilizzando estrusione ad alta pressione e studiato l'efficacia della terapia photothermal in un modello di tumore xenotrapianto.

One Minute, Sub-One-Watt Photothermal ablazione del tumore Utilizzando Porphysomes, intrinseca multifunzionale nanovesicles

Questo protocollo delinea come utilizzare il riscaldamento transitorio associato all'assorbimento ottico delle nanobarre d'oro per stimolare la differenziazione e l'attività intracellulare del calcio nelle cellule neuronali. Questi risultati aprono potenzialmente nuove applicazioni nelle protesi neurali e negli studi fondamentali nelle neuroscienze.

Oro nanorod-assistito stimolazione ottica di cellule neuronali

Le molecole di colorante organico e le nanoparticelle di conversione rivestite di acido oleico non sono solubili in acqua. Questo protocollo descrive un metodo "plug and play" che consente il trasferimento di molecole di colorante organico e particelle di upconverting dal loro solvente idrofobico iniziale all'acqua.

Un metodo &#39;Plug and Play&#39; per creare Nanoassemblies acqua dispersibile contenenti un polimero Amphiphilic, coloranti organici e Upconverting nanoparticelle

Questo protocollo descrive un metodo per la fabbricazione di nanoparticelle polimeriche conduttrici miscelate con fullerene. Queste nanoparticelle sono state studiate per il loro potenziale utilizzo come fotosensibilizzatori di nuova generazione per la terapia fotodinamica (PDT).

Terapia fotodinamica con Blended Condurre Polimero / Fullerene nanoparticelle fotosensibilizzanti

Viene descritto un metodo per la stimolazione dell'attività elettrica di colture cellulari in vitro con luce visibile, basato sull'uso di polimeri semiconduttori organici.

Controllo ottico di cellule viventi attività elettrica da coniugati Polimeri

Descriviamo la sintesi e le proprietà delle nanoparticelle multifunzionali di Fe2O3-Au prodotte da un approccio chimico umido e studiamo le loro proprietà fototermiche utilizzando l'irradiazione laser. Le nanoparticelle composite Fe2O3-Au mantengono le proprietà di entrambi i materiali, creando una struttura multifunzionale con eccellenti proprietà magnetiche e plasmoniche.

Multifunzionale ibrida Fe<sub&gt; 2</sub&gt; O<sub&gt; 3</sub&gt; -Au Nanoparticelle per un efficiente riscaldamento plasmoniche

Questo manoscritto descrive la preparazione di microgeli magnetici e sensibili alla temperatura attraverso un'emulsione indotta dalla temperatura senza reazione chimica. Questi microgeli sensibili sono stati sintetizzati mescolando le nanoparticelle di poli ( N- isopropilacrilammide) (PNIPAAm), polietileniminina (PEI) e Fe 3 O 4 -NH 2 per il potenziale utilizzo in liberazione a rilascio di sostanze magnetiche e termiche.

Poli sensibile magnetico e termico (<em&gt; N</em&gt; -isopropilacrilammide) per il rilascio controllato magneticamente attivato

Qui viene presentato un protocollo per la fabbricazione di microbolle a guscio di nanoparticelle di ossido di ferro (NSM) attraverso l'autoassemblaggio, la sinergizzazione della reattività magnetica, acustica e ottica in un'unica piattaforma nanoterapeutica per l'ipertermia magnetica e la terapia del cancro combinata fototermica.

Microbolle magnetiche, acustiche e ottiche a tripla risposta per ipertermia magnetica e terapia del cancro combinata pototermica

Viene presentato un protocollo per la sintesi di nanomateriali luminescenti persistenti (PLNP) e le loro potenziali applicazioni in display riscrivibili e processi artistici utilizzando l'effetto afterglow sotto irradiazione di luce ultravioletta (365 nm).

Sintesi di nanoparticelle luminescenti persistenti per display riscrivibili e applicazioni di illuminazione

Questo articolo descrive una semplice tecnica per rivestire nanofibre PAN elettrofilate con polimeri elettroattivi utilizzando la deposizione da vapore. Gli effetti dell'ossidante FeCl₃ sulla deposizione di rivestimenti in poli(3,4-etilendiossitiofene) sul PAN sono stati studiati per comprendere e ottimizzare la crescita del polimero, il diametro delle fibre e la resistenza meccanica complessiva dei tappetini in nanofibra.

Deposizione in fase vapore di poli(3,4-etilendiossitiofene) elettroattivo su nanofibre polimeriche elettrofilate

Questo articolo presenta il protocollo per la preparazione di fantocci di tessuto tumorale che replicano le proprietà ottiche per la terapia fototermica plasmonica. Descrive in dettaglio la preparazione dei fantocci, le valutazioni fototermiche e la convalida del modello numerico sviluppato basato su misurazioni della temperatura fototermica per la valutazione dei parametri terapeutici, offrendo un'alternativa etica ed economica agli studi in vivo per i test preliminari.

Terapia plasmonica fototermica del cancro: fantocci che imitano il tessuto tumorale inclusi in nanoparticelle per la visualizzazione della distribuzione fototermica della temperatura

Scopri la sintesi di nanoparticelle polimeriche conduttive con proprietà fototermiche per la terapia del cancro. Questo metodo consente la preparazione di agenti fototermici mirati e la valutazione della citotossicità.

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