Name: Wisselend magneetveld-Responsive Hybrid Gelatine Microgels voor Controlled Drug release (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-02-13T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 11 s
Description: Leer een eenvoudige methode voor het fabriceren van magneto-thermisch responsieve gelatine-microgels met superparamagnetische nanopartikelen voor gecontroleerde medicijnafgifte via een wisselend magneetveld.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Deze studie werd ondersteund door Farris Family Innovation Award en NIH 1R01NR015674-01 naar MK. De auteurs danken Josep Nayfach (Qteris, Inc) voor het leveren van een elektro-magnetische generator systeem, alsmede zijn technische overleg. De auteurs danken ook Huan Yan (LCI &amp; Chemical Physics Interdisciplinair Program, Kent State University) voor haar technische assistenten.

Opmerking: Het totale proces van vervaardigen magneetveld reagerende gelatine microgels is geïllustreerd in figuur 1A. 1. Voorbereiding van oplossingen en suspensies <ol><li> Bereid een crosslinker genipin (1% w / v) oplossing door het oplossen van 20 mg genipin in 2 ml fosfaat gebufferde zoutoplossing (1x PBS, pH 7,4). Vortex de oplossing en plaats in een 50 ° C waterbad gedurende 2 uur om volledig de oplossing op te lossen. </li><li> Bereid een oplossing van oppervlakteactieve stof door het oplossen van 20 mg van poly (ethyleenglycol) -poly (propyleenglycol) poly (ethyleenglycol) (Mw = 2900 Da, aangeduid als L64) in 200 ml PBS te zijn bij een concentratie van 100 ppm. </li><li> Bereid een 15% (w / v) gelatine-oplossing door het oplossen van 64,5 mg gelatine in 0,43 ml PBS. Vortex de oplossing en plaats het op een waterbad bij 37 ° C totdat een sol fase, waarbij de vloeibare oplossing wordt bereikt. Vervolgens worden geschud gelatineoplossing 2-3 keer te verzekeren the homogeniteit. </li><li> Bereiding van p (NIPAM- co -AAm) / MNP&#39;s oplossing met een modelgeneesmiddel (BSA): <ol><li> Disperse 10,75 mg hydrofiele MNP&#39;s in 0,43 ml PBS en los vervolgens 12,9 mg p (NIPAM- co -AAm) in MNP suspensie om de concentratie te maken bij 3% (w / v). De verhoogde concentratie van p (NIPAM- co -AAm) kan worden gebruikt om een verhoogde ontzwelling gedrag van microgels bereiken. </li><li> Gebruik Texas-rood geconjugeerde runderserumalbumine (BSA-TR; M w ~ 66 kDa) als een modelgeneesmiddel. Los op 0,5 mg TR-BSA in het mengsel van p (NIPAM- co -AAm) / MNP&#39;s. </li></ol></li><li> Bereid mengsels van gelatine / p (NIPAM- co -AAm) / MNP / BSA-oplossing (0,86 ml) door toevoeging van mengsel van p (NIPAM- co -AAm) / MNP&#39;s (0,43 ml) in de gelatineoplossing (0,43 ml) en vervolgens grondig vortex ze een homogeen mengsel te maken. Zo is de concentratie van polymeren en MNP wordt de helft van de oorspronkelijke concentraties in het uiteindelijke mengsel. </li></ol><ol><li> Giet 15 ml siliconenolie [polydimethylsiloxaan (viscositeit 350 cSt)] in een schone en steriele beker. </li><li> Meteen bij het ​​vooraf bereide waterige mengsels van gelatine / p (NIPAM- co -AAm) / MNP / BSA-oplossing (0,86 ml) in de siliconenolie en emulgeren het waterige mengsel in de oliefase door roeren met een magnetische roerstaaf 900 rpm bij 30 ° C gedurende 30 minuten. </li></ol> 3. gelering en de overdracht van micro-druppeltjes aan een waterige oplossing <ol><li> Breng de emulsie (~ 16 ml) in een bekerglas van 50 ml buis. </li><li> Koel de buis gedurende 10 minuten bij 4 ° C voor gelering van de microdruppels in de olie. </li><li> Vul de buis met de voorbereide L64-oplossing (bij 4 ° C) tot 50 ml en schud de buis. Het is mogelijk dat een deel van L64 oppervlakteactieve binnen de microgels zou zijn. </li><li> Centrifugeer de buis gedurende 20 minuten bij 2300 xg bij 4 ° C </li><li> Regularly controleren op de aanwezigheid van de pellet geldeeltjes aan de zijde van de buis. Wanneer de deeltjes niet worden gezien, centrifugeer 20 minuten bij een gelijke snelheid en temperatuur. Overgaan tot supernatant voorzichtig verwijderen zonder de pellet gevormd op de binnenwand van de buis te verstoren. </li><li> Herhaal stap (3.3) tot (3.5) eens te meer. Telkens overbrengen van het monster naar een nieuwe buis aan het opnemen van een oliedruppeltjes in de microgel suspensie voorkomen. Na deze stap, controleert oppervlakteactieve stoffen of oliedruppeltjes niet aanwezig in het monster suspensie. Echter kan herhaalde scheidingsstappen leiden tot verlies uitgangsstoffen. </li></ol> 4. Covalente verknoping van de Microgels <ol><li> Voeg 2 ml genipin oplossing (bereid in paragraaf 1) aan de pellet geldeeltjes en goed mengen door vortexen de oplossing. </li><li> Zo snel mogelijk de buis van de suspensie in een waterbad bij 23 o C een covalente verknopingsreactie initiëren tijdens des(bijv., 5-120 min) IRED verknopen van de tijd. </li><li> Na verknoping, onmiddellijk buitensporige crosslinkers verwijderen Werp het genipin oplossing resuspenderen de microgels in PBS, centrifugeren en de buis gedurende 20 minuten bij 2300 xg (4 ° C). Indien nodig, voorzichtig uit elkaar breken gevormd pellet met een pipet tip. Deze wasstap kan herhaald worden 3 keer als de genipin wordt nog in de oplossing. </li><li> Verwijder het supernatant en resuspendeer de microgelen in PBS bij een gewenste dichtheid (bijv., 5 x 10 6 microgels / ml) aan het aantal met een hemocytometer. </li><li> Voor microscopische waarnemingen, laadt de microgel schorsing in de ruimte tussen een dia glas en een cover slip en sluit de grens van het deksel slip met epoxy hars. </li></ol> 5. Toepassing van wisselend magneetveld voor het activeren van geneesmiddelafgifte <ol><li> De buis met de gewenste concentratie van microgels in waterige media inde kamer van magnetische spoelen. Indien nodig steekt een vezeloptische temperatuursonde in de buis temperatuurveranderingen van de media controleren tijdens het aanbrengen van AMF. </li><li> Toepassen hoge frequentie (&gt; 100 kHz) AMF bij een bepaalde veldsterkte (&gt; 5 kA / m) en een bepaalde tijd. Na het aanbrengen van AMF gecentrifugeerd monsterbuis gedurende 20 minuten bij 2273 xg (4 ° C) en verzamel de bovenstaande vloeistof om de hoeveelheid TR-BSA afgegeven uit microgel naar de omringende media met behulp van spectrofotometrie te kwantificeren. De excitatie en emissie golflengten Texas Rood zijn 584 nm en 612 nm, respectievelijk. </li></ol>

<ol><li>Langer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomaterials+in+drug+delivery+and+tissue+engineering%3A+one+laboratory%27s+experience%5BTitle%5D)+AND+%22Acc.+Chem.+Res%22%5BJournal%5D)">Biomaterials in drug delivery and tissue engineering: one laboratory's experience.</a> Acc. Chem. Res. 33, 94-101 (2000).</li>
<li>Rivest, C. M., Morrison, D., Ni, B., Rubib, J., Yadav, V., Mahdavi, A., Karp, J., Khademhosseini, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microscale+hydrogels+for+medicine+and+biology%3A+synthesis%2C+characteristics+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mech+Mater+Struct%22%5BJournal%5D)">Microscale hydrogels for medicine and biology: synthesis, characteristics and applications.</a> J Mech Mater Struct. 2, 1103-1119 (2007).</li>
<li>Kawaguchi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermoresponsive+microhydrogels%3A+preparation%2C+properties+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Polym.+Int%22%5BJournal%5D)">Thermoresponsive microhydrogels: preparation, properties and applications.</a> Polym. Int. 63, 925-932 (2014).</li>
<li>Vinogradov, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Colloidal+microgels+in+drug+delivery+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Pharm.+Des%22%5BJournal%5D)">Colloidal microgels in drug delivery applications.</a> Curr. Pharm. Des. 12, 4703-4712 (2006).</li>
<li>Liechty, W. B., Kryscio, D. R., Slaughter, B. V., Peppas, N. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymers+for+drug+delivery+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Annu+Rev+Chem+Biomol+Eng%22%5BJournal%5D)">Polymers for drug delivery systems.</a> Annu Rev Chem Biomol Eng. 1, 149-173 (2010).</li>
<li>Kumari, A., Yadav, S. K., Yadav, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biodegradable+polymeric+nanoparticles+based+drug+delivery+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Colloids+Surf.+B+Biointerfaces%22%5BJournal%5D)">Biodegradable polymeric nanoparticles based drug delivery systems.</a> Colloids Surf. B Biointerfaces. 75, 1-18 (2010).</li>
<li>Shibayama, M., Tanaka, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Volume+Phase-Transition+and+Related+Phenomena+of+Polymer+Gels%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Polym+Sci%22%5BJournal%5D)">Volume Phase-Transition and Related Phenomena of Polymer Gels.</a> Adv Polym Sci. 109, 1-62 (1993).</li>
<li>Sung, B., Kim, C., Kim, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biodegradable+colloidal+microgels+with+tunable+thermosensitive+volume+phase+transitions+for+controllable+drug+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22J+Colloid+Interface+Sci%22%5BJournal%5D)">Biodegradable colloidal microgels with tunable thermosensitive volume phase transitions for controllable drug delivery.</a> J Colloid Interface Sci. 450, 26-33 (2015).</li>
<li>Kumar, C. S., Mohammad, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+nanomaterials+for+hyperthermia-based+therapy+and+controlled+drug+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Drug+Deliv.+Rev%22%5BJournal%5D)">Magnetic nanomaterials for hyperthermia-based therapy and controlled drug delivery.</a> Adv. Drug Deliv. Rev. 63, 789-808 (2011).</li>
<li>Mura, S., Nicolas, J., Couvreur, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimuli-responsive+nanocarriers+for+drug+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Stimuli-responsive nanocarriers for drug delivery.</a> Nat. Mater. 12, 991-1003 (2013).</li>
<li>Kong, S. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+field+activated+lipid-polymer+hybrid+nanoparticles+for+stimuli-responsive+drug+release%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+biomaterialia%22%5BJournal%5D)">Magnetic field activated lipid-polymer hybrid nanoparticles for stimuli-responsive drug release.</a> Acta biomaterialia. 9, 5447-5452 (2013).</li>
<li>Hayashi, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetically+responsive+smart+nanoparticles+for+cancer+treatment+with+a+combination+of+magnetic+hyperthermia+and+remote-control+drug+release%5BTitle%5D)+AND+%22Theranostics%22%5BJournal%5D)">Magnetically responsive smart nanoparticles for cancer treatment with a combination of magnetic hyperthermia and remote-control drug release.</a> Theranostics. 8, 834-844 (2014).</li>
<li>Suzuki, D., Kawaguchi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimuli-sensitive+core%2Fshell+template+particles+for+immobilizing+inorganic+nanoparticles+in+the+core%5BTitle%5D)+AND+%22Colloid+Polym+Sci%22%5BJournal%5D)">Stimuli-sensitive core/shell template particles for immobilizing inorganic nanoparticles in the core.</a> Colloid Polym Sci. 284, 1443-1451 (2006).</li>
<li>Bhattacharya, S., Eckert, F., Boyko, V., Pich, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temperature-%2C+pH-%2C+and+magnetic-field-sensitive+hybrid+microgels%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Temperature-, pH-, and magnetic-field-sensitive hybrid microgels.</a> Small. 3, 650-657 (2007).</li>
<li>Wong, J. E., Gaharwar, A. K., Muller-Schulte, D., Bahadur, D., Richtering, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dual-stimuli+responsive+PNiPAM+microgel+achieved+via+layer-by-layer+assembly%3A+Magnetic+and+thermoresponsive%5BTitle%5D)+AND+%22J+Colloid+Interf+Sci%22%5BJournal%5D)">Dual-stimuli responsive PNiPAM microgel achieved via layer-by-layer assembly: Magnetic and thermoresponsive.</a> J Colloid Interf Sci. 324, 47-54 (2008).</li>
<li>Zhao, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Active+scaffolds+for+on-demand+drug+and+cell+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Active scaffolds for on-demand drug and cell delivery.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108, 67-72 (2011).</li>
<li>Xu, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Release+of+magnetic+nanoparticles+from+cell-encapsulating+biodegradable+nanobiomaterials%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+nano%22%5BJournal%5D)">Release of magnetic nanoparticles from cell-encapsulating biodegradable nanobiomaterials.</a> ACS nano. 6, 6640-6649 (2012).</li>
<li>Li, Y. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+Hydrogels+and+Their+Potential+Biomedical+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Funct+Mater%22%5BJournal%5D)">Magnetic Hydrogels and Their Potential Biomedical Applications.</a> Adv Funct Mater. 23, 660-672 (2013).</li>
<li>Cooperstein, M. A., Canavan, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+cytotoxicity+of+%28N-isopropyl+acrylamide%29+and+poly%28N-isopropyl+acrylamide%29-coated+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Biointerphases%22%5BJournal%5D)">Assessment of cytotoxicity of (N-isopropyl acrylamide) and poly(N-isopropyl acrylamide)-coated surfaces.</a> Biointerphases. 8, 19(2013).</li>
<li>Jorgensen, L., Moeller, E. H., van de Weert, M., Nielsen, H. M., Frokjaer, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparing+and+evaluating+delivery+systems+for+proteins%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Pharm+Sci%22%5BJournal%5D)">Preparing and evaluating delivery systems for proteins.</a> Eur J Pharm Sci. 29, 174-182 (2006).</li>
<li>Holland, T. A., Tabata, Y., Mikos, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+release+of+transforming+growth+factor-beta+1+from+gelatin+microparticles+encapsulated+in+biodegradable%2C+injectable+oligo%28poly%28ethylene+glycol%29+fumarate%29+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22J+Control+Release%22%5BJournal%5D)">In vitro release of transforming growth factor-beta 1 from gelatin microparticles encapsulated in biodegradable, injectable oligo(poly(ethylene glycol) fumarate) hydrogels.</a> J Control Release. 91, 299-313 (2003).</li>
<li>Liang, H. C., Chang, W. H., Lin, K. J., Sung, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genipin-crosslinked+gelatin+microspheres+as+a+drug+carrier+for+intramuscular+administration%3A+in+vitro+and+in+vivo+studies%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Mater+Res.+Part+A%22%5BJournal%5D)">Genipin-crosslinked gelatin microspheres as a drug carrier for intramuscular administration: in vitro and in vivo studies.</a> J Biomed Mater Res. Part A. 65, 271-282 (2003).</li>
<li>Solorio, L., Zwolinski, C., Lund, A. W., Farrell, M. J., Stegemann, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gelatin+microspheres+crosslinked+with+genipin+for+local+delivery+of+growth+factors%5BTitle%5D)+AND+%22J+Tissue+Eng+Regen+Med%22%5BJournal%5D)">Gelatin microspheres crosslinked with genipin for local delivery of growth factors.</a> J Tissue Eng Regen Med. 4, 514-523 (2010).</li>
<li>Regmi, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyperthermia+controlled+rapid+drug+release+from+thermosensitive+magnetic+microgels%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mater+Chem%22%5BJournal%5D)">Hyperthermia controlled rapid drug release from thermosensitive magnetic microgels.</a> J Mater Chem. 20, 6158-6163 (2010).</li>
<li>Kim, M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+nanoparticle+targeted+hyperthermia+of+cutaneous+Staphylococcus+aureus+infection%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Magnetic nanoparticle targeted hyperthermia of cutaneous Staphylococcus aureus infection.</a> Ann Biomed Eng. 41, 598-609 (2013).</li>
<li>Ivkov, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+high+amplitude+alternating+magnetic+fields+for+heat+induction+of+nanoparticles+localized+in+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Cancer+Res%22%5BJournal%5D)">Application of high amplitude alternating magnetic fields for heat induction of nanoparticles localized in cancer.</a> Clin Cancer Res. 11, 7093s-7103s (2005).</li>
<li>Huang, S., Fu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Naturally+derived+materials-based+cell+and+drug+delivery+systems+in+skin+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22J+Control+Release%22%5BJournal%5D)">Naturally derived materials-based cell and drug delivery systems in skin regeneration.</a> J Control Release. 142, 149-159 (2010).</li>
<li>Malafaya, P. B., Silva, G. A., Reis, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Natural-origin+polymers+as+carriers+and+scaffolds+for+biomolecules+and+cell+delivery+in+tissue+engineering+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Drug+Deliv.+Rev%22%5BJournal%5D)">Natural-origin polymers as carriers and scaffolds for biomolecules and cell delivery in tissue engineering applications.</a> Adv. Drug Deliv. Rev. 59, 207-233 (2007).</li>
<li>Shah, R., Kim, J., Agresti, J., Weitz, D., Chu, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+monodisperse+thermosensitive+microgels+and+gel+capsules+in+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Fabrication of monodisperse thermosensitive microgels and gel capsules in microfluidic devices.</a> Soft Matter. 4, 2303-2309 (2008).</li>
<li>Hoare, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetically+triggered+nanocomposite+membranes%3A+a+versatile+platform+for+triggered+drug+release%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+letters%22%5BJournal%5D)">Magnetically triggered nanocomposite membranes: a versatile platform for triggered drug release.</a> Nano letters. 11, 1395-1400 (2011).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

De hier beschreven techniek toont een proof of concept voor het gebruik van nanodeeltjes microgel-hybriden voor magneto-thermisch getriggerde geneesmiddelafgifte. Dit werd bereikt door fysisch invangen MNP&#39;s en p (NIPAM- co -AAm) ketens op microschaal driedimensionale gelatinenetwerk verknoopt door genipin. Het magneetveld reagerende platform volstond om warmte in de microgel in reactie op een afstand aangebracht AMF, waardoor de vrijmaking van een model geneesmiddel, BSA geactiveerd. <p class="jove_con...

Stimuli-responsieve drug delivery systemen die een strak gecontroleerde afgifte van geneesmiddelen in reactie op ofwel endogene of exogene stimuli in te schakelen (bijv., Temperatuur of pH) zijn uitgebreid onderzocht als nieuwe vormen van slimme zachte apparaten voor drug delivery. Microschaal hydrogels zijn op grote schaal gebruikt als een drug delivery platform dat ze verlenen beheersbaar en duurzame drug afgifteprofielen evenals afstembare chemische en mechanische eigenschappen 1-3. Met name de colloïdale microgels vertonen vele voordelen als drager voor geneesmiddelafgifte vanwege hun snelle respons op externe stimuli en geschikt injecteerbaar lokale weefsel in een minimaal invasieve wijze 4. De poly (N-isopropylacrylamide) (pNIPAM) of zijn copolymeren zijn algemeen het synthetiseren warmte reagerende microgels vastgesteld door enten pNIPAM met biologisch afbreekbare / biologisch verenigbare polymeren, gelatine, chitosan, alginaat zuur of hyaluronzuur 5,6Waarbij een faseovergang kenmerkend pNIPAM aan zijn onderste kritische oplostemperatuur (LCST) kan worden gebruikt als een trigger van geneesmiddelafgifte 7. We hebben recent een fabricage van biologisch afbreekbare, gelatine gebaseerde warmte reagerende microgel door het opnemen van poly (N-isopropylacrylamide- co-acrylamide) [p (NIPAM- co -AAm)] ketens als een ondergeschikte component in driedimensionale netwerken 8 gelatine. De gelatine / p (NIPAM- co -AAm) microgel vertoonde een afstembare ontzwelling aan temperatuurstijging, die positief gecorreleerd met de afgifte van runderserumalbumine (BSA). Gedurende de laatste paar jaar zijn er toegenomen inspanningen om een magnetisch responsieve drug delivery platform dat de afgifte van geneesmiddel kan leiden in een on-demand mode 9,10 ontwikkelen. Uitgangspunt voor de synthese van magnetisch reagerende medicijnafgifteplatform gebruikt de eigenschap van superparamagnetische nanodeeltjes (MNP&#39;s) warm worden wanneer zij een hoogfrequent magnetisch wisselveld (AMF), die een temperatuurgevoelig geneesmiddelafgifte triggers ontvangen. Dit houdt belofte voor toekomstige klinische toepassingen omdat dit systeem diep kan richten in het weefsel, zodat een niet-invasieve en op afstand gecontroleerde geneesmiddelafgifte en kan worden gecombineerd met hyperthermie behandeling en magnetische resonantie beeldvormend systeem 10-12. Dergelijke platforms zijn onder meer: ​​(1) MNP / pNIPAM hybride microgeldeeltjes 13-15 en (2) macroscopische hydrogel steigers incorporeren geïmmobiliseerd MNP 16-18. De pNIPAM gebaseerde platforms microgel toonde een fijn afstembare volume faseovergang reactiviteit op magneto-thermische stimuli. Evenwel nog houden met ingewikkelde en geavanceerde technieken in de fabricage en het gebruik van pNIPAM polymeren met een hoog gehalte kan mogelijk zijn cytotoxisch voor cellen 19, die hun in vivo toepassingen beperken. De macroscopische steigers vertonen een relatievely trage reactie op externe prikkels en vereisen een invasieve chirurgische transplantatie ten opzichte van colloïdaal microgels. De water-in-olie-emulgering heeft de standaardmethode voor de productie submillimeter of micrometer-geldeeltjes 20 geweest. Aan het water-olie grensvlak van de emulsie, microgeldeeltje vormt een bolvorm door de minimalisering van de oppervlakte-energie van de waterdruppel onder mechanisch dwarskracht. Deze werkwijze maakt de productie van een grote hoeveelheid waterige gel bolvormige druppels in een eenvoudige fabricage procedure en met succes voor het fabriceren van op gelatine gebaseerde microgels medicijnafgifte systemen toepassingen 21-23 aangenomen. Hier presenteren we een gemakkelijke methode om een ​​magnetothermally responsieve gelatine gebaseerde microgels voor geneesmiddelafgifte toepassing synthetiseren door gebruik van de water-in-olie emulgeermethode. Dit werd bereikt door het fysiek opnemen van ijzeroxide MNP&#39;s en p (NIPAM- co -AAm) ketens als een ondergeschikte component in een bolvormig microschaal gelatinenetwerk dat covalent is verknoopt door een natuurlijk verkregen verknopingsmiddel genipin, in combinatie met een hoogfrequent magnetisch wisselveld (AMF) aanbrengsysteem.

<table><tbody><tr><td>Gelatine</td><td>Sigma-Aldrich, MO, USA</td><td>G2500</td><td>Gelatine type A, varkenshuid</td></tr><tr><td>poly(N-isopropylacrylamide-co-acrylamide)&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich, MO, USA</td><td>738727</td><td>MW = 20.000, LCST = 34 - 38 &#176;C</td></tr><tr><td>Silicone-olie</td><td>Sigma-Aldrich, MO, USA</td><td>378372</td><td>Viscositeit 350 cSt</td></tr><tr><td>Pluoronic L64</td><td>Sigma-Aldrich, MO, USA</td><td>435449</td><td>poly(ethyleenglycol)-blok-poly(propyleenglycol)-blok-poly(ethyleenglycol)</td></tr><tr><td>genipine</td><td>TimTec LLC, DE, USA</td><td>ST080860</td><td>MW = 226.23</td></tr><tr><td>Magnetische nanodeeltjes (MNP's)</td><td>Micromod Inc, Duitsland</td><td>79-00-102</td><td>nanomag-D-spio, 100 nm</td></tr><tr><td>TR-BSA</td><td>Life Technologies, NY, VS</td><td>A23017</td><td>Albumine uit runder serum (BSA), Texas Red-conjugaat</td></tr></tbody></table>

wisselend magneetveld-responsive hybrid gelatine microgels voor controlled drug release

Alternating Magnetic Field-Responsive Hybrid Gelatin Microgels for Controlled Drug Release

Magnetisch reagerende nano / micro-engineered biomaterialen die een strak gecontroleerde, on-demand drug delivery in staat zijn ontwikkeld als nieuwe vormen van slimme zachte apparaten voor biomedische toepassingen. Hoewel een aantal magnetisch reagerende geneesmiddelafgiftesystemen efficacies zowel via in vitro proof of concept studies en in vivo preklinische toepassingen gebleken, is het gebruik ervan in een klinische context nog steeds beperkt door hun ontoereikende biocompatibiliteit of biologische afbreekbaarheid. Bovendien zijn veel van andere perrons afhankelijk geavanceerde technieken voor hun constructies. We hebben onlangs aangetoond dat de vervaardiging van biologisch afbreekbare, gelatine gebaseerde warmte reagerende microgel door het fysisch invangen van poly (N-isopropylacrylamide- co acrylamide) ketens als een ondergeschikte component in een driedimensionaal gelatinenetwerk. In deze studie presenteren we een gemakkelijke methode om een ​​biologisch afbreekbare geneesmiddelafgifte platform waarmee een magneto-t fabricerenhermally geactiveerd drug release. Dit werd bereikt door superparamagnetische ijzeroxide nanodeeltjes en warmte reagerende polymeren op gelatine gebaseerde colloïdale microgels, in combinatie met een alternerend magneetveld aanbrengsysteem.

Wanneer het protocol correct uitgevoerd, moet de gefabriceerde microgelen een goed gekarakteriseerd bolvormige morfologie en colloïdale dispersie met een diameter bezitten in het bereik van 5 urn tot 20 urn (Figuur 1B en C). MNP&#39;s hetzij fluorescerende of fluorescerend BSA kan worden gebruikt om te bevestigen of MNP&#39;s of geneesmiddelen (BSA in deze studie) correct zijn ingekapseld in de microgel (figuur 1D). De gefabriceerde microgels kunnen stab...

We presenteren een gemakkelijke methode om een ​​biologisch afbreekbare op gelatinebasis geneesmiddelafgifte platform dat magneto-thermisch gevoelige fabriceren. Dit werd bereikt door superparamagnetische ijzeroxide nanodeeltjes en poly (N-isopropylacrylamide- co-acrylamide) in een bolvormig gelatine micro-netwerk verknoopt door genipin, samen met een wisselend magnetisch veld aanbrengsysteem.

Wisselend magneetveld-Responsive Hybrid Gelatine Microgels voor Controlled Drug release

Magnetically-responsive nano/micro-engineered biomaterials that enable a tightly controlled, on-demand drug delivery have been developed as new types of ...

Het algemene doel van dit protocol is om een eenvoudige methode te presenteren voor de vervaardiging van magnetothermisch responsieve nanodeeltjes-microgelhybriden, en om een proof-of-concept te demonstreren voor het gebruik van deze microgelhybriden voor gecontroleerde afgifte van geneesmiddelen. De belangrijkste voordelen van dit protocol zijn dat het proces relatief eenvoudig is en dat de microgel een magnetothermisch responsief karakter krijgt door simpelweg magnetische nanodeeltjes en thermoresponsieve PNIPAM-copolymeren in de gelatinematrix in te sluiten. Dit maakt de afgifte van geneesmiddelen mogelijk als reactie op een wisselend magnetisch veld, wat wordt geïnduceerd door het zwellen van het PNIPAM-copolymeer in verband met de stijgende temperatuur van de nanodeeltjes wanneer deze reageren op de magnetische golven.De implicaties van deze techniek strekken zich uit tot de ontwikkeling van systemen voor geneesmiddelafgifte op aanvraag, aangezien dit controleerbare platform voor medicijnvrijgave reageert op meerdere aan- en uitcycli die worden geïnduceerd door niet-invasieve externe stimuli. Het proces voor het vervaardigen van magnetisch veld-responsieve gelatine-microgels begint met het bereiden van de suspensie-oplossingen. De basisbereiding van de oplossingen wordt beschreven in het tekstprotocol.Houd de gelatine-oplossing tijdens het bereiden in een waterbad totdat deze de vloeibare fase bereikt. Homogeniseer de oplossing vervolgens met een vortexmixer. Meng, zodra alle oplossingen zijn bereid, gelijke volumes van de gelatine-oplossing en het PNIPAM-copolymeer met magnetische nanodeeltjes en vortex het mengsel grondig.De volgende stap is het emulgeren van het waterige mengsel in siliconenolie en vervolgens het aanbrengen van een surfactantlaag. Giet 15ml siliconenolie in een steriele beker en voeg onmiddellijk 0,86ml van het bereide mengsel toe. Roer het mengsel vervolgens een half uur lang bij 900 rpm bij 30 graden Celsius.Nadat de emulsie is geproduceerd, wordt deze overgebracht naar een buis van 50 ml en 10 minuten lang afgekoeld bij vier graden Celsius. Microdruppeltjes zullen nu in de olie worden gevormd. Vul vervolgens de buis grotendeels met Pluronic L-64 surfactant-oplossing, koel dit af tot vier graden Celsius en schud de buis krachtig zodat de L-64-moleculen worden geadsorbeerd aan het geloppervlak en de microgel-suspensie stabiliseren.Centrifugeer de buis vervolgens gedurende 20 minuten bij 2300 Gs en vier graden Celsius. Controleer de buis na 20 minuten op de aanwezigheid van een pellet met geldeeltjes. Herhaal de centrifugatiecyclus totdat er een pellet zichtbaar is.Verwijder vervolgens voorzichtig het supernatant en vul de buis aan tot 45 ml met koude L-64-oplossing. Schud de buis krachtig om de gepelleteerde microgels met het surfactant te mengen. Draagt de suspensie over naar een nieuwe buis van 50 ml.Herhaal vervolgens het centrifugatieproces en verzamel opnieuw het pellet van microgels. Zuig nu het supernatant grondig af om ervoor te zorgen dat er geen surfactanten of oliedruppels in de monster-suspensie achterblijven. De volgende stap bij het voorbereiden van de microgels is het crosslinken van hun gelatinematrix.Begin met het suspenderen van de pellet in 2ml van de bereide Genipin-oplossing. Gebruik hiervoor een vortex. Breng de suspensie vervolgens snel over naar een waterbad van 23 graden Celsius om de covalente crosslinking-reactie te initiëren.De reactie kan gedurende vijf minuten tot twee uur worden uitgevoerd. Verwijder na voltooiing de overtollige crosslinkers. Centrifugeer het monster gedurende 20 minuten bij 2300 Gs en bij vier graden Celsius, zoals eerder beschreven.Aspire vervolgens het supernatant en gooi dit weg. Herhaal de wasstap in PBS in totaal drie keer, waarbij het pellet indien nodig mechanisch wordt opgebroken met een pipetpunt. De volledige verwijdering van de ongereageerde overtollige crosslinkers is cruciaal.Breng de microgels na de laatste wasbeurt in PBS tot de gewenste dichtheid. Meet hun dichtheid met behulp van een hemocytometer. De gefabriceerde microgels zijn tot vier weken stabiel wanneer ze worden bewaard bij vier graden Celsius, mits er geen afbraakmiddelen aanwezig zijn, zoals collagenase.Om de microgels via microscopie te karakteriseren, brengt u deze aan op een objectglas en verzegelt u deze onder een dekglas met epoxyhars. De laatste stap van de procedure is het meten van de afgifte van het geneesmiddel uit de microgels. Plaats de buis met de gewenste concentratie microgels in de kamer van de magnetische spoelen.Plaats vervolgens een glasvezeltemperatuursonde om de temperatuurverandering tijdens het aanwenden van het wisselend magnetisch veld te bewaken. Pas nu een hoogfrequent wisselend magnetisch veld toe met een gedefinieerde veldsterkte en gedurende een gespecificeerde duur. Centrifugeer de buis na de behandeling 20 minuten lang bij 2300 Gs en vier graden Celsius.Verzamel het supernatant om de hoeveelheid vrijgekomen geneesmiddel uit de microgels te kwantificeren. Gebruik in dit geval spectrofotometrie om het texas red te detecteren. De gefabriceerde microgels moeten een goed gekenmerkte sferische morfologie en colloïdale disperseerbaarheid vertonen met diameters tussen 5 en 20 microns.Zowel fluorescerende superparamagnetische nanodeeltjes als fluorescent gelabeld BSA kunnen worden gebruikt om de juiste inkapseling in de microgel te bevestigen. De insluiting van PNIPAM-copolymeer in de gelatinemicrogelmatrix zorgt ervoor dat deze een temperatuurafhankelijke volumeverandering vertoont. Het verhogen van de temperatuur van het medium van 22 naar 42 graden Celsius leidde tot een krimp van de gelatinemicrogels met ongeveer 40%. In tegenstelling hiermee werd slechts 10% krimp waargenomen in gelatinemicrogel zonder PNIPAM-copolymeer.Wanneer superparamagnetische nanodeeltjes werden geïncorporeerd in de gelatine-PNIPAM-copolymeermicrogel, steeg de temperatuur van de microgel bij blootstelling aan het juiste wisselende magnetische veld. De gemeten afgifte van TRBSA uit deze microgels was ongeveer 35%. Zonder incorporatie van het copolymeer in de microgels was de afgifte van TRBSA significant lager, namelijk slechts rond de 10%. De afgifte van BSA in reactie op het wisselende magnetische veld was dus waarschijnlijk te wijten aan deswelling geassocieerd met het krimpen van de PNIPAM-copolymeerketens binnen de microgel.Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u biologisch afbreekbare, op magnetische velden reagerende nanodeeltjes-microgelhybriden kunt fabriceren die een controleerbare afgifte van geneesmiddelen mogelijk maken via een eenvoudige water-in-olie emulsie-methode. Zodra deze techniek beheerst is, kan deze in drie uur worden voltooid als hij correct wordt uitgevoerd. Dit protocol kan ook worden aangepast om microgelhybriden te fabriceren die reageren op andere stimuli, zoals nabij-infrarood licht.Door eenvoudigweg nabij-infraroodresponsieve goudnanodeeltjes in een gelatinematrix te incorporeren.

alternating-magnetic-field-responsive-hybrid-gelatin-microgels-for

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

In de volgende paragrafen beschrijven we procedures voor de bereiding van alginaat die voor toepassing in biomedische toepassingen. We specifiek illustreren een techniek voor het maken van meerdere lagen alginaat microsferen voor het tweeledige doel van de cel en eiwitten inkapseling als een potentiële behandeling voor diabetes type 1.

Genereren van alginaat Microspheres voor biomedische toepassingen

Deze video is een snelle, efficiënte methode om poly (ethyleenglycol) methacrylaat illustreren, waardoor keten polymerisaties en hydrogel synthese. Het zal laten zien hoe je methacrylamide functionaliteiten dezelfde wijze te introduceren in peptiden, detail gemeenschappelijke analytische methoden om functionalisering efficiëntie te beoordelen, suggesties voor het oplossen van problemen en geavanceerde aanpassingen, en tonen typische hydrogel karakterisering technieken.

Microgolven Functionalisering van poly (ethyleenglycol) en On-hars Peptiden voor gebruik in Chain Polymerisaties en Hydrogel Vorming

Supramoleculaire hydrogelators gebaseerd op ureido-pyrimidinonen maken volledige controle over de gel macroscopische eigenschappen en de sol-gel-schakelgedrag met pH. Hier presenteren we een protocol voor de formulering en het injecteren van een dergelijke supramoleculaire hydrogelator via een katheter afgiftesysteem voor lokale afgifte direct betrokken gebieden in het varkenshart.

Een injecteerbare en-Drug geladen Supramoleculaire Hydrogel voor Local Catheter injectie in de Pig Heart

We presenteren een protocol om Janus microhydrogels te synthetiseren die volledig zijn samengesteld uit hetzelfde basismateriaal, poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm), met een duidelijk gecompartimenteerde structuur op basis van de fasescheiding van een oververzadigde NIPAAm monomeeroplossing. De gesynthetiseerde Janus microhydrogels vertonen unieke eigenschappen zoals anisotrope thermoresponsiviteit en organofiel/hydrofiel laadvermogen.

Synthese van poly (<em&gt; N</em&gt; -isopropylacrylamide) Janus Microhydrogels voor Anisotropisch Thermo-responsiviteit en Organofiele / Hydrofiel Loading Capability

We presenteren een protocol voor de synthese van RGD-gefunctionaliseerde hydrogels als apparaten voor cel- en geneesmiddelafgifte. De procedure omvat koper gekatalyseerde alkyn-azide cycloadditie (CuAAC) tussen alkyn-gemodificeerde polyacrylzuur (PAA) en een RGD-azide-derivaat. De hydrogels worden gevormd met behulp van microgolf-geassisteerde polycondensatie en hun fysisch-chemische eigenschappen worden onderzocht.

De synthese van RGD-gefunctionaliseerde Hydrogels als een instrument voor therapeutische toepassingen

Protocollen zijn beschreven voor de fabrikatie van afbreekbaar thermoresponsive hydrogels op basis van het hydrazon cross-linking van polymere oligomeren op de schaal van de bulk, microscale, en nanoscale, de laatste voorbereiding van zowel de nanofibers als de gel nanodeeltjes.

Fabriceren van afbreekbaar Thermoresponsive Hydrogels op meerdere lengte schalen via reactieve extrusie, Microfluidics, zelf-assemblage en Electrospinning

Dit manuscript beschrijft de bereiding van magnetische en thermische gevoelige microgels via een temperatuur geïnduceerde emulsie zonder chemische reactie. Deze gevoelige microgels werden gesynthetiseerd door poly ( N- isopropylacrylamide) (PNIPAAm), polyethyleenimine (PEI) en Fe304 -NH2 nanodeeltjes te mengen voor het potentiële gebruik in magnetisch en thermisch geactiveerde geneesmiddelafgifte.

Magnetische en thermische gevoelige poly (<em&gt; N</em&gt; -isopropylacrylamide) -gebaseerde Microgels voor magnetisch uitgezette gecontroleerde vrijgave

Een additief productie-strategie voor de verwerking van UV-crosslinkable hydrogels heeft ontwikkeld. Deze strategie voorziet in de vergadering van de laag-voor-laag van de microfabricated hydrogel structuren, alsook de vergadering van onafhankelijke onderdelen, levert geïntegreerde apparaten met bewegende onderdelen die inspelen op de magnetische aandrijving.

Additief fabricage techniek voor de Facile en snelle fabricage van Hydrogel gebaseerde Micromachines met magnetisch responsieve onderdelen

Dit protocol beschrijft de synthese en formulering van injecteerbare, supramoleculaire polymeer-nanodeeltjes (PNP) hydrogel biomaterialen. Toepassingen van deze materialen voor medicijnafgifte, biofarmaceutische stabilisatie en celencapsulatie en -levering worden gedemonstreerd.

Injecteerbare supramoleculaire polymeer-nanodeeltjes hydrogels voor cel- en medicijnafgiftetoepassingen

Nanogels zijn een uitstekend en veelzijdig nanodeeltjesplatform voor de levering van biologische geneesmiddelen. Stimuli-responsieve poly(ethyleen) glycol-gebaseerde polymere nano-gels, die in staat zijn om op eiwitten gebaseerde ladingen in te kapselen, werden gesynthetiseerd met behulp van een eenstaps cross-linking co-nanopolymerisatiestrategie in waterige omstandigheden. De optimale fabricage en karakterisering van deze nieuwe nanodeeltjes worden hier gepresenteerd.

Synthese van stimuli-responsieve nanogels met behulp van waterige eenstaps crosslinking en co-nanopolymerisatie

Het protocol beschrijft de bereiding van natriumalginaatmicrosferen die zijn verknoopt met verschillende metaalionen met behulp van een microfluïdisch apparaat voor het ontwerp van geneesmiddeldragers. De antimicrobiële eigenschappen en de langzame afgifte van deze microsferen werden ook onderzocht.

Bereiding van vernette natriumalginaatmicrosferen met verschillende metaalionen met behulp van de microfluïdische elektrospraytechnologie

Leer een eenvoudige methode voor het fabriceren van magneto-thermisch responsieve gelatine-microgels met superparamagnetische nanopartikelen voor gecontroleerde medicijnafgifte via een wisselend magneetveld.

Wisselend magneetveld-Responsive Hybrid Gelatine Microgels voor Controlled Drug release

Meer video's verkennen