我々は、設計、組み立て、および高分子電解質複合ミセル、高分子電解質および親水性荷電ブロックコポリマーによって形成されるコアシェルナノ粒子の設計、組み立て、および特徴付けのための代表的なデータを提供する。
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この記事について
サマリー
要約
高分子電解質複合ミセル(PCM)、水溶液中の荷電ポリマーの自己集合によって形成されるコアシェルナノ粒子は、高分子相互作用の物理学を探索するための強力なプラットフォームを提供し、また、有望なソリューションを提供します。治療オリゴヌクレオチドを生体内に送達するという差迫した問題。PCMの予測構造特性関係の開発は、ナノ粒子自己集合中に強力な運動トラップが存在するため、困難であることが証明されています。本稿では、PCM構築のためのポリマーを選択するための基準について説明し、繰り返し可能な、低多分散性ナノ粒子の組み立てを可能にする塩アニールに基づくプロトコルを提供します。また、光散乱、小角X線散乱、電子顕微鏡によるPCM特性解析についても議論する。
概要
逆に荷電性の高分子電解質が水溶液中に混合されると、それらの対イオンの放出によるエントロピーゲインは、高分子が豊富な凝縮相と高分子枯渇上清1、2、3、4、5に溶液の脱混合を引き起こし、高分子電解質錯体として知られている現象である。中性親水性ブロックが一方または両方の高分子電解質に結合している場合、ナノスケールの相分離が起こる(図1A)。得られた自己集合コアシェルナノ粒子は、様々にポリ電解質複合体ミセル(PCM)と呼ばれ、ポリイオン複合体ミセル、ブロックイオノマー複合体、または界面活性剤ミセル化にたとえよるコアミセル、システムのすべての構成要素が親水性6、7であるにもかかわらず。PCMのタンパク質や核酸などの親水性分子をカプセル化する能力、ならびにブロックコポリマーキャリアアーキテクチャによって提供される広範なツナビリティは、それらの治療分子を生体8、9、10、11、12、....
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プロトコル
1. 材料の調製
- 凍結乾燥ジブロックポリマーを計量し、10 mg/mLの最終濃度のストック溶液に必要なほぼ体積まで水を加えます。2分間の最高速度で渦。
- 超音波処理 5 分. 非常に長いディブロックは、追加の超音波処理を必要とすることがあります。ストックソリューションは、完全に透明で均質に見えるはずです。
- 必要に応じて NaOH または HCl を使用して pH を 7.4 に調整します。最終ボリュームに水を加えます。pLys-PEGソリューションはかなり安定していますが、長期保存のために冷蔵する必要があり、pHは使用前にチェックする必要があります。凍結する場合には凍結が好ましい。
- 凍結乾燥オリゴヌクレオチド(s)を所望のストック濃度で再懸濁し、通常は50nt以下の長さに対して2〜5mMの分子濃度を有する。完全な溶解を確実にするために徹底的に渦。
- 「はじめに」で説明されているように、分子量または長さを使用してモル濃度を計算します。
- モルチャージ濃度(c.c.)を計算する
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結果
上述の特性評価方法を説明するために、オリゴヌクレオチドから組み立てられたPCMの代表的な結果を示し、様々な長さと化学のブロックコポリマーをブロックする(図1)。図 2は、PCM コア サイズ (SAXS および TEM、図 4、図 5から決定される) が、帯電ブロックの長さによってどのように変化したかを示しています。図3は、比較的長いブロックコポリマーと短鎖オリゴヌクレオチドから形成された球状PCMのDLSデータおよびフィッティング結果を示す。図 4は、存在する複数の空間相関 (外部サーフェス、コア内散乱、ヘリックス間順序付け) のモデルを組み合わせることによって、SAXS の複雑な強度スペクトルを正確に適合させる方法と、MALS を使用して散乱測定を長い長さに拡張する方法を示してい.......
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ディスカッション
上述のように、ここで提示されたプロトコルは、ポリアニオン成分としてオリゴヌクレオチドに焦点を当て、カチオン中性ブロック共重合体としてpLys-PEGに焦点を当てて書かれていますが、ポリ(アクリル酸)、ポリグルタミン酸、PEGポリ(ビニルベンジルトリメチルアンモニウム)などの様々なポリマーでテストしており、一般的にポリ電解質ペアに適用可能であると考えています。最適化が必要なパラメータの 1 つは、アニールに使用される塩濃度です。これは、DLSによって実験的にチェックすることができ、または、脂肪電解質単独で相分離の観察と比較して(中性ブロックなし)することができる。熱焼鈍は塩焼鈍が望ましくない場合に使用することができるが、得られる多分散度は7より大きい。より大きなナノ粒子は小さなナノ粒子よりも多くの光を散乱させ、核酸は骨格に電子密度のリン原子が存在するため、他の多くのポリマーよりもX線を散乱する方が効率的であるため、特性評価に使用される濃度も最適化する必要があります。また、いずれかの高分子電解質が働き条件に近いpKaを有する場合、緩衝液のpHをより厳密に制御する必要がある。
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開示事項
著者たちは開示するものは何もない。
謝辞
シカゴ大学のソフトマター特性評価施設とアドバンスド電子顕微鏡施設のフィル・グリフィンとテラ・ラヴォワにそれぞれ感謝します。また、アルゴンヌ国立研究所の先端光子ソースのシャオビン・ズオとソエンケ・ザイフェルトに感謝し、NIST階層材料設計センター(CHiMaD)を支援します。ジェフ・ティンとマイケル・リュークハイデのこの作品への貢献に感謝します。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 70 mm 円濾紙 | Whatman | 1001-070 | グリッド準備中のウィッキング用濾紙 |
| カーボン フィルム TEM グリッド | 電子顕微鏡科学 | CF200-Cu | TEM グリッド |
| DAWN | ワイアット テクノロジー | DAWN | MALS 機器 |
| DNA オリゴヌクレオチド | 統合 DNA ナノテクノロジーズ インク | カスタム オリゴヌクレオチド | |
| レイシー カーボンTEM grid | Electron Microscopy Sciences | LC200-Cu | TEM grid |
| Methoxy-poly(ethylene glycol)-block-poly(l-lysine hydrochloride) PEG5k - PLKC50 | Alamanda Polymers Inc | mPEG5K-b-PLKC50 | Example block copolymer |
| Milli-Q | Millipore Sigma | Ultrapure water | |
| NanoDrop | Thermo Scientific | 核酸濃度 | |
| ネガアクションピンセット | デュモン | N7 | グリッド準備用ピンセット |
| パラフィルム「M」 | ビーミス社 | PM996 | ラボフィルム |
| クワンティフォイル ホーリー カーボン TEM グリッド | 電子顕微鏡 科学 | Q210CR1.3 | TEM グリッド |
| 研究 ゴニオメーターとレーザー光散乱システム | ブルックヘブン・インスツルメンツ | BI-200SM | DLS/MALS 機器 |
| Slide-A-Lyzer G2 2K 0.5 mL | Thermo Scientific Pierce Protein Biology | 87723 | 透析カートリッジ |
| 小容量キュベット | ブルックヘブン・インスツルメンツ | BI-SVC | DLS/MALS用キュベット |
| Solarus 950 アドバンストプラズマシステム | Gatan | Solarus 950 | TEMグリッド用プラズマシステム |
| Talos TEM | FEI | クライオサンプルに使用 | |
| Tecnaiスピリット TEM | FEI | スピリット | TEM 乾燥サンプルに使用される |
| ギ酸ウラニル | SPI-Chem | 16984-59-1 | TEM |
| Vitrobot | FEI | Vitrobot | クライオグリッド調製用ガラス化ロボット |
参考文献
- Spruijt, E., Westphal, A. H., Borst, J. W., Cohen Stuart, M. A., van der Gucht, J. Binodal compositions of polyelectrolyte complexes. Macromolecules. 43 (15), 6476-6484 (2010).
- van der Gucht, J., Spruijt, E., Lemmers, M., Cohen Stuart, M. A. Polyelectrolyte complexes: bulk ph....
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再版と許可
