Переменное магнитное поле-Отзывчивый Hybrid желатиновых микрогелей для дозирования лекарственных препаратов

Общая цель данного протокола состоит в том, чтобы представить простой способ получения магнитотермально чувствительных микрогелевых гибридов наночастиц, а также продемонстрировать доказательство концепции использования микрогелевых гибридов для контролируемого высвобождения лекарственных средств. Основные преимущества этого протокола заключаются в том, что процесс относительно прост и позволяет микрогелю проявлять магнитотермально чувствительную характеристику путем простого захвата магнитных наночастиц и термочувствительных сополимеров PNIPAM внутри желатиновой матрицы. Это позволяет высвобождать лекарство в ответ на переменное магнитное поле, которое индуцируется набуханием сополимера PNIPAM, связанным с повышением температуры наночастиц, поскольку наночастицы реагируют на магнитные волны.

Применение этого метода распространяется на разработку системы доставки лекарств по требованию, поскольку эта управляемая платформа высвобождения лекарств реагирует на множественные циклы включения и выключения, вызванные неинвазивными внешними стимулами. Процесс изготовления желатиновых микрогелей, реагирующих на магнитное поле, начинается с приготовления растворов в суспензии. Базовое приготовление раствора описано в текстовом протоколе.

При приготовлении желатинового раствора держите его на водяной бане до тех пор, пока он не перейдет в жидкостную фазу. Затем гомогенизируйте его с помощью вихря. Со всеми приготовленными растворами смешивают равные объемы желатинового раствора и сополимера ПНИПАМ, содержащего магнитные нечастицы, и

Следующим этапом является эмульгирование водной смеси в силиконовом масле с последующим нанесением слоя поверхностно-активного вещества. Налейте в стерильный стакан 15мл силиконового масла и сразу же добавьте 0,86мл приготовленной смеси. Затем перемешайте смесь при 900 об/мин при 30 градусах Цельсия в течение получаса.

После производства эмульсии переложите ее в пробирку объемом 50 мл и охладите до четырех градусов Цельсия в течение 10 минут. Теперь в масле будут образовываться микрокапли. Затем в основном заполните пробирку раствором поверхностно-активного вещества Pluronic L-64, охладите до четырех градусов Цельсия и энергично встряхните пробирку, чтобы молекулы L-64 адсорбировались на поверхности геля и стабилизировали микрогелевую суспензию.

Затем центрифугируйте пробирку в течение 20 минут при температуре 2300 G и четырех градусах Цельсия. Через 20 минут осмотрите тюбик на наличие гранул гелевых частиц. Повторяйте цикл центрифугирования до тех пор, пока не станет виден один из них.

Затем осторожно извлеките надосадочную жидкость и заполните пробирку на 45 мл холодным раствором L-64. Сильно встряхните тюбик, чтобы смешать гранулированные микрогели с поверхностно-активным веществом. И переложите суспензию в новую трубку объемом 50 мл.

Затем повторите процесс центрифугирования и снова соберите гранулы микрогелей. Теперь, чтобы убедиться в том, что в образце не осталось поверхностно-активных веществ или капель масла, суспензию тщательно отсасывают надосадочную жидкость. Следующим этапом подготовки микрогелей является сшивание их желатиновой матрицы.

Для начала суспензируйте гранулу в 2мл приготовленного раствора Генипина. Используйте вортекс. Затем быстро перенесите суспензию на водяную баню при температуре 23 градуса Цельсия, чтобы инициировать реакцию ковалентного сшивания.

Реакцию можно проводить от пяти минут до двух часов. После завершения удаляем лишние сшивающие агенты. Центрифугируйте образец в течение 20 минут при температуре 2300 G и четырех градусах Цельсия, как и раньше.

Затем аспирируйте и выбросьте надосадочную жидкость. Повторите этап промывки в PBS в общей сложности три раза, при необходимости механически разбивая гранулы наконечником для дозатора. Решающее значение имеет полное удаление непрореагировавших избыточных сшивающих агентов.

После последнего мытья доведите микрогели в PBS до нужной густоты. Измерьте их плотность с помощью гемоцитометра. Изготовленные микрогели стабильны в течение четырех недель при хранении при температуре четыре градуса Цельсия при условии, что в них нет разрушающего агента, такого как коллагеназа.

Чтобы охарактеризовать микрогели с помощью микроскопии, загрузите их на предметное стекло и запечатайте под покровное стекло эпоксидной смолой. Заключительным этапом процедуры является измерение высвобождения препарата из микрогелей. Поместите пробирку с нужной концентрацией микрогелей в камеру магнитных катушек.

Затем вставьте оптоволоконный датчик температуры для мониторинга изменения температуры во время приложения переменного магнитного поля. Теперь примените высокочастотное переменное магнитное поле с определенной напряженностью поля и в течение определенного времени. После обработки центрифугируйте пробирку в течение 20 минут при 2300 G и четырех градусах Цельсия.

Соберите надосадочную жидкость, чтобы количественно определить количество лекарственного средства, высвобождаемого из микрогелей. В этом случае используйте спектрофотометрию для обнаружения техасского красного. Изготовленные микрогели должны обладать хорошо характерной сферической морфологией и коллоидной дисперсностью диаметром от пяти до 20 микрон.

Флуоресцентные суперпарамагнитные наночастицы или флуоресцентно меченные БСА могут быть использованы для подтверждения надлежащей инкапсуляции в микрогеле. Попадание сополимера ПНИПАМ в желатиновую микрогелевую матрицу позволяет ему проявлять изменение объема, зависящее от температуры. Повышение температуры среды с 22 до 42 градусов Цельсия приводило к разбуханию желатиновых микрогелей примерно на 40%В отличие от этого, в желатиновом микрогеле без сополимера ПНИПАМ наблюдалось только 10%-ное разбухание.

Когда суперпарамагнитные наночастицы были включены в микрогель сополимера желатина ПНИПАМ, температура микрогеля увеличивалась при воздействии соответствующего переменного магнитного поля. Измеренное высвобождение TRBSA из этих микрогелей составило около 35%. Без включения сополимера в микрогели высвобождение TRBSA было значительно ниже. Таким образом, высвобождение БСА в ответ на переменное магнитное поле, вероятно, было связано с дебуханием, связанным с сжатием цепей сополимера ПНИПАМ внутри микрогели.

После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как изготавливать биоразлагаемые микрогелевые наночастицы, реагирующие на магнитное поле, которые обеспечивают контролируемое высвобождение лекарств с помощью простого метода эмульгирования «вода в масле». После освоения этой техники ее можно сделать за три часа, если она выполнена правильно. Этот протокол также может быть модифицирован для получения микрогелевых гибридов, которые реагируют на другие стимулы, такие как ближний инфракрасный свет.

Просто добавив наночастицы золота, реагирующие на ближний инфракрасный диапазон, с желатиновой матрицей.