Name: マイクロカプセル化アプリケーション用の抽出プラントベースのカプセル (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-11-09T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 54 s
Description: 学ぶ植物由来のSporopollenin Exine Capsules（SECs）の効率的な抽出法と親水性化合物の封入技術。従来法より大幅に短縮された48時間のプロセスで、食品・医療分野のマイクロカプセル化応用に貢献します。

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この作業は、国立研究財団(NRF-NRFF2011-01)と国立医学研究評議会(NMRC/CBRG/0005/2012)の支援を受けました。

L.からスポロポレニン外膜カプセルの1の抽出（SECS） clavatum胞子注：SEC抽出プロセスはの可燃性粉末（L.のclavatum）、ホット腐食性の酸、及び可燃性の溶剤、したがって、適切な個人用保護具（ゴーグル、フェイスマスク、手袋、白衣）、使用上の承認されたリスクアセスメント、および廃棄を伴います許可された実験室の担当者による化学物質が不可欠です。 <ol><li> 胞子脱脂 <ol><li>ガラス冷却器、水循環システム、及び水浴（ 図1）を用いて換気フード中で還流セットアップを準備します。 </li><li> 100グラムL.を計量clavatum胞子ほこりを作成せずに離れいかなる発火源から。 注：ここで使用される胞子は、商業的に入手した（材料リストを参照してください）。 </li><li>ゆっくりと1Lのポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、磁気攪拌棒を備えた丸底フラスコに移し胞子。 </li><li>胞子に500ミリリットルのアセトンを追加します。PTFEフラスコと均質な懸濁液を形成するために軽くフラスコを振ります。 </li><li> 50℃に設定した水浴中にPTFEフラスコを置き、還流冷却器に接続します。 </li><li> 200rpmで攪拌しながら6時間アセトン中で還流を行い、その後、室温で冷却させます。 </li><li>真空下、濾紙を用いて懸濁液を濾過し、大きな（直径15cm）をガラスペトリ皿に脱脂胞子を集めます。 </li><li>溶媒を蒸発させるための穴をアルミホイルで覆うことにより、室温（ヒュームフード）で胞子を乾燥させます。 </li></ol></li><li> 酸分解 <ol><li> 85％を準備し、脱イオンと（v / v）のリン酸（DI）水および1LのPTFEフラスコに脱脂乾燥胞子を転送します。 </li><li>脱脂胞子にリン酸（85％v / vの）の500ミリリットルを追加します。 </li><li> 70℃に設定した水浴中にPTFEフラスコを置き、還流冷却器に接続します。 </li><li> 30時間リン酸中で穏やかな還流（70℃）を行い、その後に許可室温で冷却。 </li><li> 500 mlの温かい脱イオン水を使用して懸濁液を希釈し、濾紙を用いて真空ろ過によりSECSを集めます。 </li><li>洗浄液のシリーズを実行するために3リットルのガラス製ビーカーにSECSを転送します。 </li></ol></li><li> SECの洗濯 <ol><li>ヒュームフードにSECSを含む3 Lのガラスビーカーを置きます。 </li><li> 10分間穏やかに攪拌しながら秒に800ミリリットル熱い（50℃）DI水を追加します。 </li><li>ろ紙と真空濾過セットアップを使用してサスペンションをフィルタリングします。 </li><li>きれいな3LのガラスビーカーにSECSを収集します。 </li><li>繰り返しは、1.3.1を繰り返します。 1.3.4。五回。 </li><li> 10分間穏やかに攪拌しながら秒に600ミリリットル熱い（45℃）のアセトンを追加します。 </li><li>真空下で濾過によりSECSを収集し、クリーンな3リットルのガラス製ビーカーにSECSを転送します。 </li><li>繰り返しは、1.3.6を繰り返します。および1.3.7。ホット600ミリリットル（50°C）、2 M塩酸を用いて。 </li><li>繰り返しは、1.3.6を繰り返します。および1.3.7。ホ600ミリリットルを使用して、T（50°C）、2 M水酸化ナトリウム。 </li><li>繰り返しは、1.3.1と1.3.4を8回繰り返します。 </li><li>繰り返しは、1.3.6を繰り返します。および1.3.7。ホット600ミリリットル（45℃）アセトンを使用。 </li><li>繰り返しは、1.3.6を繰り返します。および1.3.7。ホット600ミリリットル（45°C）エタノールを使用。 </li><li>繰り返しは、1.3.6を繰り返します。および1.3.7。ホット800ミリリットル（50°C）DI水を使用。 </li><li>すべての水分を除去するために、室温で24時間ドラフト内で6大きなガラスシャーレとドライにきれいなSECSを転送します。 </li><li> 60℃、10時間、または一定重量になるまで1ミリバールの真空の真空オーブン中で秒を乾燥させます。 </li><li>乾燥したSECSを収集し、ポリプロピレンボトルに移します。 </li><li>乾燥キャビネットにSECSを保管してください。 </li></ol></li></ol> SECSの2キャラクタリゼーション<ol><li>さまざまな段階で生産さ胞子とSECSを使用して、走査型電子顕微鏡分析41を行います。 </li><li>さまざまな段階で生産さ胞子とSECSを使用して元素分析41を行います。 D元素分析の前に、少なくとも1時間60℃ですべてのサンプルRYと6.25の増倍率で％の窒素を使用して、タンパク質含有量を計算する。11、各試料について三重の測定値を使用して結果を取得します。 </li><li>動画粒子分析器を使用してmicromeritic特性分析を行う。41 </li><li>共焦点レーザー走査顕微鏡を用いて、未処理のスキャン処理、及びFITC-BSA-ロードさ秒41 </li></ol>真空装填法による3.生体高分子カプセル化<ol><li> DI水、50 mlのポリプロピレンチューブへの転送を使用して125 mg / mlウシ血清アルブミン（BSA）溶液1.2 mlで調製します。 </li><li> SECS 150mgのを秤量し、BSA溶液に移します。 </li><li>均一な溶液を形成するために10分間チューブをボルテックス。 </li><li>ろ紙を使用してチューブをカバーしています。 </li><li> 1ミリバールの真空で4時間、凍結乾燥機フラスコや乾燥にチューブを転送します。 </li><li>手順3.1を実行します3.5。三つの独立したバッチのため。 </li><li> BSA-ロードSECSを収集し、乳鉢と乳棒を使用して凝集物を除去します。 </li><li> 50ミリリットルチューブにBSA-ロードされたSECSを移し、残留BSAを除去するために、2ミリリットルのDI水を追加します。 </li><li> 5分間4704×gで遠心分離することによってSECSを収集し、上清を捨てます。 </li><li>一度DI水での洗浄を繰り返します。 </li><li>ろ紙を用いてBSA-ロードSECSを含むチューブをカバーしています。 </li><li>冷凍庫（-20℃）にSECSを移し、1時間凍結します。 </li><li>さらなる特性まで冷凍庫で24時間とストアのSECSを凍結乾燥します。 </li><li>ステップ3.1と同様の手順を使用して、BSAを含まないプラセボSECSを準備します。 3.13に。 </li><li> 3.1の手順と同様の手順を使用してFITC-BSAロードされたSECSを準備します。 3.13に。 </li></ol>カプセル化効率の4決意<ol><li> 2ミリリットルポリプロピレンチューブ中のBSA-ロードされたSECS 5mgを秤量します。 </li><li> 1.4ミリリットルホスファを追加TEは、5分間の生理食塩液pH7.4（PBS）と渦緩衝しました。 </li><li>プローブは、10秒の3サイクルの間、40％の振幅でサスペンションを超音波処理します。 </li><li> 0.45μmのポリエーテルスルホン（PES）フィルターを使用してソリューションをフィルタリングします。 </li><li>ステップ4.1と同様の手順を実行します。 4.4。プラセボSECSを使用。 </li><li>ブランクとしてプラセボを用いて280nmでの吸光度を測定します。 </li><li> BSAの量は、PBS中のBSA標準曲線（200〜1000μgの/ ml）を用いてカプセル化された定量化する。42 </li></ol>

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<li>Mundargi, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Eco-friendly+streamlined+process+for+sporopollenin+exine+capsule+extraction%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">Eco-friendly streamlined process for sporopollenin exine capsule extraction.</a> Sci. Rep. 6, 1-14 (2016).</li>
<li>Smith, B. C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSmith%2C+BC+%22Fundamentals+of+Fourier+transform+infrared+spectroscopy%22">Fundamentals of Fourier transform infrared spectroscopy</a>. , CRC press. 182(2011).</li>
</ol>

著者らは、開示することは何もありません。

この作品、L.からSEC抽出の体系的な分析ではclavatumの胞子を提示し、この報告書はまた、既存の一般的に使用されるプロトコルの重要な合理化を達成しつつ、より高品質のカプセルを製造することが可能であることを示している。高い処理温度（180°C）を必要とする既存のプロトコルとは対照的に11と長いプロセス時間（7日）、11現在のSEC抽出処理の最適化は、主に酸分解工程の温度および持続時間を減少させることに集中していました。 脱脂やアルカリの治療は、胞子からsporoplasmic材料の最小限の除去を提供します。しかし、120時間の5時間からアシドリシスはsporoplasmic材料の最大量を除去しました。結果は、70（総処理時間と温度が急激に従来の技術、11から減少し、わずか30時間で、適度な温度のことをすることができることを示しました°C）は、リン酸、最適な品質のカプセルを提供しました。また、30時間の酸分解を超えて、それはSECSはSECSのバッチ全体が、全体的な構造的完全性の...

マイクロカプセル化の用途に使用するための植物の胞子や花粉から得られる天然植物ベースのカプセルで大きな関心があります。自然界では1月15日 、胞子および花粉は、過酷な環境条件に対して敏感な遺伝物質のための保護を提供します。植物の胞子および花粉の基本的な構造は、典型的には、外殻層（外膜）、内側シェル層（内膜）、内部細胞質の材料を含みます。外膜は、化学的に頑強なバイオポリマー1,9,10,13,16から構成されてスポロポレニンと呼ばれ、内膜は、セルロース系材料から主に構成されている。16-18空カプセルは、細胞質物質を除去するための様々なプロセス7,9によって単離することができます、タンパク質、及び内膜層。2,12,16これらのスポロポレニン外膜カプセル（秒）は、それらの狭いサイズ分布および均一な形態に合成封止材への魅力的な代替手段を提供する。7,9,13,19,20このようなヒカゲノカズラなど様々な植物種からSECSを得るために、標準化されたプロセスの開発は、マイクロカプセル化薬物送達の分野での応用、食品、および化粧品の広い範囲の可能性を開きます。6,10-13,21 秒を得るために、研究者らは、第一の有機溶媒で胞子および花粉を処理し、細胞質の内容物を除去するために、アルカリ性溶液中で還流した。22-25しかしながら 、残りのカプセル構造体は依然としてセルロース内膜層を含むことが決定されました。これを除去するために、研究者らは、しかし、2リン酸と22〜25は、SEC内膜除去の好ましい方法になって、数日間にわたって、塩酸、熱硫酸、または熱リン酸を用いた長期の酸加水分解処理の使用を検討し、進行中年間の研究は、様々な胞子、花粉が私を処理する過酷に弾力性の異なる程度を持っていることが示されていますthods一般的に使用される。26,27一部の胞子や花粉が完全に分解され、強いアルカリ性溶液中のすべての構造的完全性を失う、または重く強い酸性溶液中に損傷している。となる16処理条件にSEC応答の変動は、化学における微妙な変化に起因しています構造と種間スポロポレニン外膜材料の外膜形態。28によりスポロポレニン外膜カプセル（秒）の堅牢性の変動には、胞子や花粉のそれぞれの種の処理条件を最適化する必要があります。 L.の種からの植物の胞子clavatumは SECSの最も広く研究されている単一のソースとなっています。 。その広く普及、低コスト、単分散性、および化学的堅牢性に主であることが提案されている9,29胞子が簡単に1のグループ分けの形でsporoplasmic内容を採取し、含まれていることができます- 2μmの細胞小器官およびbiomolecules。11 L. clavatum胞子は、治療用途の広い範囲のための自然な粉末潤滑剤、化粧品の30,31のベース、30通りと漢方薬32-36で使用されてきました。 L.から得られたSECS clavatumの胞子および花粉の他の種からの秒以下の処理に対してより弾力的であることが示されている。2処理後、得られたSECSは、カプセル化のために、大きな内部空洞を提供しながら、それらの複雑なmicroridge構造と高い形態学的均一性を維持することが示されている。7研究はことを示しているL. clavatum SECSドラッグは、10,13ワクチン、11タンパク質、7,14細胞、8油、5-7,9および栄養補助食品のカプセル化に使用することができます。5,15観測SECローディング効率は、従来に比べて比較的高いですカプセル化材料。7はまた、報告された多くの利点がありますSECのカプセル化など、6,10の味をマスクすると、酸化に対する自然ある程度の保護を提供する。既存の研究では12の能力、L.のための最も一般的に使用されるSECの抽出方法として、 clavatumは、4つの主要なステップに基づいています。ステップ1は、胞子を脱脂するために50℃で最大12時間、アセトン中での溶媒の還流である。11ステップ2は、細胞質およびタンパク質性物質を除去するために、120℃で最大12時間、6％の水酸化カリウムでアルカリ性の還流である。11ステップ3つのセルロース内膜物質を除去するために180℃で最大7日間、85％リン酸中の酸還流で11ステップ4つのすべての残りの非外膜材料を除去するために水、溶媒、酸、および塩基を用いて総合的な洗浄工程でありますそして残留農薬。 カプセル化の用途に関連してSEC抽出の主な目標は、無料のあちこちに、細胞質材料の空であるカプセルを製造するためにあります潜在的にアレルゲン性タンパク質M、および形態学的にインタクト。2,37とが、工業生産の観点から、そのようなエネルギー効率、製造時間、安全性、及び得られた廃棄物などの追加の経済的および環境的要因を考慮することも重要です。エネルギー効率に関しては、高温及び長い処理時間の両方が生産コストだけでなく、環境負荷に影響を与えます。生産期間と所要時間は、処理の収益性に影響を与える重要な要因です。特に懸念されるのは高温のリン酸処理は安全性の問題が増加し、一括所要時間の大幅なインフラ整備の増加や遅延につながる腐食性のスケーリングをもたらすことが知られているということです。38-40可能であれば、つながる可能性があり、必要なステップの数を最小限に抑えます大幅に生産廃棄物の削減します。しかしながら、一般的にLの4段階のプロセスを使用しclavatum SEC抽出は、単にEVを持っています研究の数十年からolvedと少しの実際のプロセスの最適化を持っていました。最近、Mundargi らは 、41は、体系的に最も一般的に報告SEC抽出技術のいずれかを評価し、最適化することにより、この分野で進行中の作業に多大な貢献をしました。 この研究の最初のセクションで：胞子脱脂6時間50℃でアセトン処理を利用することが実証されています。胞子原形質および内膜除去手順は、30時間、70℃で85％のリン酸処理を利用して実証されています。水、溶媒、酸、および塩基でよく洗浄して残留sporoplasmic内容物の除去を実証するために使用されます。およびSECの乾燥は、対流乾燥、真空オーブン乾燥を利用することが実証されています。 3番目のセクションでは、SECの真空装填は、BSA-ロード-SEC洗浄および凍結乾燥が続くモデルタンパク質、ウシ血清アルブミン（BSA）、の真空装填を利用実証されています。 4番目のセクションでは、determinBSAのカプセル化効率のationがプローブ超音波処理、遠心分離を利用した実証、およびUV /可視分光分析されます。

<table><tbody><tr><td>Lycopodium clavatum胞子(s型)</td><td>Σ</td><td>19108-500G-F</td><td></td></tr><tr><td>ウシ血清アルブミン</td><td>Σ</td><td>A2153-50G</td><td></td></tr><tr><td>FITC標識BSA</td><td>シグマ</td><td>A9771-250MG</td><td></td></tr><tr><td>リン酸(85%w/v)</td><td>シグマ</td><td>438081-2.5L</td><td></td></tr><tr><td>塩酸</td><td>シグマ</td><td>V800202&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>水酸化ナトリウム</td><td>シグマ</td><td>S5881-1KG&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>アセトン</td><td>シグマ</td><td>V800022</td><td></td></tr><tr><td>エタノール</td><td>AcME&nbsp;</td><td></td><td></td>C000356</tr><tr><td>脱イオン水</td><td>ミリポア精製水&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>定性的濾紙(グレードNo.1、綿セルロース)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ポリスチレンミクロスフェア(50 &plusmn; 1 &micro;m)&nbsp;</td><td>サーモサイエンティフィック(カリフォルニア州、米国)</td><td>4250A</td><td></td></tr><tr><td>ベクタシールド&nbsp;</td><td>Vector labs (CA, USA)</td><td>H-1000</td><td></td></tr><tr><td>Sticky-slides, D 263 M Schott glass, No.1.5H (170 &mu;m, 25 mm x 75 mm) unsterile glass slide</td><td>Ibidi GmbH (Munich, Germany)</td><td>10812</td><td></td></tr><tr><td>Commercial Lycopodium SECs (L-type)</td><td>Polysciences, Inc. (PA, USA)</td><td>16867-1</td><td></td></tr><tr><td>Heating plates</td><td>IKA, Germany</td><td></td><td></td></tr><tr><td>走査型電子顕微鏡</td><td>全川, 日本</td><td>&nbsp;JFC-1600</td><td></td></tr><tr><td>元素分析装置&nbsp;</td><td>Elementar, ドイツ</td><td>VarioEL III</td><td></td></tr><tr><td>FlowCam: ベンチトップシステム</td><td>Fluid Imaging Technologies, USA</td><td>FlowCamVS</td><td></td></tr><tr><td>共焦点レーザー走査型顕微鏡</td><td>Carl Zeiss, ドイツ</td><td>LSM710</td><td></td></tr><tr><td>凍結乾燥機</td><td>Labconco, USA&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>UV分光計</td><td>Boeco(ドイツ</td><td>) S220</td><td></td></tr></tbody></table>

マイクロカプセル化アプリケーション用の抽出プラントベースのカプセル

Extraction of Plant-based Capsules for Microencapsulation Applications

植物ベースの胞子や花粉由来マイクロカプセルは、マイクロカプセル化アプリケーションの多様な範囲のための堅牢なプラットフォームを提供します。内部sporoplasmic内容を削除するように胞子や花粉が処理されるときにスポロポレニン外膜カプセル（秒）が得られます。得られた中空マイクロカプセルはmicromeritic高度の均一性を示し、特定の植物種に関連する複雑な微細構造の特徴を保持しています。ここで、我々はヒカゲノカズラ胞子からSECSの生産のため、これらSECSへの親水性化合物の搬入のための合理化プロセスを示しています。現在のSEC分離手順は、最近かなり従来SEC分離に使用される処理要件を低減するために、無傷のマイクロカプセルの製造を確実にするために最適化されています。ナチュラルL. clavatumの胞子を、アセトンで脱脂し、リン酸で処理し、そして広範囲sporoplasmiを除去するために洗浄されていますCの内容。アセトン脱脂した後、85％リン酸を用いて、単一の処理ステップは全てsporoplasmicの内容を削除することが示されています。 30時間に酸処理時間を制限することにより、クリーン秒を分離し、長時間の処理時間で発生することが示されたSECの破壊を回避することができます。豊富な水で洗浄し、酸を希釈し、拠点を希釈し、溶媒をすべてsporoplasmic材料と化学残留物が十分に除去されることを保証します。真空装填技術は、代表的な親水性化合物として、モデルタンパク質（ウシ血清アルブミン）をロードするために利用されます。真空装填は、多くの場合、他のマイクロカプセル化プロトコルで必要とされる過酷な溶剤または望ましくない化学薬品を必要とせずに様々な化合物をロードするための簡単な技術を提供します。これらの単離およびロードのプロトコルに基づいて、SECSは、治療薬、食品、化粧品、およびパーソナルケアのprod、などのマイクロカプセル化アプリケーションの多様な範囲内で使用するための有望な材料を提供しますUCTS。

スポロポレニン外膜カプセルのための合理化された抽出処理 L. clavatum SEC抽出は、3つの主な工程によって達成された：（1）アセトンを用いて脱脂します。 （2）酸分解、リン酸を85％使用した（V / V）溶媒を用いて、（3）広範SEC洗浄。合理SEC抽出処理の流れは図1のAに示されている-私は簡単に説明すると、プロセスは、50℃で6時間、アセトン還流で脱脂工程を含む脱脂胞子をその後、残留除去するためにドラフト中で一晩乾燥させましたアセトン。脱脂した胞子を30時間、リン酸を用いて酸分解に供しました。酸分解時sporoplasmic材料の大部分が溶解して、次いで真空ろ過工程中に除去します。残留sporoplasmic物質を溶媒を用いて洗浄工程の大規模な一連を除去するために、酸塩基、及び水が行われます。秒は、最初に24時間室温...

このプロトコル/原稿がヒカゲノカズラ胞子からのスポロポレニン外膜カプセル（秒）を製造するためのこれらのSECSへの親水性化合物の搬入のための合理化されたプロセスを説明します。

Microcapsules derived from plant-based spores or pollen provide a robust platform for a diverse range of microencapsulation applications. Sporopollenin ...

この手順の全体的な目的は、マイクロカプセル化への応用のためのスポロポレニン外壁カプセル（SEC）を抽出するための効率的なプロセスを確立することです。この手法により、食品およびヘルスケア分野への応用において、クリーンなマイクロキャプチャを迅速に提供することが可能になります。この技術の主な利点は、SECの抽出プロセス時間を大幅に短縮し、クリーンで完全な状態のSECを製造できる点にあります。この手法は、簡略化されたSECの抽出プロセスや詳細な段階的特性評価に関する知見を提供できるだけでなく、さまざまな植物由来バイオマテリアルの基本的な微細構造および形態学的評価の検討にも利用可能です。一般的に、この手法に不慣れな人は、高温下で腐食性の高い酸を用いる従来の8〜10日間にわたる抽出プロセスのため、習得に苦労します。本手順を開始するには、ガラスコンデンサー、水循環システム、およびウォーターバスを備えた還流装置をドラフトチャンバー内に準備してください。SEC抽出プロセスでは腐食性の高い酸および有機溶媒を使用するため、ゴーグル、白衣、フェイスマスク、および危険通知付きの手袋などの適切な個人用保護具を着用して作業を行ってください。粉塵を飛散させず、火気のない場所で L clavatum 胞子100 gramsを正確に量り取ります。その後、胞子をマグネチックスターラーバーを入れた1LのPTFE製丸底フラスコにゆっくりと移します。胞子に500 millilitersのacetoneを加え、フラスコを軽く振って均一な懸濁液を作製します。次に、50 degrees Celsiusに設定されたウォーターバスにフラスコを設置し、還流冷却器に接続します。200 RPMで撹拌しながら、懸濁液を6時間還流加熱します。懸濁液を室温で冷却させた後、真空条件下でろ紙を用いてろ過し、脱脂胞子を大きなガラス製ペトリ皿に回収します。溶媒が蒸発するように穴を開けたアルミニウム箔でペトリ皿を覆い、胞子を室温で乾燥させます。乾燥し脱脂された胞子を1リットルのPTFEフラスコに移した後、85%リン酸溶液を500ミリリットル加えます。フラスコを70 °Cに設定したウォーターバスに入れ、還流冷却器に接続します。懸濁液を攪拌しながら30時間還流させます。懸濁液が室温まで冷却されたら、500 mLの温脱イオン水で希釈し、ろ紙を用いて吸引ろ過によりSECを回収します。次に、一連の洗浄を行うため、SECを3リットルのガラスビーカーに移します。ドラフトチャンバー内で、SECに800 mLの熱い脱イオン水を加え、10分間ゆっくりと攪拌します。その後、吸引ろ過を用いて懸濁液をろ過します。SECを清潔な3Lのガラスビーカーに移します。前述の工程を5回繰り返した後、SECに600 mLの熱アセトンを加え、10分間穏やかに攪拌します。真空ろ過によりSECを回収し、清潔な3Lのガラスビーカーに移します。適切な溶媒を用いて前述の手順を繰り返した後、洗浄済みのSECを6枚の大きなガラス製ペトリ皿に移し、ドラフト内で室温で24時間乾燥させて、すべての水分を除去します。次に、SECを真空乾燥機に入れ、60 °C、1 mbarの真空条件下で10時間、または恒量になるまで乾燥させます。その後、乾燥させたSECをポリプロピレンボトルに移し、ドライキャビネット内で保管します。脱イオン水を用いた1.2 mLのウシ血清アルブミン（BSA）溶液を調製し、50 mLポリプロピレンチューブに移します。BSA溶液に150 mgのSECを添加します。混合物を10分間ボルテックスし、均一な溶液にします。フィルターペーパーでチューブを覆った後、凍結乾燥用フラスコに移し、1 millibarの真空状態で4時間乾燥させます。BSA担持SECが乾燥したら、乳鉢と乳棒を用いて凝集物を除去します。次に、BSA担持SECを50 milliliterチューブに移し、2 milliliterの脱イオン水を加えて残留BSAを除去します。4,704 ×gで5分間遠心分離し、SECを回収します。終了後、上清を捨てます。脱イオン水を用いて洗浄を繰り返します。続いて、BSAを充填したSECsが入ったチューブをフィルターペーパーで覆います。その後、SECsをフリーザーに移して1時間静置します。さらに、SECsを24時間凍結乾燥させます。さらなる特性解析を行うまで、SECをフリーザーで保存します。BSAを充填したSEC 5 mgを、2 mLポリプロピレンチューブに入れます。1.4 mLのPBSを加え、5分間ボルテックスします。続いて、サスペンションを振幅40%で10秒間×3サイクルのプローブ超音波処理します。処理後、0.45 micronポリエーテルスルホンフィルターを用いて溶液をろ過します。プラセボSECについても同様の操作を行った後、プラセボをブランクとして、BSAをロードしたSECの280 nanometersにおける吸光度を測定します。最後に、PBS中のBSA標準曲線を用いて、カプセル化されたBSA量を定量します。SEM画像では、独自の微細構造を持つ完全な胞子が示されており、処理前の中切断面像ではミクロンサイズの胞子質細胞小器官が観察されました。胞子の脱脂およびアルカリ処理を行っても、形態学的および構造的な変化は見られませんでした。酸加水分解後のSEM像では、胞子質物質が消失し、構造が維持されたSECが観察されます。CHN分析では、脱脂およびアルカリ処理を施したSECにおいて、実質的なタンパク質様物質の除去は見られませんでした。タンパク質様物質の大部分は、酸加水分解によって除去されます。DIPA分析により、最大30時間の酸加水分解後においても、SECが均一なサイズ分布を示すことが明らかになりました。長時間の酸加水分解に伴い、SECの構造的完全性は低下します。SEMおよびDIPAのデータは、脱脂工程後の酸加水分解によって、均一なサイズ分布を持つ完全なSECが生成されたことを示しています。CLSMデータは、未処理のSECが胞子腔内のスポロプラズム成分に起因する自己蛍光を示すことを示しています。酸分解処理のみを行った後は、すべてのスポロプラズム内容物が除去されます。FITC-BSAで封入した後、SEC内部に緑色蛍光が観察されます。SEM画像は、BSA担持後もマイクロリッジが維持されていることを示しています。SECへのBSA担持後、直径、円形度、およびアスペクト比に実質的な変化は認められませんでした。封入されたSECからのBSA定量により、SEC 1 gあたり0.170 ± 0.01 gのBSAが担持されており、マイクロカプセル化プロセスの整合性が確認されました。この簡略化されたSEC抽出プロセスを習得すれば、適切に実施することで48時間で完了させることができます。さまざまな植物胞子や花粉でこの手順を試みる際は、完全でクリーンなカプセルを得るために、構造的形態および元素分析による段階的な評価を行うことが重要です。本手順に続き、アルカリ酵素を用いた他の抽出プロセスを実施し、多様な植物由来カプセルに対する最適化プロセスの実効性を確認することができます。この技術の開発により、マイクロカプセル化、ドラッグデリバリー、および組織工学の分野の研究者が、次世代のバイオマテリアルとして多様な植物由来のSECを探索することが可能となりました。このビデオを視聴することで、植物の胞子や花粉粒からSECを抽出し、その特性を解析する方法、および薬物やバイオ高分子をSECに封入する方法について十分に理解できるはずです。

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

バイオエンジニアリング（生体工学）

細胞と粒子の慣性順序を持つ単分散ドロップ生成を組み合わせることで、我々は、kHzのレートで一滴の細胞または粒子の所望の数をカプセル化する方法を説明します。我々は、二回のシングルとダブルの粒子降下を順不同カプセルのものを超えて効率を示しています。...

ハイスループットマイクロカプセル化シングルセルと複数セル

ここでは、腹腔内脂肪組織での熱産生のために脂質を消費し、肥満マウスのエネルギー散逸を増加させる異化細胞のカプセル化のためのプロトコルを提示します。...

移植のためのカプセル化サーモ前脂肪細胞の脂肪組織デポへ

私たちは、多能性幹細胞(PS細胞)を同軸ノズルを用いてアルギン酸ヒドロゲルカプセルに封入する方法を確立しました。 これにより、細胞が過度に凝集するのを防ぎ、浮遊培養で細胞が受けるせん断応力を制限します。...

同軸ノズルを用いて多能性幹細胞のアルギン酸カプセル化

このビデオと原稿は、簡単な撹拌容器を用いて大きなバッチで製造することができるアルギン酸ビーズ0.5％〜10％の哺乳動物細胞をカプセル化するエマルジョンベースの方法を記載しています。カプセル化された細胞は、インビトロで培養され得るか、または細胞治療用途のために移植され得る。...

シンプルな攪拌槽を用いたアルギン酸ビーズにおける哺乳類細胞のカプセル化

本研究では、ナノリポソーム調製の薄い脂質膜法を用いた古典的な水和を説明し、続いてナノ粒子の特性を説明する。47...

生体活性親水性球状タンパク質の捕捉に対するナノリポソームの調製と特性解析

ここで提示されるは、齧歯類の目への生物学的製剤の長期配信のための不死化細胞のマイクロカプセル化におけるポリマーとしてのアルギン酸塩の使用のためのプロトコルである。...

マウスアイへの生物学的製剤の送達のためのカプセル化された細胞技術

このプロトコルは、堅牢で生体適合性のあるDNAを含むマイクロカプセルの形成を、いくつかのリガンドを追跡できるマルチプレックス 化されたin vitro...

RNAアプタマーおよびリボスイッチをコードするDNAプラスミドを装填した多機能シルクベースのマイクロカプセルの調製

この記事では、同軸流集束装置を用いたヒト多能性幹細胞(hPSC)のカプセル化について説明する。我々は、このマイクロ流体封止技術がhPSCスフェロイドの効率的な形成を可能にすることを実証する。...

ヒト多能性幹細胞スフェロイドを担持したコアシェル型マイクロカプセルのマイクロ流体作製

このプロトコルは、トリプレット融合アップコンバージョン促進体積3D印刷用の光重合性樹脂におけるその後の使用のためのアップコンバージョンナノカプセルの合成を詳述する。...

トリプレット融合アップコンバージョンナノカプセル合成

生体適合性のあるリグニンマイクロおよびサブミクロン粒子の合成と特性評価の新しい簡単な方法について説明します。これらの製剤は、ヘテロポリマーを利用するための容易なアプローチを提供するだけでなく、生物医学、製薬技術、および食品産業への適用性が期待できる多機能キャリアマトリックスの合理的な設計の代替手段を提供します。...

新規アルカリリグニンマイクロ/サブミクロン粒子のグリーン合成、特性評価、カプセル化、および放出電位の測定

学ぶ植物由来のSporopollenin Exine Capsules（SECs）の効率的な抽出法と親水性化合物の封入技術。従来法より大幅に短縮された48時間のプロセスで、食品・医療分野のマイクロカプセル化応用に貢献します。

マイクロカプセル化アプリケーション用の抽出プラントベースのカプセル

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