組み立て式、エレクトロ スプレーを組み合わせることによって球形とワーム状ミセル ナノ結晶と溶剤ベースの構造制御の作製
2018年2月11日
現在の仕事は、ミセル結晶、ナノバイオ材料の新たな主要なクラスを作製する方法を説明します。このメソッドを組み合わせたエレクトロ スプレー トップダウン、ボトムアップ型自己組織化と溶剤ベースの構造制御。作製方法は主として連続的、高品質の製品を作り出すことができる、構造制御の安価な手段を持っています。
この手順の全体的な目標は、トップダウンエレクトロスプレー、ボトムアップ自己組織化、および安価な溶媒ベースの構造制御方法を組み合わせて、ミセルナノ結晶を作製することです。この方法は、ミセルナノクリスタルとして知られる新しいクラスのナノバイオマテリアルを生成するための優れた方法を提供し、生物医学的検出、イメージング、および治療に役立ちます。この手法の主な利点は、まず、継続的なプロセスであることです。
第二に、高品質の製品を製造しています。そして第三に、構造を制御する安価な方法があります。この技術は、他の種類のナノ材料の製造にも適応できる可能性があります。
手順を開始するには、目的のミセル形状に応じて、10ミリグラムの疎水性量子ドットを20ミリリットルのクロロホルムまたはテトラヒドロフランのいずれかに溶解します。溶液を20秒間ボルテックスします。次に、100ミリグラムのポリスチレンブロックポリエチレングリコールを、目的の形状に応じて、10ミリリットルのクロロホルムまたはTHFのいずれかに溶解します。
溶液がクロロホルム中にある場合は、20秒間ボルテックスします。溶液がTHFに含まれている場合は、バスソニケーターで2分間超音波処理します。1ミリリットルの量子ドット溶液と1ミリリットルのPSペグ溶液を組み合わせます。
混合物を1分間ボルテックスし、次に溶液をシリンジAとラベル付けされた5ミリリットルのPTFEシリンジに引き込みます次に、400ミリグラムのポリビニルアルコールと10ミリリットルの脱イオン水を組み合わせます。混合物を摂氏60〜80度で4〜5時間攪拌します。次に、PVA溶液を室温まで冷まします。
冷却したPVA溶液をシリンジとラベル付けされた5ミリリットルのPTFEシリンジに引き込み B.To 同軸エレクトロスプレーシステムのセットアップを開始し、27ゲージのステンレス鋼の内側キャピラリーを20ゲージのステンレス鋼外側キャピラリーアセンブリに挿入します。内側のキャピラリーを、締めすぎないように注意しながら、抵抗にちょうど合うまで所定の位置にゆっくりとねじ込みます。シリンジAをシリンジポンプにセットします。
シリンジを37cmのPTFEチューブで同軸ノズルの内側キャピラリーに接続します。シリンジBを別のシリンジポンプにセットし、シリンジを17cmのPTFEチューブで外側のキャピラリーに接続します。同軸ノズルの先端を鋼線リングの約0.8cm上に配置し、直径1.5cmを金属棒に固定します。
25mm×125mmの円形ガラス回収皿を、ノズル先端から約10cm下のスタンドに置きます。直流高電圧電源がオフになっていることを確認してください。次に、スチールリングを電源のマイナス端子に接続して接地します。
最後に、電源のプラス端子を同軸ノズルの内側の針に接続します。シリンジポンプAを毎時0.6ミリリットルに、シリンジポンプBを毎時1.5ミリリットルに設定します。両方のシリンジポンプを始動し、ノズルに一定の速度で液滴が形成されることで示されるように、流量が安定するのを待ちます。
チューブに気泡がないこと、および漏れがないことを確認します。次に、システム電源をオンにします。印加電圧を調整し、5〜9キロボルトの間にとどまり、同軸ノズルの先端に適切に形成されたテーラーコーンが観察されるまで待ちます。
次に、10ミリリットルの脱イオン水を新しいコレクションディッシュに入れます。アセンブリ内のコレクションディッシュを新しいディッシュと交換します。エレクトロスプレープロセスを、球状ミセルを生成する場合は40分間、ワーム状ミセルを生成する場合は90分間実行します。
次に、コレクションディッシュを取り外します。シリンジポンプを停止し、電源を切ります。製品皿を蓋をせずにドラフトに一晩置いて、有機溶剤を蒸発させます。
次に、製品を15ミリリットルの遠心分離管に移し、特性評価または使用します。製品を摂氏4度で最大1か月間保管してください。クロロホルムで作製したミセルの透過型電子顕微鏡により、ナノ結晶のカプセル化数が少ない球状粒子が明らかになりました。
粒子径は約35ナノメートルであった。適切なテーラーコーンの形成は、ミセルの自己組織化に不可欠でした。テーラーコーンの形状が不適切だったため、全体的に生産に失敗しました。
THFを有機溶媒として用いた場合、自己組織化した球状ミセルが融合してミセル状ミセルが形成されました。90分後、観察されたほぼすべてのミセルナノ結晶は、ワームのような形をしていました。また、THFの使用により、クロロホルムで観察されたよりも多くのナノ結晶カプセル化がもたらされました。
このビデオを見た後、スケーラブルで安価で、高品質の製品を提供する当社の製造方法を使用して、さまざまな形状のミセルナノ結晶を作成する方法を十分に理解しているはずです。
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概要
本研究では、重要なナノバイオマテリアルの一種であるミセル状ナノクリスタルの作製法を提示します。この手法は、トップダウン方式のエレクトロスプレー、ボトムアップ方式の自己組織化、および溶媒による構造制御を統合したものであり、これにより連続的かつ費用対効果の高い製造プロセスが実現します。
研究の主要構成要素
科学分野
- ナノバイオマテリアル
- 生物医学的応用
- ナノ結晶作製技術
背景
- ミセルナノ結晶は、生物医学的応用の可能性がある新興材料である。
- 現在の作製方法は、効率性や費用対効果に欠ける場合がある。
- 異なる作製技術を組み合わせることで、製品の品質を向上させることができる。
- 構造制御を理解することは、ナノ材料の応用において極めて重要である。
研究の目的
- ミセルナノ結晶を製造するための連続的な手法を開発すること。
- エレクトロスプレーと自己組織化技術を組み合わせることによる利点を検討すること。
- ナノ結晶の構造を制御するための安価な手段を提供すること。
使用方法
- トップダウン方式のエレクトロスプレー法。
- ボトムアップ方式の自己組織化プロセス。
- 溶媒ベースの構造制御手法。
- 高品質な出力を実現する連続生産システム。
主な結果
- この手法により、ミセル状ナノ結晶を正常に生成できる。
- 複合的な手法を用いることで、高品質な生成物が得られる。
- 構造制御を低コストで効果的に管理できる。
- 本手法は、他のナノ材料への適用の可能性を示している。
結論
- この作製方法は、ナノバイオマテリアルにとって有望なアプローチです。
- 連続的なプロセスにより、製造効率が向上します。
- 今後の応用範囲は、ミセル状ナノ結晶以外にも拡大する可能性があります。
よくある質問
業界における重要性
エレクトロスプレー、自己組織化、および溶媒ベースの構造制御を組み合わせた手法で作製されるミセルナノ結晶は、生物医学研究開発（R&D）向けの高機能ナノバイオマテリアルを大規模に製造するための経路を提供します。ミセルの形態と封入効率を調整できる能力は、ナノ粒子ベースのデリバリーおよびイメージングプラットフォームの予測価値とトランスレーショナルな可能性に直接影響します。本手法は、再現性の高い高品質なナノ材料の製造を可能にすることで、初期探索および前臨床開発における重要な転換点に対応します。
バイオファーマR&Dにおける戦略的応用
初期発見とターゲット検証
- 生物学的標的化に向けたナノ材料の構造と機能の関係を体系的に評価することが可能になります。
- ミセルの形状とナノ結晶の封入を制御することで、メカニズム的なリスク低減を支援します。
- ナノ粒子ベースのデリバリー剤またはイメージング剤の機能的検証を容易にします。
スクリーニングおよびアッセイ開発
- 下流の生物学的アッセイに使用するための、標準化され再現性のあるナノ材料バッチを提供します。
- ミセルの形態に基づいた、細胞取り込みおよびターゲット効率の定量的な評価を可能にします。
- ナノ材料のバリアントに関するハイスループットスクリーニングのための、スケーラブルな製造をサポートします。
トランスレーショナルおよび前臨床研究
- ナノ材料の特性を、疾患に関連する標的設定の要件に適合させます。
- 探索段階の合成から、生体内分布および標的能の前臨床評価までの連続性を可能にします。
- 非特異的な取り込みのリスクを低減し、トランスレーショナルなバイオマーカー戦略を支援します。
パイプラインおよびワークフローの統合
この作製法は、特性を調整可能なナノ材料を製造するための堅牢なプラットフォームを提供することで、探索から前臨床に至る一連の流れに組み込まれます。
- 探索生物学：ナノ材料の標的化および取り込みメカニズムに関する仮説検証をサポートします。
- スクリーニング：比較生物学的アッセイのために、形態が制御された再現性のあるナノ結晶を提供します。
- 分析：電子顕微鏡を用いて、封入効率および粒子サイズの定量的な読み取りを可能にします。
- トランスレーショナルリサーチ：ナノ材料の特性を、前臨床標的化および生体内分布のニーズに適合させることを促進します。
- エンタープライズでの再利用：多様なナノ材料開発プロジェクトに向けて、スケーラブルで適応性のあるプラットフォームを提供します。
運用および企業への影響
- 科学的価値：ナノ材料の性能および生物学的標的化における予測の信頼性を向上させます。
- 運用的価値：再現性のあるアウトプットを得るために、製造と構造制御を標準化します。
- 戦略的価値：ナノ粒子ベースの候補物質に関するゴー/ノーゴー判定（継続か中止かの決定）を改善します。
- ポートフォリオへの影響：さらなる開発に向けたナノ材料プラットフォームのリスク調整後の優先順位付けを可能にします。
実施上の注意点
- ナノ材料の合成およびエレクトロスプレー装置に関する専門知識が必要です。
- 生成物の特性評価のため、透過電子顕微鏡などの分析ツールへのアクセスが不可欠です。
- 溶媒の選択およびプロセスパラメータについて、チーム間での標準化を行う必要があります。
- 他のナノ材料システムへ適応させる場合、プロトコルの最適化が必要になる可能性があります。
- 出典に記載されている通り、現状の制限事項として、不完全なカプセル化およびプロセス連続性の不備が挙げられます。
