サイズと架橋密度にナノスポンジ可変性

このナノスポンジ合成技術の全体的な目標は、形態学におけるサイズの設計と制御のための重要な合成パラメータを理解し、利用することです。この方法は、薬物送達アプリケーションのための正確な寸法と架橋密度のナノ粒子を生成するのに役立ちます。この技術の主な利点は、これらの粒子の異なる架橋密度と、これらの粒子の異なるサイズに合わせて調整できることであり、これはこれらの粒子が使用される多くのアプリケーションで非常に重要な要素です。

この方法は、カスタマイズされたウール合成パラメータを利用することでナノ粒子設計に関する洞察を得ることができますが、ハイドロゲルやマイクロ粒子などの他のポリマーネットワークにも適用できます。テキストプロトコルに詳述されているように、磁気攪拌棒を装備した25ミリリットルの丸底フラスコから水分を取り除きます。冷めたら、丸底のフラスコからセプタムをすばやく取り外し、へらを使用してフラスコの一番下に2.5ミリグラムのブリキトリフラーを追加します。

セプタムを交換します。順次、100マイクロリットルのマイクロシリンジを介して72.6マイクロリットルの3-メチル-1-ブタノールを追加し、2ミリリットルのシリンジを介して1.33ミリリットルの無水DCMを追加します。懸濁液を磁気攪拌板上で10分間攪拌します。

次に、0.48ミリリットルのAVLと1.37ミリリットルのVLを順次加えます。約5ミリリットルのメタノールを加えて反応を急冷し、次に100ミリグラムの固体支持キンスカベンジャーをフラスコに加え、2時間攪拌します。重力ろ過で懸濁液をろ過して固体を除去し、フラスコをジクロロメタン溶媒ですすぎ、これをフィルターに注ぎます。

水吸引器を真空源として、溶液が粘性になるまで摂氏30度で加熱しながら、回転蒸発下で溶媒を除去します。溶媒を賢明に沈殿させ、500ミリリットルの冷たいメタノールに沈殿させて、白い固体のフレークを生成します。次に、溶液を真空ろ過により、濾紙でフレットガラスディスクを含む漏斗にろ過し、固体を収集します。

固形製品をスパチュラで事前に計量したバイアルに移し、05 Torrの高真空圧を使用して一晩乾燥させ、白いフレーク状の固体を収集します。500ミリグラムのVLAVL共重合体をマグネチックスターバー付きの6ストリームバイアルに加えます。次に、6.15ミリリットルの無水DCMをバイアルとボルテックスに加えて、ポリマーを可溶化します。

次に、74.53ミリグラムのmCPBAを2番目の6ストリームバイアルに加えます。6.15ミリリットルの無水DCMを加え、mCPBAが完全に可溶化されるまでボルテックスします。次に、mCPBAソリューションをVLAVLソリューションに転送します。

反応をキャップし、プラスチックパラフィンフィルムで覆い、48時間攪拌します。反応混合物を50ミリリットルのセパレータ漏斗に移し、15ミリリットルの飽和重炭酸ナトリウムを加えます。セパリー漏斗にキャップをし、穏やかに揺らして混ぜます。

製品を含む有機層を回収し、適切なサイズのマグネチックスターバーを備えた15ミリリットルの三角フラスコに移します。まだセパトリーファンネルにある水性層に5ミリリットルのDCMを追加し、キャップをしてから穏やかに揺らします。有機物を集めて、製品フラスコに移します。

水性廃棄物を廃棄した後、有機層を分離漏斗に戻します。次に、マグネティックスタープレートで攪拌しながら製品フラスコに硫酸マグネシウムを加えて残留水分を取り除き、添加時に固まらなくなるまで硫酸マグネシウムの小さなスクープを追加し続けます。濾紙を取り付けたガラス漏斗を使用して、固体の硫酸マグネシウムを取り除き、混合物を50ミリリットルの丸底フラスコに移します。

丸底フラスコの内容物を事前に計量した製品バイアルに移します。水吸引器を真空源としてロータリー蒸発させ、摂氏25度で加熱することにより、溶媒を除去します。バイアルを05 Torrの高真空に一晩置いて、白いワックス状の固体を生成します。

200ミリグラムのVLAVL EVLポリマーを20.01ミリリットルの無水DCMに溶解し、アポキシド濃度0054モルにします。得られた溶液を、1420ネックの100ミリリットルの丸底フラスコに移します。反応フラスコを摂氏50度のオイルバスに入れます。

溶液を高速渦で攪拌し、マイクロシリンジを介して21.45マイクロリットルのEDEAを滴下します。フラスコのネックに、冷水が流れるウォータージャケット付きコンデンサーを取り付け、1420ネックアダプターを取り付け、溶液を12時間還流します。次に、粘性のある溶液が得られるまで、摂氏25度の回転蒸発により反応フラスコから余分な溶媒を取り除きます。

製品を10k分子量カットオフ透析チューブに移し、一端を折りたたんで透析クリップで閉じます。フラスコを余分なDCMですすぎ、チューブに移します。チューブの上部を折り、吊り下げ用のワイヤーが付いた透析クリップで閉じます。

次に、透析チューブを2リットルのビーカーの側面に大型の攪拌棒で吊るし、透析チューブが完全に水没するまでビーカーにDCMを充填します。透析液をマグネチックスタープレートで静かに攪拌し、ビーカーをアルミホイルで覆って溶媒の蒸発を防ぎます。廃棄物容器に注いで溶媒を除去し、新しいDCMと1日3回、48時間交換して、未反応のポリマーと架橋剤を除去します。

透析後、ビーカーからすべての溶媒を取り除き、透析チューブの内容物を0.45ミクロンのPTFEシリンジフィルターを取り付けた10ミリリットルのシリンジに移します。溶液をフィルターを通して、あらかじめ秤量した製品バイアルに直接押し込み、残っている不純物を取り除きます。摂氏25度で回転蒸発させて溶媒を除去し、次に、製品バイアルを05 Torrの高真空に一晩置き、淡黄色のワックス状の固体を収集します。

0.5ミリグラムのナノスポンジを1.5ミリリットルの遠心分離チューブに入れます。ろ過した細胞培養水1ミリリットルを加えます。プローブソニケーターを使用して、粒子が微細な懸濁液を発達するまで、室温で4〜5回、2秒間のバーストで溶液を超音波処理します。

次に、1.5ミリリットルの遠心分離チューブ内のろ過した細胞培養水1ミリリットルに30ミリグラムのPTAを加えます。最高設定で10秒間、またはPTAが完全に可溶化して3%PTA溶液を生成するまでボルテックスします。22ゲージの針が付いた1ミリリットルの注射器を使用して、0.5ミリリットルの3%PTA溶液を吸い上げ、3%PTA溶液を4滴粒子に加え、最高設定で10秒間ボルテックスします。

次に、自己閉鎖ピンセットを使用してTEMグリッドをピックアップし、粒子溶液にすばやく3回浸します。グリッド上の集塵を減らすために、カバーの下でグリッドを5時間乾かします。最後に、高コントラストと40ミクロンの対物レンズを使用して、サンプルのTEMイメージングを実行します。

この図は、ペンダント官能基を含む直鎖状ポリエステル共重合体をジアミン架橋剤と反応させて離散的なナノ粒子と溶液を形成するナノスポンジ合成法を示しています。TEMイメージングは、ナノスポンジの各セットの正確な寸法を特徴付けるために使用され、この画像には79ナノメートルのナノスポンジが含まれており、標準偏差は12ナノメートルです。ポリマー前駆体の分子量とペンダントの機能性量に基づいてナノスポンジのサイズを分析し、これら2つの要因の関係を評価しました。

ナノスポンジのサイズが大きくなる傾向は、ペンダントの機能とは無関係に、ポリマー分子量の増加と相関しています。ナノスポンジのサイズも、ペンダントの官能基の量と反応に添加されるジアミン架橋剤の量に基づいて分析されました。ペンダントの機能と架橋剤相当量の両方を増やすと、ナノスポンジのサイズが増加します。

このビデオを見れば、これらの合成パラメータを利用して、サイズや形態を制御するナノ粒子を設計する方法について、正確にどのようにしたいかをよく理解できるはずです。これらのナノスポンジの合成は、ポリマーの分子量、アポキシサイト濃度、架橋剤の量などの重要なパラメータで調整できます。このナノ粒子合成の開発後、この技術は、私たちの研究室が小さな疎水性化合物の薬物送達を探求するために不可欠でした。

この手順を試みる際には、化学量論と濃度が最終製品にとって非常に重要であるため、測定を正確に行うことが非常に重要です。この手順に続いて、薬物送達プラットフォームの設計に関連する質問に答えるために、ポリマーネットワーク合成のための他の方法を実行することができる。