Wisselend magneetveld-Responsive Hybrid Gelatine Microgels voor Controlled Drug release

Het algemene doel van dit protocol is om een eenvoudige methode te presenteren voor de fabricage van magnetothermische responsieve nanodeeltje-microgel hybriden en om een bewijs van concept te demonstreren voor het gebruik van de microgel hybriden voor controleerbare geneesmiddelafgifte. De belangrijkste voordelen van dit protocol zijn dat het proces relatief eenvoudig is en het microgel de magnetothermische responsieve eigenschap geeft door simpelweg magnetische nanodeeltjes en thermoresponsieve PNIPAM copolymeren in de gelatine matrix te vangen. Dit maakt geneesmiddelafgifte mogelijk in reactie op een wisselend magnetisch veld, dat wordt geïnduceerd door het opzwellen van het PNIPAM copolymeer geassocieerd met de stijgende temperatuur van de nanodeeltjes terwijl de nanodeeltjes reageren op de magnetische golven.

De implicaties van deze techniek strekken zich uit naar het ontwikkelen van een on-demand geneesmiddelafgifte systeem omdat dit controleerbare geneesmiddelafgifte platform responsief is op meerdere aan- en uit-cycli geïnduceerd door niet-invasieve externe stimuli. Het proces van het fabriceren van magnetisch veld responsieve gelatine microgelen begint met het voorbereiden van de suspensie oplossingen. Basis oplossing voorbereiding wordt beschreven in het tekst protocol.

Bij het bereiden van de gelatine oplossing, houd deze in een waterbad tot het de vloeibare fase bereikt. Homogeniseer het dan met een vortex. Met alle oplossingen voorbereid, meng gelijke volumes van gelatine oplossing en de PNIPAM copolymeer bevattende magnetische nonaparticles en vortex de mengsel grondig.

De volgende stap is om het waterige mengsel te emulgeren in siliconenolie en vervolgens een oppervlakteactieve stof laag aan te brengen. Giet 15ml siliconenolie in een steriele beker en voeg onmiddellijk 0,86ml van het bereide mengsel toe. Roer vervolgens het mengsel gedurende een half uur bij 900 rpm op 30 graden Celsius.

Na het produceren van de emulsie, breng het over naar een 50ml buis en koel het af op vier graden Celsius gedurende 10 minuten. Microdruppeltjes zullen nu in de olie vormen. Vul vervolgens de buis grotendeels met Pluronic L-64 oppervlakteactieve stof oplossing, koel af tot vier graden Celsius en schud de buis krachtig zodat de L-64 moleculen worden geadsorbeerd in het geloppervlak en de microgel suspensie stabiliseren.

Centrifugeer vervolgens de buis gedurende 20 minuten bij 2300 Gs en bij vier graden Celsius. Na 20 minuten, onderzoek de buis op een pellet van geldeeltjes. Herhaal de centrifugatie cyclus tot er een zichtbaar is.

Verwijder vervolgens voorzichtig het supernatant en vul de buis tot 45 ml met koude L-64 oplossing. Schud de buis krachtig om de gepelletiseerde microgelen in de oppervlakteactieve stof te mengen. Breng vervolgens de suspensie over naar een nieuwe 50ml buis.

Herhaal vervolgens het centrifugatieproces en verzamel de pellet van microgelen opnieuw. Om nu te garanderen dat er geen oppervlakteactieve stoffen of oliedruppeltjes in de monster suspensie achterblijven, aspibeer de supernatant grondig. De volgende stap om de microgelen voor te bereiden is om hun gelatine matrix te crosslinken.

Om te beginnen, suspendeer de pellet in 2ml van de bereide Genipin oplossing. Gebruik een vortex. Breng vervolgens de suspensie snel over naar een 23 graden Celsius waterbad om de covalente crosslink reactie te initiëren.

De reactie kan worden uitgevoerd gedurende vijf minuten tot twee uur. Eenmaal voltooid, verwijder de overtollige crosslinkers. Centrifugeer het monster gedurende 20 minuten bij 2300 Gs en bij vier graden Celsius zoals eerder.

Aspireer vervolgens en gooi het supernatant weg. Herhaal de wasstap in PBS in totaal drie keer, breek de pellet mechanisch op met een pipet tip indien nodig. Volledige verwijdering van de ongereageerde overtollige crosslinkers is cruciaal.

Na de laatste was, breng de microgelen in PBS op de gewenste dichtheid. Meet hun dichtheid met behulp van een hemocytometer. De gefabriceerde microgelen zijn stabiel tot wel vier weken wanneer ze worden bewaard bij vier graden Celsius, op voorwaarde dat er geen afbrekend middel, zoals collagenase, aanwezig is.

Om de microgelen door middel van microscopie te karakteriseren, laad ze op een glasplaat en verzegel ze onder een dekglas met epoxyhars. De laatste stap van de procedure is om de geneesmiddelafgifte van de microgelen te meten. Plaats de buis met de gewenste concentratie microgelen in de kamer van magnetische spoelen.

Breng vervolgens een glasvezeltemperatuursonde in om de temperatuurverandering te controleren tijdens de toepassing van het wisselende magnetische veld. Pas nu een hoogfrequent wisselend magnetisch veld toe bij een gedefinieerde veldsterkte en voor een gespecificeerde duur. Volg de behandeling door de buis gedurende 20 minuten bij 2300 Gs en bij vier graden Celsius te centrifugeren.

Verzamel het supernatant om de hoeveelheid geneesmiddel afkomstig van de microgelen te kwantificeren. Gebruik in dit geval spectrofotometrie om de texas rood te detecteren. De gefabriceerde microgelen moeten een goed gekarakteriseerde sferische morfologie en colloïdale dispergeerbaarheid vertonen met diameters tussen vijf tot 20 micrometer.

Ofwel fluorescente superparamagnetische nanodeeltjes of fluorescent gelabelde BSA kunnen worden gebruikt om de juiste inkapsling binnen het microgel te bevestigen. Het vastleggen van PNIPAM copolymeer in de gelatine microgel matrix stelt het in staat om een temperatuur-afhankelijke volumeverandering te vertonen. Het verhogen van de temperatuur van het medium van 22 tot 42 graden Celsius resulteerde in een krimp van de gelatine microgelen met ongeveer 40%. In contrast, werd slechts 10% krimp waargenomen in gelatine microgel zonder PNIPAM copolymeer.

Toen superparamagnetische nanodeeltjes werden opgenomen in de gelatine PNIPAM copolymeer microgel, nam de microgel toe in temperatuur wanneer het werd blootgesteld aan het geschikte wisselende magnetische veld. Gemeten TRBSA afgifte uit deze microgelen was ongeveer 35%. Zonder het copolymeer in de microgelen op te nemen, was de afgifte van TRBSA aanzienlijk lager. Slechts ongeveer 10%. Dus, de afgifte van BSA in reactie op het wisselende magnet