Method Article

浸透圧を用いたポリエステル系ポリマーの変形形状

DOI:

10.3791/62548

⸱

April 21st, 2021

 ,  , 
1Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Clemson University, 2Department of Biological Sciences, Clemson University, 3Department of Bioengineering, Clemson University

In This Article

Summary

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ポリマーソームは、ギブの自由エネルギーを最小限に抑えるために球形で形成される自己組織化されたポリマー小胞である。薬物送達の場合、より細長い構造が有益である。このプロトコルは、塩を使用して浸透圧を誘導し、内部の小胞体積を減少させるために、細長いアスペクト比を持つ、より多くの棒状ポリマーソームを作成する方法を確立します。

Abstract

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ポリマーソームは、薬物送達用途のための疎水性および親水性ペイロードの両方をカプセル化することができる両親媒性ブロック共重合体から作成された膜結合、二重層小胞である。その約束にもかかわらず、ポリマーソームは、固体ナノ粒子科学者によって示されるように、細胞によって容易に取り込まれていない球形のために適用が制限されている。本稿では、球状ポリ(エチレングリコール)(PEG)系ポリマーソームのアスペクト比を高める塩ベースの方法について説明します。この方法はポリマーソームを伸び、最終的には形成後の透析に塩化ナトリウムを加えることによって最終的な形状を制御することができる。塩濃度は、この方法で説明したように、ポリマー類および標的形状の塩基として使用されているブロック共重合体の疎水性に基づいて変化させることができる。細長いナノ粒子は、マージンが観察される静脈のような、より大口径の血管内の内皮をより良く標的にする可能性を有する。このプロトコルは、ポリマーソームの二重ローディング、長い循環の利点と並行して伸びる技術を利用することによって治療ナノ粒子の適用を拡大することができる。

Introduction

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形状変調は、ナノ粒子媒介薬物送達を改善する比較的新しく効率的な方法です。形態の変化は粒子の表面積を増加させるだけでなく、より大きな運搬能力を可能にするが、安定性、循環時間、バイオアベイラビリティ、分子ターゲティング、および制御放出1を改善するために全面的に影響を及ぼす。この方法で焦点を当てたナノ粒子であるポリマーソームは、熱力学的に球形に自己集合する傾向があり、細胞の取り込みでは非現実的であることが証明されており、免疫系では異物としてより容易に検出される。構造をプロレートまたはロッドに伸ばしることができることは、薬物キャリアがネイティブ細胞を模倣することによってマクロファージを回避し、より正常に所望の目標2、3、4、5、6、7に送達することを可能にする。重合体の重要な利点は、ペイロードの膜結合保護、膜の刺激応答性、および親水性および疎水性薬物の二重カプセル化8、9、10

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Protocol

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1. 溶媒噴射法を用いた球状ポリマー形成

  1. 有機溶剤中のポリエステルの溶解
    注:ポリエステルを一度に1つの有機溶媒に溶解してポリマーソームを形成する必要があります。
    1. ジメチルスルホキシド(DMSO)の中で、PEG-PLAまたはPEG-b-ポリ(乳酸-コグリコール酸)(PEG-PLGA)を1.5%の濃度で溶解します。具体的には、選択したポリエステルの0.015gをDMSO(15mg/mL)の1mLに溶解する。ポリマーの完全溶解は、最大15分の渦の期間を必要とし得る。
  2. ポリエステルが有機溶剤に溶解している間、 図1に従って溶剤噴射装置を設置する。
    1. 垂直シリンジポンプの真下に攪拌板を置きます。5 mL ガラスバイアルに、II型脱イオン水 1 mL と、攪拌プレートにミニチュアの攪拌棒を置きます。
    2. 注射器ポンプの高さを調整して、針の先端をII型脱イオン水に完全に浸します。
    3. シリンジポンプの注入速度を5μL/分に設定します。
      メモ:小容量のシリンジポンプを使用する場合、シリンジ付きアダプタをリングスタンドに設置できます。大ボリュームシリンジポンプを使用する場合、ポンプをラボジャックに垂直に配置して高さを調整できます。
  3. 有機溶剤とポリエステル溶液(ステップ1.1.1)を1/2インチの針長で....

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Results

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表 2 は 、プロトコルステップ 1 に従った場合の期待される結果を示しています。DMSOは、ポリマー形成におけるPEG-PLAおよびPEG-PLGAの両方の溶媒として使用されることに注意してください。この溶媒からの偏差は、他の水混和性溶媒が共重合体を溶解するが、結果が変化することが予想されるとして、可能である。PDIが0.2未満になることが予想され、単分散ポリマーソーム17の形成を示す。疎水性を高めることは、ポリマー直径とPDIの両方で偏差の増加をもたらす。プロトコルを実行すると、ポリマー直径はこの表に記載されているものとは大きく異なります。最も典型的な原因は、ナノ粒子の低濃度であり、そのサンプルの低カウント率で示される。

図2は、塩勾配を添加する前の非形状変調ポリマーの外観を示す。ここで提示されるのが、プロトコルステップ1に続くPEG−PLAベースのポリマーソームからの代表的な結果である。使用するブロックコポリマーに関係なく、TEMは膜を.......

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Discussion

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自己組み立て型システムは、制御不能と言われています。サイズ、形状、構造を含む最終的な特性は、選択された両親媒性の疎水性特性および選択された溶媒環境によって駆動されます。両親媒性ブロックコポリマーは、ギブの自由エネルギーを最小限に抑え、熱力学的平衡23に導く球形に向かう傾向があり、ポリマーソームを形成する。その平衡性のために、ポリマーソームは、形状を伸長または変化させるのが非常に困難であり、したがって、固体ナノ粒子の対応よりも研究が少ない。溶媒駆動法は、PEG-b-ポリスチレン(PS)系ポリマーソーム12,13,24,25,26,27と並行して広範囲に研究されている。しかし、使用される各ブロック共重合.......

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Disclosures

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著者らは開示するものは何もない。

Acknowledgements

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このプロジェクトは、国立衛生研究所プロジェクト番号5P20GM103499-19が学生主導の研究プロジェクトプログラムを通じて資金を提供しました。この作品は、クレムソンのクリエイティブ・ア問い合わせプログラムによっても部分的にサポートされました。我々はまた、最初にこのプロトコルの作成に取り組んだニコラス・ラモローとアオン・アリを認め、ここで引用された最初の論文を出版する14.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
15 * 45バイアルねじ山W /キャップが取り付けられましたフィッシャーブランド9609104000
ジメチルスルホキシドフィッシャーケミカルD128-1
メチルスルホキシドBDHBDH1115-1LP
イソレンプスターラー、ホットプレート、および攪拌ホットプレートフィッシャーサイエンティフィックCIC00008110V19
ガート130シリンジポンプKDサイエンティフィック788130
PEG(1000)-b-PLA(5000)、Diblock PolymerPolysciences Inc24381-1
ポリ(エチレングリコール)(2000)メチルエーテルブロックポリ(ラクチド-co-グリコリド)(4500)シグマaldrich764825-1G複製するときの分子量に注意してください使い捨て
シリンジ/ BD PrecisionGlide針の組み合わせ、滅菌、BD医療BD医療BD305620ベルクリン
塩化ナトリウムBDHBDH9286
ゼータサイザーナノZSマルバーン
ジレは、をを複製するときの分子量に注意してくださいツ

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Varma, L. T., et al. Recent advances in self-assembled nanoparticles for drug delivery. Current Drug Delivery. 17 (4), 279-291 (2020).
  2. Salatin, S., Maleki Dizaj, S., Yari Khosroushahi, A. Effect of the surface modification, size,....

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Polymersome ShapeOsmotic PressurePolyester PolymersomesDrug DeliveryShape ModulationDynamic Light ScatteringDialysis MembraneSodium Chloride GradientPEG PLA PolymersomesCellular Uptake

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