Name: Alternando microgéis de gelatina híbrido Campo-Responsive magnética para controlada de fármacos de libertação (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-02-13T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 11 s
Description: Aprenda a fabricar microgéis híbridos de gelatina responsivos a campos magnéticos alternados para liberação controlada de fármacos. Este método simples utiliza nanopartículas de óxido de ferro superparamagnéticas e copolímeros termorresponsivos PNIPAM.

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Este estudo foi apoiado pelo Prêmio Inovação Farris Família e NIH 1R01NR015674-01 para MK. Os autores agradecem Josep Nayfach (Qteris, Inc) para fornecer um sistema gerador de electro-magnética, bem como a sua consulta técnica. Os autores também agradecem Huan Yan (LCI &amp; Chemical Programa Interdisciplinar de Física, Kent State University) por seus assistentes técnicos.

Nota: O processo global de fabrico de microgéis de gelatina de campo de resposta magnética é ilustrado na Figura 1A. 1. Preparar as soluções e suspensões <ol><li> Prepara-se uma genipina reticulador (1% v / v w) solução por dissolução de 20 mg de genipina em 2 ml de solução salina tamponada com fosfato (PBS 1x; pH 7,4). Vortex a solução e colocar num banho de água a 50 ° C durante 2 h para dissolver completamente a solução. </li><li> Prepara-se uma solução de agente tensioactivo por dissolução de 20 mg de poli (etilenoglicol) -poli (propileno glicol) -poli (etileno glicol) (M w = 2900 Da; referido como L64) em 200 ml de PBS para estar na concentração de 100 ppm. </li><li> Prepara-se uma a 15% (v / W) solução de gelatina dissolvendo 64,5 mg de gelatina em 0,43 ml de PBS. Vortex a solução e colocá-lo num banho de água a 37 ° C até se atingir uma fase de sol, em que a solução se torna fluídica. Em seguida, vortex a solução de gelatina a 2 - 3 vezes para garantir the homogeneidade da amostra. </li><li> Preparação de p (co NIPAM- -AAm) de solução / MNPs com um fármaco modelo (BSA): <ol><li> Dispersa-se 10,75 mg de MNPs hidrófilo em 0,43 ml de PBS e, em seguida, dissolver 12,9 mg de p (co NIPAM- -AAm) na suspensão MNP para tornar a concentração a 3% (w / v). O aumento da concentração de p (co NIPAM- -AAm) pode ser utilizado para atingir um aumento de comportamento deswelling de microgéis. </li><li> Uso de albumina de soro de Texas-Red conjugado bovino (BSA-TR; H w ~ 66 kDa) como uma droga modelo. Dissolve-se 0,5 mg de BSA em TR-se a mistura de p (co NIPAM- -AAm) / MNPs. </li></ol></li><li> Preparar misturas de gelatina / p (co NIPAM- -AAm) / MNPs / solução de BSA (0,86 ml) por adição de mistura de p (co NIPAM- -AAm) / MNPs (0,43 ml) para a solução de gelatina (0,43 ml) e em seguida Agitar bem em vórtice-los para fazer uma mistura homogênea. Assim, as concentrações de polímeros e MNP tornar-se metade das concentrações iniciais na mistura final. </li></ol><ol><li> Despeje 15 ml de óleo de silicone [polidimetilsiloxano (viscosidade 350 cSt)] para um copo limpo e estéril. </li><li> Imediatamente adicionar as misturas aquosas de pré-preparadas de gelatina / p (co NIPAM- -AAm) / MNPs / solução de BSA (0,86 ml) em óleo de silicone a emulsionar e a mistura aquosa na fase de óleo por agitação com uma barra de agitação magnética a 900 rpm a 30 ° C durante 30 min. </li></ol> 3. A gelificação e Transferência de micro-gotas a uma solução aquosa <ol><li> Transferir a emulsão (~ 16 ml) a partir de proveta para um tubo de 50 ml. </li><li> Arrefecer o tubo durante 10 minutos a 4 ° C durante a gelificação das micro-gotículas no óleo. </li><li> Encha o tubo com a solução L64 preparado (a 4 ° C) até 50 ml e agite o tubo. Pode ser possível que uma porção de L64 tensioactivos estaria dentro dos microgéis. </li><li> Centrifugar o tubo durante 20 minutos a 2.300 xg a 4 o C. </li><li> RegularlY verificar a presença do sedimento de partículas de gel no lado do tubo. Se as partículas não são vistas, centrifuga-se durante mais 20 min à mesma temperatura e velocidade. Avance para remover cuidadosamente o sobrenadante sem perturbar o sedimento formado na parede interior do tubo. </li><li> Repita os passos (3.3) a (3.5) mais uma vez. Cada vez, transferir a amostra para um novo tubo para evitar a inclusão de quaisquer gotículas de óleo na suspensão de microgel. Após este passo, garantir que as gotículas de óleo ou agentes tensioactivos não estão presentes na suspensão de amostra. No entanto, os passos de separação repetidas podem conduzir a perda de materiais iniciais. </li></ol> 4. covalente reticulação dos microgéis <ol><li> Adicionar 2 ml de solução de genipina (preparada na secção 1) para o sedimento de partículas de gel e mistura-los bem com vortex a solução. </li><li> Transferir rapidamente o tubo de a suspensão em banho de água a 23 ° C para iniciar uma reacção de reticulação covalente durante um des(. por exemplo, 5-120 min) Tempo de reticulação Ired. </li><li> Após a reticulação, remover imediatamente qualquer reticuladores excessivas descartando a solução genipina, ressuspendendo os microgéis em PBS e centrifugando o tubo durante 20 minutos a 2300 xg (4 ° C). Se necessário, cautelosamente quebrar pellet formado com uma ponta de pipeta. Este passo de lavagem pode ser repetido até 3 vezes, se a genipina ainda permanece na solução. </li><li> Descartar o sobrenadante e ressuspender as microgéis em PBS a uma densidade desejada (por ex., 5 x 10 6 microgéis / ml) através da contagem do número com um hemocitómetro. </li><li> Para as observações microscópicas, carregar a suspensão microgel no espaço entre uma lâmina de vidro e uma tampa de deslizamento e selar o limite da cobertura de vidro com resina epóxi. </li></ol> 5. A aplicação de campo magnético alternado para desencadear a libertação do fármaco <ol><li> Colocar o tubo com a concentração desejada de microgéis em meios aquosos ema câmara de bobinas magnéticas. Se necessário, inserir uma sonda de temperatura de fibra óptica para dentro do tubo para monitorar a mudança de temperatura dos meios de comunicação durante a aplicação da AMF. </li><li> Aplicar alta frequência (&gt; 100 kHz) AMF a uma intensidade de campo definido (&gt; 5 kA / m) e por um período de tempo especificado. Na sequência da aplicação de AMF, centrifugar os tubos de amostra durante 20 min a 2273 xg (4 ° C) e recolher o sobrenadante para quantificar a quantidade de TR-BSA libertada a partir de microgel nos meios circundantes através de espectrofotometria. Os comprimentos de onda de excitação e emissão de Texas Red são 584 nm e 612 nm, respectivamente. </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>

Os autores não têm nada a divulgar.

A tecnologia aqui descrita demonstra uma prova de conceito de utilização de híbridos nanopartícula-microgel para a libertação do fármaco magneto-desencadeada termicamente. Isto foi conseguido por aprisionamento fisicamente cadeias MnPs e P (co NIPAM- -AAm) dentro de uma rede tridimensional de gelatina microescala reticulado por genipina. A plataforma de campo de resposta magnética foi suficiente para gerar calor no interior do microgel em resposta a um AMF remotamente aplicada, que por sua vez, provocou a liber...

Estímulos responsiva sistemas de administração de fármacos que permitem uma entrega de drogas rigorosamente controlado em resposta a estímulos endógenos ou quer exógenas (por exemplo., Temperatura ou pH) têm sido investigados extensivamente como novos tipos de dispositivos inteligentes suaves para a entrega de drogas. Hidrogeles microscópicos têm sido largamente utilizados como uma plataforma de entrega de droga na medida em que conferem perfis controlável e sustentável de libertação de fármaco, bem como sintonizável química e propriedades mecânicas 1-3. Em particular, os microgéis coloidais apresentam muitas vantagens como um veículo para a entrega de drogas devido à sua capacidade de resposta rápida a estímulos externos e injectabilidade adequado para o tecido local de forma minimamente invasiva 4. O poli (N-isopropilacrilamida) (pNIPAM) ou seus copolímeros têm sido amplamente adotados em sintetizar microgï¿½s termo-sensível por enxertia pNIPAM com polímeros biodegradáveis ​​/ biocompatíveis, incluindo gelatina, a quitosana, ácido alginato, ou ácido hialurônico 5,6, No qual uma característica de transição de fase de pNIPAM à sua temperatura crítica inferior de solução (TCIS) pode ser utilizada como um gatilho de libertação de medicamento 7. Recentemente, demonstrou uma fabricação de biodegradável microgel de resposta térmica, com base em gelatina por incorporação de poli (co-N isopropylacrylamide- -acrilamida) [P (co NIPAM- -AAm)] cadeias como um componente menor de gelatina dentro das redes tridimensionais 8. O / P (co NIPAM- -AAm) microgel de gelatina exibiu um deswelling sintonizável ao aumento de temperatura, o que positivamente correlacionada com a libertação de albumina de soro bovino (BSA). Durante os últimos anos, tem vindo a aumentar os esforços para desenvolver uma plataforma de entrega de drogas magneticamente sensível que pode desencadear a liberação de drogas em um 9,10 de moda on-demand. O princípio básico para a síntese de plataforma de entrega de droga que responde magneticamente utiliza a característica de nanopartículas superparamagnéticas (MNPs) para gerar calor quando recebem uma alta frequência de campo magnético alternado (AMF), o que desencadeia uma liberação da droga sensível à temperatura. Esta é uma promessa para futuras aplicações clínicas em que este sistema pode atingir profundamente no tecido, permite uma libertação de fármaco não-invasivo e remotamente controlada e pode ser combinada com tratamento de hipertermia e sistema de ressonância magnética 10-12. Tais plataformas incluem: (1) Partículas híbridas MNPs / pNIPAM microgel 13-15 e (2) andaimes hidrogel macroscópicas incorporando imobilizada MNPs 16-18. As plataformas de microgel baseados em pNIPAM demonstraram uma resposta de transição de fase de volume finamente sintonizável a estímulos magneto-térmico. No entanto, eles ainda dependem de técnicas complexas e sofisticadas na fabricação e a utilização de polímeros pNIPAM com um teor elevado pode ser potencialmente citotóxico para as células 19, o que pode limitar as suas aplicações in vivo. Os andaimes macroscópicas exibem um parenteLY lenta resposta a estímulos externos e exigem um transplante cirúrgico invasivo em comparação com os microgéis de coloidais. A emulsão água-em-óleo tem sido o método padrão para produzir submillimeter ou gel de partículas de tamanho micrométrico 20. Na interface óleo-água da emulsão, microgel de partícula tem uma forma esférica, devido à minimização da energia de superfície da gotícula de água, sob a força de cisalhamento mecânico. Este método permite a produção de uma grande quantidade de gotículas esféricas de gel aquoso num processo de fabrico simples e tem sido adoptada com sucesso para a fabricação de microgéis à base de gelatina, para aplicações de entrega de drogas 21-23. Aqui, nós apresentamos um método fácil para sintetizar uma microgéis magnetothermally responsivos à base de gelatina para aplicação de entrega de drogas através da utilização do método de emulsificação de água-em-óleo. Isto foi conseguido por incorporando fisicamente MNPs óxido de ferro e P (co NIPAM- -AAm) cadeias como um componente menor dentro de uma rede de gelatina microescala esférica que está covalentemente reticulados por um agente reticulante genipina de origem natural, em conjunto com uma elevada frequência de alternância de um sistema de aplicação do campo magnético (AMF).

<table><tbody><tr><td>Gelatina</td><td>Sigma-Aldrich, MO, EUA</td><td>G2500</td><td>Gelatina tipo A,</td></tr><tr><td>poli(N-isopropilacrilamida-co-acrilamida)&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich, MO, EUA</td><td>738727</td><td>MW = 20.000, LCST = 34 - 38 &#176; C</td></tr><tr><td>Óleo</td><td>de silicone Sigma-Aldrich, MO, EUA</td><td>378372</td><td>Viscosidade 350 cSt</td></tr><tr><td>Pluoronic L64</td><td>Sigma-Aldrich, MO, EUA</td><td>435449</td><td>poli (etilenoglicol) -bloco-poli (propilenoglicol) -bloco-poli (etilenoglicol)</td></tr> <tr><td>genipina</td><td>TimTec LLC, DE, EUA</td><td></td> ST080860 <td>MW = 226,23</td></tr><tr><td>Nanopartículas magnéticas (MNPs)</td> <td>Micromod Inc, Alemanha</td><td>79-00-102</td><td>nanomag-D-spio, 100 nm</td></tr><tr><td>TR-BSA</td><td>Life Technologies, NY EUA</td><td>A23017</td><td>Albumina de soro bovino (BSA), conjugado Texas Red</td></tr></tbody></table>

alternando microgéis de gelatina híbrido campo-responsive magnética para controlada de fármacos de libertação

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

Magneticamente reactivo nano / micro-biomateriais engenharia que permitem uma entrega de drogas rigorosamente controlada, a pedido têm sido desenvolvidos como novos tipos de dispositivos moles inteligentes para aplicações biomédicas. Embora um certo número de sistemas de entrega de drogas magneticamente reactivo demonstraram eficácias, quer através de provas in vitro de estudos de concepção ou em aplicações de pré-clínicos in vivo, a sua utilização na prática clínica é ainda limitada pela sua biocompatibilidade ou a biodegradabilidade insuficiente. Além disso, muitas das plataformas existentes dependem de técnicas sofisticadas para sua fabricação. Recentemente, demonstrou a fabricação de biodegradável microgel de resposta térmica, com base em gelatina por aprisionamento fisicamente poli (co-acrilamida N isopropylacrylamide-) cadeias como um componente menor dentro de uma rede tridimensional de gelatina. Neste estudo, são apresentados um método fácil de fabricar uma plataforma de libertação de fármaco biodegradáveis ​​que permite uma magneto-thermally desencadeada a libertação do fármaco. Isto foi conseguido através da incorporação de nanopartículas de óxido de ferro superparamagnético e polímeros de resposta térmica dentro de microgéis coloidais à base de gelatina, em conjunto com um sistema de aplicação do campo magnético alternado.

Quando o protocolo é realizado correctamente, os microgéis fabricadas deverão exibir uma morfologia esférica bem caracterizada e dispersibilidade coloidal com diâmetros na gama entre 5 um a 20 um (Figura 1B e C). Qualquer um MNPs fluorescentes ou BSA fluorescente pode ser utilizado para confirmar se MNPs ou drogas (BSA neste estudo) são adequadamente encapsulado dentro do microgel (Figura 1D). Os microgéis fabricadas podem ser estáveis ​​e armazenado <su...

Nós apresentamos um método fácil de fabricar uma plataforma de liberação do fármaco à base de gelatina biodegradável que é magneto-termicamente responsivo. Isto foi conseguido através da incorporação de nanopartículas de óxido de ferro superparamagnético e poli (N-co isopropylacrylamide- -acrilamida) dentro de uma rede de micro-reticulada de gelatina esférica por genipina, em conjunto com um sistema de aplicação do campo magnético alternado.

Alternando microgéis de gelatina híbrido Campo-Responsive magnética para controlada de fármacos de libertação

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

O objetivo geral deste protocolo é apresentar um método simples para a fabricação de híbridos de microgel com nanopartículas responsivas à magnetotermia e demonstrar uma prova de conceito sobre o uso desses híbridos de microgel para liberação controlável de fármacos. As principais vantagens deste protocolo são que o processo é relativamente simples e confere ao microgel a característica de resposta magnetotérmica ao simples aprisionamento de nanopartículas magnéticas e copolímeros termorresponsivos de PNIPAM dentro da matriz de gelatina. Isso permite a liberação do fármaco em resposta a um campo magnético alternado, que é induzida pela expansão do copolímero de PNIPAM associada ao aumento da temperatura das nanopartículas, à medida que estas respondem às ondas magnéticas.As implicações dessa técnica estendem-se ao desenvolvimento de sistemas de liberação de fármacos sob demanda, pois esta plataforma de liberação controlada de fármacos responde a múltiplos ciclos de ativação e desativação induzidos por estímulos externos não invasivos. O processo de fabricação de microgéis de gelatina sensíveis a campo magnético começa com o preparo das soluções em suspensão. O preparo básico das soluções é descrito no protocolo textual.Ao preparar a solução de gelatina, mantenha-a em banho-maria até atingir a fase fluida. Em seguida, homogeneíze-a com um vórtex. Com todas as soluções preparadas, misture volumes iguais da solução de gelatina e do copolímero PNIPAM contendo nanopartículas magnéticas e vorteje a mistura completamente.O próximo passo é emulsificar a mistura aquosa em óleo de silicone e, em seguida, aplicar um revestimento de surfactante. Despeje 15 ml de óleo de silicone em um béquer estéril e adicione imediatamente 0,86 ml da mistura preparada. Em seguida, agite a mistura a 900 rpm a 30 graus Celsius por meia hora.Após produzir a emulsão, transfira-a para um tubo de 50 ml e resfrie a quatro graus Celsius por 10 minutos. Microgotículas agora se formarão no óleo. Em seguida, encha quase completamente o tubo com solução do surfactante Pluronic L-64, resfrie a quatro graus Celsius e agite o tubo vigorosamente para que as moléculas de L-64 sejam adsorvidas na superfície do gel e estabilizem a suspensão de microgéis.Em seguida, centrifugue o tubo por 20 minutos a 2300 Gs e a quatro graus Celsius. Após 20 minutos, examine o tubo em busca de um pellet de partículas de gel. Repita o ciclo de centrifugação até que um possa ser visto.Em seguida, remova cuidadosamente o sobrenadante e complete o tubo até 45 ml com solução L-64 fria. Agite vigorosamente o tubo para misturar os microgéis em pelota com o surfactante. E transfira a suspensão para um novo tubo de 50 ml.Em seguida, repita o processo de centrifugação e colete novamente o pellet de microgéis. Agora, para garantir que não permaneçam surfactantes ou gotículas de óleo na suspensão da amostra, aspire completamente o sobrenadante. O próximo passo no preparo dos microgéis é reticulá-los pela matriz de gelatina.Para começar, suspenda o precipitado em 2 ml da solução de genipina preparada. Utilize um vórtex. Em seguida, transfira rapidamente a suspensão para um banho-maria a 23 graus Celsius para iniciar a reação de reticulação covalente.A reação pode ser realizada por cinco minutos a duas horas. Após a conclusão, remova os excessos de agentes de reticulação. Centrifugue a amostra por 20 minutos a 2300 Gs e a quatro graus Celsius, como anteriormente.Em seguida, aspire e descarte o sobrenadante. Repita a etapa de lavagem em PBS por um total de três vezes, desagregando o pellet mecanicamente com a ponta de uma pipeta, se necessário. A remoção completa dos agentes de reticulação em excesso não reagidos é essencial.Após a última lavagem, ressuspenda os microgéis em PBS até a densidade desejada. Meça sua densidade utilizando um hemocitômetro. Os microgéis fabricados são estáveis por até quatro semanas quando armazenados a quatro graus Celsius, desde que não haja agente degradante, como colagenase.Para caracterizar os microgéis por microscopia, carregue-os em uma lâmina e selle-os sob uma lamínula com resina epóxi. A etapa final do procedimento é medir a liberação do fármaco a partir dos microgéis. Coloque o tubo com a concentração desejada de microgéis na câmara de bobinas magnéticas.Em seguida, insira uma sonda óptica de temperatura para monitorar a variação de temperatura durante a aplicação do campo magnético alternado. Agora, aplique um campo magnético alternado de alta frequência em uma intensidade de campo definida e por uma duração especificada. Após o tratamento, centrifugue o tubo por 20 minutos a 2300 Gs e a quatro graus Celsius.Colete o sobrenadante para quantificar a quantidade de fármaco liberado dos microgéis. Neste caso, utilize espectrofotometria para detectar o Texas Red. Os microgéis fabricados devem apresentar uma morfologia esférica bem caracterizada e dispersibilidade coloidal com diâmetros entre cinco e 20 mícrons.Qualquer nanopartícula superparamagnética fluorescente ou BSA marcada com fluorescência pode ser usada para confirmar a encapsulação adequada dentro do microgel. O aprisionamento do copolímero de PNIPAM na matriz de microgel de gelatina permite que ele exiba uma mudança de volume dependente da temperatura. O aumento da temperatura do meio de 22 para 42 graus Celsius resultou em contração do microgel de gelatina de cerca de 40%. Em contraste, apenas 10% de contração foi observado no microgel de gelatina sem o copolímero de PNIPAM.Quando nanopartículas superparamagnéticas foram incorporadas ao microgel de copolímero de gelatina PNIPAM, o microgel aumentou sua temperatura ao ser exposto ao campo magnético alternado apropriado. A liberação medida de TRBSA a partir desses microgeis foi de cerca de 35%. Sem a incorporação do copolímero nos microgeis, a liberação de TRBSA foi significativamente menor, de apenas cerca de 10%. Assim, a liberação de BSA em resposta ao campo magnético alternado provavelmente ocorreu devido à desidratação associada à contração das cadeias do copolímero PNIPAM dentro do microgel.Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como fabricar híbridos de microgel com nanopartículas magnéticas biodegradáveis e sensíveis a campo magnético, que permitem liberação controlada de fármacos utilizando um método simples de emulsificação água-em-óleo. Uma vez dominada, esta técnica pode ser realizada em três horas, se executada corretamente. Este protocolo também pode ser modificado para fabricar híbridos de microgel sensíveis a outros estímulos, como luz infravermelha próxima.Ao simplesmente incorporar nanopartículas de ouro responsivas ao infravermelho próximo à matriz de gelatina.

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JoVE Journal

Bioengineering

Bioengenharia

Nas seções seguintes, que definirá procedimentos para a preparação de microesferas de alginato para uso em aplicações biomédicas. Nós especificamente ilustram uma técnica para a criação de várias camadas de alginato microesferas para a dupla finalidade de célula e de encapsulamento proteína como um tratamento potencial para a diabetes tipo 1.

Geração de alginato Microesferas para aplicações biomédicas

Este vídeo é ilustrar um método rápido, eficiente para metacrilato de poli (etileno-glicol), permitindo que as polimerizações de cadeia e síntese de hidrogel. Ele vai demonstrar como a introdução de funcionalidades semelhante metacrilamida em peptídeos, detalhe métodos analíticos comuns para avaliar a eficiência de funcionalização, fornecer sugestões para a solução de problemas e modificações avançadas, e demonstrar técnicas típicas de caracterização hidrogel.

A funcionalização assistida por microondas, de poli (etileno glicol) e Peptídeos On-resina para uso em Polimerizações cadeia e formação de hidrogel

Hydrogelators supramoleculares baseados em ureido-pirimidinonas permitir o controle total sobre as propriedades do gel macroscópicas e o comportamento de comutação sol-gel utilizando pH. Aqui, apresentamos um protocolo para a formulação e injetando um hydrogelator tais supramolecular através de um sistema de entrega de cateter para entrega local diretamente em áreas relevantes no coração de porco.

Um Supramolecular hidrogel injetável e carregado com a droga para a injeção local por cateter no coração de porco

Apresentamos um protocolo para sintetizar micro-hidrogéis Janus compostos inteiramente do mesmo material base, poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAAm), com uma estrutura claramente compartimentada baseada na separação de fases de uma solução supersaturada de monômero NIPAAm. Os microhidrogéis Janus sintetizados apresentam propriedades únicas, como termorresponsividade anisotrópica e capacidade de carga organofílica/hidrofílica.

Síntese de Poli (<em&gt; N</em&gt; -isopropylacrylamide) Janus Microhydrogels para anisotrópica Thermo-resposta e Organophilic / Carregando Capability hidrofílico

Apresentamos um protocolo para a síntese de hidrogéis funcionalizados com RGD como dispositivos para liberação de células e fármacos. O procedimento envolve cicloadição de alcino-azida catalisada por cobre (CuAAC) entre ácido poliacrílico modificado com alcino (PAA) e um derivado RGD-azida. Os hidrogéis são formados por policondensação assistida por micro-ondas e suas propriedades físico-químicas são investigadas.

A Síntese de hidrogéis RGD-funcionalizado como uma ferramenta para aplicações terapêuticas

Os protocolos são descritos para a fabricação de hidrogel degradáveis thermoresponsive baseado no hidrazona cross-linking de oligômeros polímeros na escala a granel, microescala e escala nanométrica, último para preparação do gel de nanopartículas e nanofibras.

Fabricando degradáveis hidrogel de Thermoresponsive em várias escalas de comprimento através da extrusão reativa, microfluídica, auto-montagem e eletrofiação

Este manuscrito descreve a preparação de microgeles magnéticos e sensíveis ao calor através de uma emulsão induzida por temperatura sem reação química. Estes microgéis sensíveis foram sintetizados misturando nanopartículas de poli ( N- isopropilacrilamida) (PNIPAAm), polietilenimina (PEI) e de Fe 3 O 4 -NH 2 para o uso potencial em liberação de fármaco acionada magneticamente e termicamente.

Poli (Magnetic and Thermal-sensitive Poly)<em&gt; N</em&gt; Microgels com base em isopropilacrilamida) para liberação controlada com disparo magnético

Desenvolveu-se uma estratégia de fabricação de aditivos para processamento de hidrogel UV-ligado. Esta estratégia permite a montagem de camada por camada de estruturas de hidrogel de microfabricated, bem como a montagem de componentes independentes, produzindo dispositivos integrados contendo componentes móveis que são responsivos a atuação magnética.

Um aditivo fabricação técnica para a preparação fácil e rápida de Micromachines baseada em hidrogel com componentes magneticamente responsivos

Este protocolo descreve a síntese e formulação de biomateriais hidrogéis de polímero supramolecular injetável (PNP). As aplicações desses materiais para entrega de medicamentos, estabilização biofarmacêutica e encapsulamento e entrega celular são demonstradas.

Hidrogéis de polímero supramolecular injetável para aplicações de entrega de células e medicamentos

Os nanogéis são uma plataforma de nanopartículas excelente e versátil para a entrega de produtos biológicos. Nanogéis poliméricos à base de polietilenoglicol responsivos a estímulos, capazes de encapsular cargas úteis à base de proteínas, foram sintetizados usando uma estratégia de co-nanopolimerização de reticulação de uma etapa em condições aquosas. A fabricação e caracterização ideais dessas novas nanopartículas são apresentadas aqui.

Síntese de Nanogéis Responsivos a Estímulos utilizando Reticulação Aquosa de Uma Etapa e Co-nanopolimerização

O protocolo descreve a preparação de microesferas de alginato de sódio reticuladas com diferentes íons metálicos usando um dispositivo microfluídico para o projeto de transportadores de medicamentos. As propriedades antimicrobianas e a liberação lenta do fármaco dessas microesferas também foram investigadas.

Preparação de microesferas de alginato de sódio reticulado com diferentes íons metálicos usando a tecnologia de eletrospray microfluídico

Aprenda a fabricar microgéis híbridos de gelatina responsivos a campos magnéticos alternados para liberação controlada de fármacos. Este método simples utiliza nanopartículas de óxido de ferro superparamagnéticas e copolímeros termorresponsivos PNIPAM.

Alternando microgéis de gelatina híbrido Campo-Responsive magnética para controlada de fármacos de libertação

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