Name: 산소 전달 응용을 위한 계층적 다공성 UiO-66 나노입자에서의 합성, 헤모글로빈 캡슐화 및 이교수 PEGylation (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2026-05-08T13:10:00.000+00:00
Duration: 9 min 24 s
Description: 학습하세요 계층적 다공성 UiO-66 나노입자에 헤모글로빈을 캡슐화하고 PEGylation하여 산소 전달 시스템을 개발하는 방법을. 이 프로토콜은 생체적합성과 안정성을 향상시키는 확장 가능한 기술을 제공합니다.

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<table><tbody><tr><td>2-아미노-1,4-벤젠디카복실산&nbsp;</td><td>머크 생명과학 A/S (S&oslash; 보그, DK)</td><td>381071-25G</td><td></td></tr><tr><td>4-(2-하이드록시에틸)피페라진-1-에탄설폰산</td><td>머크 생명과학 A/S (S&oslash; 보그, DK)</td><td>H3375-100G</td><td></td></tr><tr><td>아세톤 (99%)</td><td>VWR 인터내셔널 (S&oslash; 보그, DK)</td><td>23J244030</td><td></td></tr><tr><td>비신코닌산 단백질 분석법 &nbsp;</td><td>서모 피셔 사이언티픽 (로스킬레, DK)</td><td>23235</td><td></td></tr><tr><td>소의 피와 nbsp;</td><td>SSI 진단 A/S (Hiller&oslash; d, DK)</td><td>77667</td><td></td></tr><tr><td>원심분리관</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>원심분리기와 nbsp;</td><td>서모 피셔 사이언티픽 주식회사 (매사추세츠, 미국)</td><td>75009903</td><td>메가퓨지 ST 플러스 시리즈&nbsp;</td></tr><tr><td>중수소 산화물</td><td>머크 생명과학 A/S (S&oslash; 보그, DK)</td><td>151882</td><td></td></tr><tr><td>디벤조사이클로옥틴-폴리에틸렌글리콜</td><td>브로드팜</td><td>BP-23949</td><td></td></tr><tr><td>도데카노산과 nbsp;</td><td>머크 생명과학 A/S (S&oslash; 보그, DK)</td><td>L556-1KG</td><td></td></tr><tr><td>둘벡코 수정된 독수리' S 중간과 마이너스; 고혈당&nbsp;</td><td>머크 생명과학 A/S (S&oslash; 보그, DK)</td><td>11965092</td><td></td></tr><tr><td>에탄올 (100%)</td><td>VWR 인터내셔널 (S&oslash; 보그, DK)</td><td>24L044013</td><td></td></tr><tr><td>푸리에 변환, 적외선 분광법 및 nbsp;</td><td>브루커 (빌레리카, 미국)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>혈액분석기&nbsp;</td><td>TSC 사이언티픽 CRP (펜실베이니아, 미국)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>인간 시탄화 혈장</td><td>테부비오</td><td>SER-PLP25</td><td></td></tr><tr><td>염산 (37%)</td><td>머크 생명과학 A/S (S&oslash; 보그, DK)</td><td>320331-500ML</td><td></td></tr><tr><td>ImageJ 소프트웨어</td><td>미국 국립보건원(NIH)</td><td></td><td>버전 1.47t</td></tr><tr><td>레이시-카본 Cu 그리드 (300 메쉬)</td><td>아가 사이언티픽 주식회사, (스탠스테드 에식스, 영국)</td><td>AGS166-3H</td><td></td></tr><tr><td>자기 교반자</td><td>IKA-베르케 GmbH & KG 중대 (DE)</td><td>신분증. 번호: 0010011496</td><td></td></tr><tr><td>MestReNova sofeware</td><td>메스트레랩 리서치 (스페인)</td><td></td><td>버전 12</td></tr><tr><td>마이크로메리틱스 트라이스타 표면적 분석기</td><td>써모피셔 사이언티브 주식회사</td><td>ASAP 2020 플러스</td><td></td></tr><tr><td>미니 원심분리기</td><td>에펜도르프 노르딕 (H&oslash; rsholm, DK)</td><td>카탈로그 번호 &nbsp; 5452000010</td><td></td></tr><tr><td>마우스 혈청</td><td>혁신적 연구 (미시간주 노비, 미국)</td><td>IGMSCD1SER10ML</td><td></td></tr><tr><td>머플 퍼니스&nbsp;</td><td>나버트름 GmbH (브레멘, 델라웨어)</td><td>머플 퍼니스 LE 6/11</td><td></td></tr><tr><td>N,N&prime;-디메틸포름아마이드 (99.9%)</td><td>VWR 인터내셔널 (S&oslash; 보그, DK)</td><td>250131a008</td><td></td></tr><tr><td>나노드롭 2000c 장비 &nbsp;</td><td>써모피셔</td><td></td><td></td></tr><tr><td>핵 자기 공명&nbsp;</td><td>브루커 (빌레리카, 미국)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>O2 미터기&nbsp;</td><td>프레젠스 (독일 레겐스부르크)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Origin 2022 소프트웨어</td><td>오리진랩 코퍼레이션 (매사추세츠, 미국)</td><td></td><td>버전 2022 &nbsp;</td></tr><tr><td>산소 센서</td><td>프레센스 (레겐스부르크, DE)</td><td>옥시-1 ST 미량</td><td></td></tr><tr><td>인산염 완충 식염수와 nbsp;</td><td>머크 생명과학 A/S (S&oslash; 보그, DK)</td><td>P4417-50TAB</td><td></td></tr><tr><td>플레이트 리더</td><td>테칸 그룹 Ltd.&nbsp; (M&auml; 엔네도르프, CH)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>헥사시아노페르산 칼륨</td><td>머크 생명과학 A/S (S&oslash; 보그, DK)</td><td>60299-100G</td><td></td></tr><tr><td>수산화칼륨</td><td>머크 생명과학 A/S (S&oslash; 보그, DK)</td><td>221473-500G</td><td></td></tr><tr><td>분말 X선 회절 &nbsp;</td><td>말번 파날리티컬 주식회사, (영국 말번)</td><td></td><td>모델: 말번 파날리티컬 에어리스 리서치 600W XRD 분말 측정 (2020년 출시)</td></tr><tr><td>둥근 바닥 압력 용기 &nbsp;</td><td>머크 생명과학 A/S (S&oslash; 보그, DK)</td><td>SYNP170004-1EA</td><td></td></tr><tr><td>주사 전자현미경 및 nbsp;</td><td>FEI 중대 (힐스보로, 미국)</td><td>듀얼 빔 FEI 헬리오스 나노랩 600</td><td></td></tr><tr><td>나트륨 클로라이드&nbsp;</td><td>머크 생명과학 A/S (S&oslash; 보그, DK)</td><td>71376</td><td></td></tr><tr><td>나트륨 디티오나이트&nbsp;</td><td>머크 생명과학 A/S (S&oslash; 보그, DK)</td><td>71699-250G</td><td></td></tr><tr><td>도데실 황산나트륨 &nbsp;</td><td>머크 생명과학 A/S (S&oslash; 보그, DK)</td><td>L4509-100G</td><td></td></tr><tr><td>신스웨어&트레이드; 둥근 바닥 압력 용기</td><td>머크 생명과학 A/S (S&oslash; 보그, DK)</td><td>SYNP170003</td><td></td></tr><tr><td>테르트-부틸 아질산염&nbsp;</td><td>머크 생명과학 A/S (S&oslash; 보그, DK)</td><td>20370-100ml-F</td><td></td></tr><tr><td>테트라하이드로퓨란 (99.7%)</td><td>VWR 인터내셔널 (S&oslash; 보그, DK)</td><td>201022A004</td><td></td></tr><tr><td>열셰이커</td><td>그랜트 인스트루먼트 (케임브리지) Ltd (영국)</td><td>PHMT-PSC18 (01012015020119)</td><td></td></tr><tr><td>투과전자현미경 &nbsp;</td><td>FEI 중대 (힐스보로, 미국)</td><td>FEI 테크나이 T20</td><td></td></tr><tr><td>트리메틸실릴 아지드 & nbsp;</td><td>머크 생명과학 A/S (S&oslash; 보그, DK)</td><td>155071-10G</td><td></td></tr><tr><td>TSC HEMOX DAQ 시스템</td><td>TSC 사이언티픽 CRP (펜실베이니아, 미국)</td><td></td><td>혈액분석기 소프트웨어 및 nbsp;</td></tr><tr><td>울트로사운드 소닉케이터 &nbsp;</td><td>브랜슨 울트라소닉스 코퍼레이션 (댄버리, 미국)</td><td>스쿠: 2410240003</td><td></td></tr><tr><td>UV-VIS 분광광도계 &nbsp;</td><td>시마즈 (교토, 일본)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>진공 오븐 &nbsp;</td><td>서모 피셔 사이언티픽 주식회사 (매사추세츠, 미국)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>제타타이저 나노 ZS</td><td>말번 파날리티컬 주식회사, (영국 말번)</td><td>일련번호. MAL1188530</td><td></td></tr><tr><td>지르코늄(IV) 염화화물</td><td>머크 생명과학 A/S (S&oslash; 보그, DK)</td><td>357405-100G</td><td></td></tr></tbody></table>

산소 전달 응용을 위한 계층적 다공성 uio-66 나노입자에서의 합성, 헤모글로빈 캡슐화 및 이교수 pegylation

Synthesis, Hemoglobin Encapsulation and Biorthogonal PEGylation in Hierarchically Porous UiO-66 Nanoparticles for Oxygen Delivery Applications

산소 전달 응용을 위한 계층적 다공성 UiO-66 나노입자에서의 합성, 헤모글로빈 캡슐화 및 이교수 PEGylation

Hemoglobin-based oxygen carriers (HBOCs) are an important platform for oxygen delivery to mitigate hypoxia in several biomedical contexts. However, free ...

이 연구의 목적은 헤모글로빈 캡슐화와 산소 전달을 위한 안정적인 금속-유기 프레임워크, MOF 기반 나노입자를 정의하는 것입니다. 계층형 다공성 형태는 헤모글로빈 캡슐화의 크기 제한을 극복할 수 있으며, 표면 개체군은 생리적 환경에서 입자의 안정성을 향상시킬 수 있습니다. 먼저, 준비된 계층적 다공성 UIO 66 아민 나노입자 50밀리그램을 25밀리리터 둥근 바닥 플라스크에 정확히 무게를 재세요.플라스크에 테트라하이드로푸란 10밀리리터를 추가하세요. 그 후 혼합물을 5분간 초음파 검사하여 입자를 완전히 분산시켜 균일하고 불투명한 현탁액을 만듭니다. 둥근 바닥 플라스크를 400 RPM으로 설정된 자석 교반기 위에 얼음물에 넣으세요.유리 주사기를 사용해 5분 동안 5도 이하로 유지하면서 0.4밀리리터의 tert 부틸 아질산염을 점차 투여합니다. 즉시 같은 냉기 조건에서 0.35밀리리터의 트리메틸 SL 아지드를 점방별로 첨가하세요. 약간의 기품이 나타날 수 있는데, 이는 질산화 진행 상황을 나타냅니다.그 다음 얼음물 욕조를 알루미늄 호일로 감싸 빛으로부터 반응을 보호하세요. 반응 혼합물을 얼음물에 담근 밤새 계속 저어주세요. 다음 날에는 보여주는 대로 세탁하고 건조하세요.그 후 FTIR 분광법을 사용해 화학 변환을 검증합니다. 계층적으로 다공성인 UIO 66 아지드 나노입자 5밀리그램을 2밀리리터 원심분리관에 옮깁니다. HEPES 버퍼 0.5밀리리터를 추가하고 2분에서 5분간 초음파 처리합니다.헤모글로빈 20밀리그램을 포함한 HEPES 완충액 0.5밀리리터를 추가하고, 튜브를 여러 번 부드럽게 뒤집어 나노입자를 완전히 분산시킵니다. 이제 튜브를 열셰이커에 올려놓고 실온에서 1,000RPM으로 흔들며 2시간 동안 배양합니다. 배양 후에는 13,500G에서 실온에서 5분간 원심분리하여 계층적으로 다공성인 UIO 66 아지드 나노입자를 펠릿으로 적재합니다.그 후 상청액을 조심스럽게 채취하여 갇히지 않은 헤모글로빈의 정량화를 수행합니다. 피펫으로 위아래로 피펫을 흔들어 펠릿을 세 번 부드럽게 세척하여 느슨하게 흡수된 헤모글로빈을 제거하세요. 그 후 각 세척액의 상원액을 조심스럽게 채취하여 갇힌 헤모글로빈을 정량화합니다.최종 펠릿을 0.5밀리리터의 초순수수에 재현탁한 후 특성 분석하기 전에 냉장에 보관합니다. 회계 나트륨 황산염 헤모글로빈 분석을 사용하여 수집된 상청액 내 포획된 헤모글로빈을 확인합니다. 각 상청액 10마이크로리터를 96웰 마이크로플레이트에 피펫팅합니다.황산나트륨 100마이크로리터를 첨가하고 실온에서 어두운 환경에서 5분간 배양합니다. 자외선 가시광선 분광광도계를 사용하여 412나노미터에서 흡광도를 측정합니다. 그 후 HEPES 버퍼에서 헤모글로빈 재고를 연속 희석하여 표준 곡선을 생성합니다.준비된 희석물을 준비된 96 웰 플레이트에 옮겨 흡입도 측정값을 헤모글로빈 농도로 변환하는 표준 곡선을 생성합니다. 계층적으로 다공성인 UIO 66 아지드 나노입자 10밀리그램을 2밀리리터 원심분리관에 0.5밀리리터의 초순수수를 넣고 2분에서 5분간 초음파 처리합니다. 20밀리그램의 디벤조사이클로옥탄을 추가하고, 이 첨가물에 폴리에틸렌글리콜과 나노입자의 비율이 등하도록 합니다.혼합물이 균질화될 때까지 튜브를 부드럽게 소용돌이로 돌립니다. 튜브를 열셰이커에 올려놓고 실온에서 1,000 RPM으로 1시간 동안 진동시키며 배양합니다. 그 후 튜브를 4도 섭씨로 유지된 냉장고에 옮겨 하룻밤 반응을 시도합니다.튜브를 12,000G에서 실온에서 5분간 원심분리하여 폴리에틸렌글리콜 변형, 헤모글로빈 적재, 계층적으로 다공성인 UIO 66 나노입자를 펠릿으로 만듭니다. 그 후 반응성이 없는 폴리에틸렌글리콜이 포함된 상청액을 버립니다. 앞서 시연한 조건에서 피펫팅을 위아래로 움직이고 원심분리하여 2밀리리터 초순수수로 펠릿을 세 번 세척하세요.정제된 페기질화 헤모글로빈이 적재되고 계층적으로 다공성인 UIO 66 폴리에틸렌 글리콜 나노입자를 초순수 2밀리리터에 재현탁합니다. 서스펜션은 섭씨 4도에서 보관하세요. 결과적으로 생성된 콜로이드는 균질하고 약간 오팔빛을 띠어 분산 안정성이 우수함을 나타냅니다.그 다음 동적 광산란(DLS)으로 페질화가 성공하는지 확인하세요. 표면 아미노기들은 성공적으로 아지드로 전환되었다. 이는 계층적으로 다공성인 UIO 66 아지드 나노입자의 FTIR 스펙트럼 내 2,122 역센티미터 지점에 특징적인 비대칭 아지드 신축 밴드가 나타나면서 입증되었습니다.이 밴드는 계층적으로 다공성인 UIO 66 아민 나노입자에서는 결여되었다. 헤모글로빈 캡슐화는 노란색에서 빨간색으로 뚜렷한 색 변화로 시각적으로 나타났습니다. 헤모글로빈 부하 후 질소 흡수가 감소하여 중간공이 헤모글로빈 분자가 점유함을 나타냅니다.계층적으로 다공성인 UIO 66 아지드 나노입자의 제타 전위는 헤모글로빈 캡슐화 후 42.9밀리볼트에서 20.4밀리볼트로 감소했습니다. 폴리에틸렌글리콜의 성공적인 결합은 2,122 역센티미터에서 아지드 신장 진동이 사라지고 FTIR 스펙트럼에서 폴리에틸렌글리콜 관련 신호가 나타나면서 확인되었습니다. DLS 분석 결과, 페질화 후 유체역학적 직경이 약 114.9나노미터에서 140.8나노미터로 증가했으며, 낮은 PDI는 유지되었습니다.이 입자는 계층적으로 다공성 형태 나노입자의 합성, 헤모글로빈 캡슐화, 표면 오염, 산소 방출 기능 평가를 가능하게 합니다. 이 프로토콜을 사용하면 추가적인 물리화학적 특성 분석과 기능적 연구가 수행되며, 시험관 내 산소 방출 및 나노입자 생체 적합성 분석도 포함됩니다. 향후 연구에서는 실질적 퇴화를 방지하기 위한 성분 포함과 같은 장기적인 이유를 위해 헤모글로빈 기능을 보존하는 데 집중할 수 있습니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

우리는 인광 담금질 및 생물 학적 시스템에서 산소 이미징을위한 포르피린 기반 돌기 nanosensors의 검토 설계에 의해 산소 측정의 원칙을 제시.

생물 학적 시스템에서 산소 이미징에 대한 인광을 발하는 나노 프로브의 합성 및 교정

이 절차 bioaerogels을 형성하는 (SiO2를) 졸 - 겔 공정이 겔 실리카 시토크롬 C (CYT. C)를 캡슐화하고 신속 가스상 반응을 통해 산화 질소 (NO) 인식이 bioaerogels를 사용하는 방법을 설명한다. 프로토콜이 종류의 생체 시료의 바이오 센서 또는 다른 장치의 향후 개발에 도움이된다.

시토크롬을 캡슐화<em&gt; C</em&gt; 금속 나노 입자없이 실리카 에어로젤 Nanoarchitectures에 가스 상 생체 활성을 유지하면서

금속-유기 프레임 워크 가스 저장 및 이질적인 촉매, 하지만 어려운 스마트 재료에 통합 하는 느슨한 분말에서 전형적인 합성 방법 결과에 효과적입니다. Solvothermal 합성 동안 직물에 MOF의 등각 영화 인 ALD 금속 산화물, 첫 번째 코팅 직물의 방법을 설명 합니다.

밀-96와 UiO-66-NH2 원자 층 Solvothermal 합성 섬유 매트에 금속 산화물 코팅을 입금

여기, 우리 디자인 하 고 신경 성장 인자 (NGF)에 대 한 분해 운반대로 nanostructured 다공성 실리콘 (PSi) 영화를 조작 프로토콜 제시. 신경 감 별 법 및 PC12 세포 및 마우스 지 루트 신경 절 (DRG) 뉴런의 파생물은 NGF 로드 PSi 사업자와 치료 시 특징 이다.

신경 성장 인자의 사업자로 서 다공성 실리콘 필름을 디자인

우리는 효과적인 생체 외에서 그리고 vivo에서 oligonucleotide 배달 fusogenic 다공성 실리콘 나노 입자의 합성을 보여 줍니다. 다공성 실리콘 나노 껍질을 형성 하기 위하여 압출을 통해 fusogenic 지질에 의해 코팅은 핵심을 형성 하는 siRNA와 함께 로드 됩니다. 타겟팅 moiety 기능화 및 입자 특성화 포함 되어 있습니다.

합성과 기능화, Oligonucleotide 배달에 대 한 Fusogenic 다공성 실리콘 나노 입자의 특성

이 프로토콜은 표준 형광 현미경 상에서 그들의 산소화 및 세포 사멸에 대한 다중 파라메트릭 분석을 사용하여 바이오프린팅을 위한 고처리량 스페로이드 생성을 기술한다. 이러한 접근법은 구상체 생존력을 제어하고 표준화를 수행하기 위해 적용될 수 있으며, 이는 3D 조직, 종양 미세환경 및 성공적인 (마이크로)조직 생물제작을 모델링하는데 중요하다.

다세포 구상체의 저렴한 산소 현미경 보조 생물 제조

본 프로토콜은 단일 에멀젼 제형 기반 facile 미세 유체 기술을 통해 폴리 (락틱-코-글리콜 산) 기반 고도로 개방 된 다공성 미세 구체 (HOPM)의 제조를 설명합니다. 이 마이크로스피어는 조직 공학 및 약물 스크리닝에 잠재적으로 응용될 수 있습니다.

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계층적 및 바이모달 기공 크기 분포를 갖는 나노다공성 금은 전기화학적 및 화학적 탈합금화를 조합하여 제조될 수 있다. 합금의 조성은 탈합금 공정이 진행됨에 따라 EDS-SEM 검사를 통해 모니터링할 수 있습니다. 재료의 적재 용량은 재료에 대한 단백질 흡착을 연구하여 결정할 수 있습니다.

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합성 후 리간드 교환을 통한 트리아졸 및 테트라졸 기능화 Zr 기반 금속-유기 프레임워크의 합성

이 글에서는 젤라틴의 상분리와 공응호흡과 관련된 열가역적 특성의 이점을 누리는 MOF-젤라틴 하이드로겔의 제제를 소개합니다. 이 하이드로겔 복합재료는 높은 MOF 하중, 큰 다공성, 젤라틴 매트릭스 내 MOF 입자의 공간적 분포를 잘 나타냅니다.

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