В этом протоколе модифицированные наночастицы из золота, загруженные доксорубицином AS1411-g-PEI-g-PEG, синтезируются с помощью трехступчатых реакций амиде. Затем доксорубицин загружается и доставляется в целевые раковые клетки для лечения рака.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
В этом протоколе модифицированные наночастицы из золота, загруженные доксорубицином AS1411-g-PEI-g-PEG, синтезируются с помощью трехступчатых реакций амиде. Затем доксорубицин загружается и доставляется в целевые раковые клетки для лечения рака.
Из-за лекарственной устойчивости и токсичности в здоровых клетках, использование доксорубицина (DOX) было ограничено в клинической терапии рака. Этот протокол описывает проектирование поли (этиленимин) привиты полиэтиленгликоль (PEI-g-PEG) кополимер функциональных наночастиц золота (AuNPs) с загруженным aptamer (AS1411) и DOX через амиде реакций. AS1411 специально связан с целевыми нуклеолиновых рецепторов на раковых клетках, так что DOX цели раковых клеток, а не здоровых клеток. Во-первых, ПЕГ карбоксилируется, а затем привит в разветвленной PEI для получения КОПОлимер PEI-g-PEG, что подтверждается анализом 1H NMR. Далее синтезируются кополимеры PEI-g-PEG с покрытием золотых наночастиц (PEI-g-PEG@AuNPs), а DOX и AS1411 постепенно соотносяты с AuNPs через реакции амиде. Диаметр подготовленного AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs составляет 39,9 нм, с потенциалом zeta -29,3 мВ, что указывает на то, что наночастицы стабильны в воде и клеточной среде. Анализы цитотоксии клеток показывают, что недавно разработанные DOX загруженные AUNPs способны убивать раковые клетки (A549). Этот синтез демонстрирует деликатное расположение кополицей PEI-g-PEG, aptamers и DOX на AuNPs, которые достигаются последовательными реакциями на фоне. Такие aptamer-PEI-g-PEG функционализированные AuNPs обеспечивают перспективную платформу для целевой доставки лекарств в терапии рака.
Будучи основной проблемой общественного здравоохранения во всем мире, рак широко характеризуется как имеющие низкий уровень излечения, высокий уровень рецидивов, ивысокий уровень смертности 1,2. Текущие традиционные противоопухоотные методы включают хирургию, химиотерапиюи лучевую терапию 3,среди которых химиотерапия является основным методом лечения онкологических больных вклинике 4. Клинические препараты, используемые противораковые препараты в основном включают паклитаксел (PTX)5 и доксорубицин (DOX)6,7. DOX, антинеопластический препарат, широко применяется в клинической химиотерапии, из-за преимуществ цитотоксичности рака и ингибирования пролиферациираковых клеток 8,9. Тем не менее, DOX вызываеткардиотоксичность 10,11, и короткий период полуиссяка DOX ограничивает его применение в клинике12. Таким образом, разлагаемые носители наркотиков необходимы для загрузки DOX и субекентно выпускать в контролируемой форме в целевую область.
Наночастицы широко используются в целевых системах доставки лекарств и имеют ряд преимуществ в лечении рака (т.е. значительное соотношение поверхности к объему, небольшой размер, способность инкапсулировать различные препараты, и настраиваемая химия поверхности и т.д.) 13,14,15. В частности, золотые наночастицы (AUNPs) широко используются в биологических и биомедицинских приложениях, таких как фототермальнаятерапия рака 16,17. Уникальные свойства AuNPs, такие как поверхностный синтез и общая функционализация поверхности, имеют отличные перспективы в клинической области терапии рака18. Кроме того, AUNPs были использованы для выявления стратегий доставки лекарств, диагностики опухолей, и преодолеть устойчивостьво многих исследованиях 19,20.
Несмотря на это, AuNPs должны быть дополнительно адаптированы для преодоления лекарственной устойчивости через высокий местный релиз при поражениях опухоли за счет повышения пронизывания и удержания (EPR), таких как ориентации и доступности свойства. Полимерные функционализированные АУН обладают уникальными преимуществами, такими как улучшение водонепроницаемости гидрофобных противораковых препаратов и длительноевремя циркуляции 21,22. Различные биосовместимые полимеры были использованы для покрытий AuNP, таких как полиэтиленгликоль (PEG), полиэтилен (PEI), гиалуроновая кислота, гепарин и ксантановая резинка. Тогда стабильность, а также полезная нагрузка, AUNPs улучшается хорошо23. В частности, PEI является высоко разветвленной полимер, который состоит из многих повторяющихся единиц первичных, вторичных и третичных аминов24. PEI имеет отличную завихреемость, низкую вязкость и высокую степень функциональности, которая подходит для покрытия на AUNPs.
С другой стороны, противоопухолевая препараты должны быть доставлены в раковые клетки непосредственно с улучшенной эффективностью загрузки, и с более низкой токсичностью для лечения первичных и передовыхметастатических опухолей 25. Целевые лиганды имеют большой потенциал для противоопухохоных препаратов целевых системдоставки 26. Его избирательность для связывания целевых молекул придает противоопухохоковой препарат ориентации специфики и увеличивает обогащение наркотиков в больныхтканях 27. Больше лигандов включают антитела, полипептиды и небольшие молекулы. По сравнению с другими лигандами, квитамеры нуклеиновой кислоты могут быть синтезированы в пробирке и легко модифицируются. AS1411 является неизмененным 26 bp фосфодитер олигонуклеотид, который образует стабильную димерик G-тетрамер структуры специально связываться с переэкспрессии целевой рецептор ядерного белкана раковых клетках 28,29,30. AS1411 подавляет пролиферацию многих раковых клеток, но не влияет на ростздоровых клеток 31,32. В результате, AS1411 был использован для изготовления идеальной целевой системы доставки наркотиков.
В этом исследовании, PEI-g-PEG кополимер синтезируется через реакцию амиде, то PEI-g-PEG кополимер покрытием золотых наночастиц (PEI-g-PEG@AuNPs) изготовлены. Кроме того, DOX и AS1411 последовательно связаны с подготовленным PEI-g-PEG@AuNPs, как показано на рисунке 1. Этот подробный протокол призван помочь исследователям избежать многих распространенных ловушек, связанных с изготовлением новых PEI-g-PEG@AuNPs загруженных DOX и AS1411.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
ВНИМАНИЕ: Перед использованием всех химических веществ обязательно проконсультируйтесь со всеми соответствующими листами данных о безопасности материалов (MSDS). Некоторые химические вещества, используемые для приготовления кополимера и наночастиц, являются остро токсичными. Наночастицы также имеют потенциальную опасность. Убедитесь в том, чтобы использовать все соответствующие методы безопасности и средства индивидуальной защиты, в том числе перчатки, лабораторное пальто, капюшоны, брюки в полный рост, и обувь с близкого к нося.
1. Синтез двойного карбоксилового полиэтиленгликоль (CT-PEG)33
2. Синтез кополимера PEI-g-PEG
3. Синтез PEI-g-PEG@AuNPs
4. Синтез DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs
5. Синтез AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs
6. Характеристика образца
7. Анализ CCK-8 AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs наночастиц
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1 год Спектроскопия НМР была использована для подтверждения успешного синтеза полимеров CT-PEG и кополимеров PEI-g-PEG(рисунок 2). Рисунок 2a показывает, что метиленовый протонный сигнал при δ и 3,61 промилле и карбоксил протонный сигнал при δ и 2,57 промилле подтверждают успешный синтез полимеров CT-PEG. Рисунок 2b показывает, что метиленовый протонный сигнал ПЕГ при δ и 2,6 промилле и протонны...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Спектр 1НМР H(рисунок 2) подтверждает успешный синтез кополимера CT-PEG и кополимера PEI-g-PEG. Молекулярные веса PEG и PEI были 1000 и 1200, соответственно. Кроме того, каталитическая система EDC/NHS использовалась для синтеза кополимера PEI-g-PEG с помощью реакций амида. Следует отметить, что если молекулярные веса ПЕГ и PEI изменились для синтеза кополимера PEI-g-PEG, то время реакции и каталитическая система должны быть переоценены. Кроме того, состояние реакции кополимерного ...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторов нечего раскрывать.
Это исследование финансировалось Национальным фондом естественных наук Китая (31700840); Ключевой научно-исследовательский проект провинции Хэнань (18B430013, 18A150049). Это исследование было поддержано программой ученых Нанху для молодых ученых XYNU. Авторы хотели бы поблагодарить студента бакалавриата Зебо Цу из Колледжа наук о жизни в XYNU за его полезные работы. Авторы хотели бы отметить Аналитический и испытательный центр XYNU за использование их оборудования.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 4-Диметиламинопиридин | Маклин | D807273 | |
| A549 клетка | ATCC CCL-185TM | ||
| AS1411 | BBI Life Sciences Corporation | 5'-d (TTTGGTGGTGTGGTGGTTGTGTGTGGTGGTGG) FL-AS1411 (меченый флуорофором AS1411) | |
| Безводный тетрагидрофуран (ТГФ) | SinoPharm Chemical Reagent Co., Ltd | ||
| Набор для подсчета клеток-8 ( CCK-8) | Sigma Aldrich | 96992-500TESTS-F | |
| Дихлорметан | Традиционная китайская медицина | 80047318 | |
| Диэтиловый эфир (Et2O) | SinoPharm Chemical Reagent Co., Ltd | ||
| Диметилсульфоксид | Маклин | D806645 | |
| модифицированная Иглова среда Дульбекко (DMEM) | Sigma Aldrich | ||
| Доксорубицина гидрохлорид | Раун | R017518 | |
| Эфир абсолют | Традиционная китайская медицина | 80059618 | |
| Полевая эмиссионная передача Электронный микроскоп | FEI Company | Tecnai G2 F 20 | |
| Тригидрат золота (III) | Rhawn | R016035 | |
| лазер Инструмент размера частиц | Malvern Instruments Ltd | ZetasizerNanoZS/ Считыватель микропланшетов Masterszer3000E | |
| Молекулярные приборы | SpectraMax 190 | ||
| N-(3-диметиламинопропил)-N'-этилкарбодиимида гидрохлорид | Маклин | N808856 | |
| N-гидроксисукцинимид | Маклин | H6231 | |
| ЯМР программное обеспечение | Дельта 5.2.1 | ||
| Спектрометр ядерного магнитного резонанса | JEOL | JNM-ECZ600R/S3 | |
| Origin 8.5 | OriginLab | ||
| Пенициллин | Sigma Aldrich | V900929-100ML | |
| Фосфатно-солевой буфер | Sigma Aldrich | P4417-100TAB | |
| Poly(этиленгликоль) | Sigma Aldrich | 81188 | BioUltra, средний Mn ~ 1000 |
| Poly (этиленимин) раствор | Sigma Aldrich | 482595 | среднее значение Mn ~ 1200, 50 мас.% в H<суб>2О |
| Боргидрид натрия, порошок | Acros | C18930 | |
| Стрептомицин | Sigma Aldrich | 85886-10ML | |
| Янтарный ангидрид | Традиционная китайская медицина | 30171826 | |
| Тетрагидрофуран | Традиционная китайская медицина | 40058161 | |
| Триэтиламин | Традиционная китайская медицина | 80134318 | |
| UV/VIS/NIR Спектрометр | Lambda950 | Lambda950 | |
| Рентгеновский фотоэлектронный спектрометр | Thermo Fisher Научный | K-ALPHA 0.5EV |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.