Niniejszy artykuł opisuje metodę nanoprecypitacji do syntezy nanocząsteczek polimerowych z wykorzystaniem kopolimerów diblokowych. Omówimy syntezę kopolimerów diblokowych, technikę nanoprecypitacji oraz potencjalne zastosowania.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Formułowanie diblokowych nanocząstek polimerowych za pomocą techniki nanoprecypitacji
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Nanotechnologia jest stosunkowo nową gałęzią nauki, która polega na wykorzystaniu unikalnych właściwości cząstek o rozmiarach nanometrycznych (nanocząstek). Nanocząstki mogą być projektowane w precyzyjny sposób, tak aby ich rozmiar, skład i chemia powierzchni były starannie kontrolowane. Umożliwia to niespotykaną dotąd swobodę w modyfikowaniu niektórych podstawowych właściwości ich ładunku, takich jak rozpuszczalność, dyfuzyjność, biodystrybucja, charakterystyka uwalniania oraz immunogenność. Od momentu ich powstania nanocząstki są wykorzystywane w wielu obszarach nauki i medycyny, w tym w dostarczaniu leków, obrazowaniu i biologii komórki1-4. Jednak ze względu na postrzegane bariery techniczne nie zostały one w pełni wykorzystane poza „laboratoriami nanotechnologicznymi”. W niniejszym artykule opisujemy prostą metodę syntezy platformy nanocząstek opartych na polimerach, która znajduje szerokie spektrum potencjalnych zastosowań.
Pierwszym krokiem jest synteza kopolimeru diblokowego posiadającego zarówno domenę hydrofobową, jak i domenę hydrofilową. Wykorzystując PLGA i PEG jako polimery modelowe, opisaliśmy reakcję sprzęgania z zastosowaniem chemii EDC/NHS5 (Rys. 1). Omówiono również proces oczyszczania polimeru. Zsyntetyzowany kopolimer diblokowy może samoorganizować się w nanocząstki w procesie nanoprecypitacji poprzez oddziaływania hydrofobowo-hydrofilowe.
Opisane nanocząsteczki polimerowe są bardzo wszechstronne. Hydrofobowy rdzeń nanocząsteczki może być wykorzystywany do przenoszenia słabo rozpuszczalnych leków w eksperymentach z dostarczania leków6. Ponadto nanocząsteczki mogą rozwiązać problem toksycznych rozpuszczalników w przypadku słabo rozpuszczalnych odczynników biologii molekularnej, takich jak wortmannina, która wymaga rozpuszczalnika w postaci DMSO. Jednak DMSO może być toksyczny dla komórek i zakłócać przebieg eksperymentu. Te słabo rozpuszczalne leki i odczynniki mogą być skutecznie dostarczane za pomocą nanocząsteczek polimerowych przy minimalnej toksyczności. Nanocząsteczki polimerowe mogą być również ładowane barwnikami fluorescencyjnymi i wykorzystywane do badań nad transportem wewnątrzkomórkowym. Wreszcie nanocząsteczki polimerowe te mogą być koniugowane z ligandami celującymi poprzez powierzchniowy PEG. Takie nanocząsteczki celowane mogą być wykorzystywane do znakowania specyficznych epitopów na powierzchni lub wewnątrz komórek7-10.
Protokół
1. Synteza polimeru PLGA-b-PEG
- Kopolimer poli(D,L-laktydu-ko-glikolidu) (PLGA) z końcowymi grupami karboksylowymi (PLGA-karboksylan) rozpuszcza się w dowolnym rozpuszczalniku do PLGA (wymienionym w sekcji materiałów) do stężenia 5mM. PLGA można rozpuścić przy tym stężeniu poprzez delikatne mieszanie.
- Zarówno NHS (masa cząsteczkowa 115,09), jak i EDC (masa cząsteczkowa 191,7) rozpuszcza się w roztworze PLGA do stężenia 25mM. (Zarówno EDC, jak i NHS są dodawane w nadmiarze stechiometrycznym 5-krotnym w stosunku do PLGA). PLGA-karboksylan przekształca się w PLGA-NHS poprzez dodanie EDC i NHS do roztworu PLGA-karboksylanu i delikatne mieszanie przez ....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Metoda nanoprecypitacji z użyciem kopolimerów diblokowych stanowi prosty i szybki sposób inżynierii polimerowych nanocząsteczek. Powstałe nanocząsteczki składają się z hydrofobowego rdzenia, który może być wykorzystany do dostarczania związków słabo rozpuszczalnych. Powierzchniowa warstwa hydrofilowa zapewnia doskonałą rozpuszczalność w wodzie, stanowiąc jednocześnie miejsce do potencjalnej dalszej koniugacji z ligandem celującym.
Istnieje wiele platform nanocząsteczkowych, w tym liposomy, nan.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Nie zadeklarowano żadnych konfliktów interesów.
Podziękowania
Praca ta została sfinansowana przez Golfers Against Cancer, grant pilotażowy Carolina Center for Nanotechnology Excellence, University Cancer Research Fund oraz National Health Institute K-12 Career Development Award.
....Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| EDC | Thermo Fisher Scientific, Inc. | 22980 | Odczynnik do sprzęgania |
| NHS | Thermo Fisher Scientific, Inc. | 24500 | Odczynnik do sprzęgania |
| amine-PEG-carboxylate | Laysan Bio Inc. | Nh2-PEG-CM-5000 | Polimer (Można użyć dowolnej masy cząsteczkowej PEG, tutaj wymieniono 5000) |
| PLGA-carbxylate |  Lactel | B6013-2 | Polimer |
| Dichloromethane (DCM) | Sigma-Aldrich | 34856 | Rozpuszczalnik |
| Acetonitrile >99% purity | Sigma-Aldrich | 34851 | Rozpuszczalnik |
| Methanol >99% purity | Sigma-Aldrich | 34860 | Roztwór do płukania |
Bibliografia
- Drotleffa, S., Lungwitz, U., Breuniga, M., Dennis, A., Blunk, T., Tessmarc, J., Goëpferich, A. Biomimetic polymers in pharmaceutical and biomedical sciences. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 58, 385-407 (2004).
- Bulte, J. W. M. Nanoparticles in Biomedical Imaging
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
