This protocol describes a method for the fabrication of conducting polymer nanoparticles blended with fullerene. These nanoparticles were investigated for their potential use as a next generation photosensitizers for Photodynamic Therapy (PDT).
In this article a method for the fabrication and reproducible in-vitro evaluation of conducting polymer nanoparticles blended with fullerene as the next generation photosensitizers for Photodynamic Therapy (PDT) is reported. The nanoparticles are formed by hydrophobic interaction of the semiconducting polymer MEH-PPV (poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene]) with the fullerene PCBM (phenyl-C61-butyric acid methyl ester) in the presence of a non-compatible solvent. MEH-PPV has a high extinction coefficient that leads to high rates of triplet formation, and efficient charge and energy transfer to the fullerene PCBM. The latter processes enhance the efficiency of the PDT system through fullerene assisted triplet and radical formation, and ultrafast deactivation of MEH-PPV excited stated. The results reported here show that this nanoparticle PDT sensitizing system is highly effective and shows unexpected specificity to cancer cell lines.
光線力学療法(PDT)は、光増感剤は、光増感剤は、活性酸素種(ROS)を生成する光に標的組織に投与し、露光時にされています。そのような一重項酸素及びスーパーオキシドなどのROS種は、酸化ストレス、細胞および組織1-4に続く構造的損傷を誘発することができます。これにより、アプリケーションが容易にこの方法が盛んに研究されており、臨床試験が行わ5,6をとっています 。しかし、そのような(縮小生物学的利用能および潜在的な急性毒性につながる)増感剤の暗い増感剤の毒性、光(による増感剤の非選択的分布に)患者の感受性、および疎水性のような重要な問題が残っています。
ここでは、製造およびPDTの次世代光増感としてフラーレンを配合したポリマーナノ粒子を行うインビトロ評価のための方法を報告しています。ナノ粒子の自己凝集によって形成されます半導体ポリマーMEH-PPV(ポリ[2-メトキシ-5-(2-エチルヘキシルオキシ)-1,4-フェニレンビニレン])、これらの材料は、互換性の中に溶解させたフラーレンPCBM(フェニルC 61 -酪酸メチルエステル)と溶媒を急速に非相溶性溶媒( 図1A)に注入されます。ホストポリマーとしてMEH-PPVの選択は、三重形成率の高さにつながる、高い吸光係数によって動機づけ、およびフラーレンPCBM 7への効率的かつ超高速充電およびエネルギー転送の両方されています。これらのプロパティは、PDT内の一重項酸素とスーパーオキシド形成の感作のために理想的です。
フラーレンは、実際には両方の分子とナノ粒子の形態8-13に 、PDTに適用されています。しかし、重度の細胞毒性がさらなる発展を妨げている12。ここでは、MEH-PPVのホストマトリックス中にフラーレンをカプセル化すると、その私PDTの増感材料に複合MEH-PPV / PCBMのナノ粒子の結果を得るためにすることを示します本質的に細胞傷害性ではないよ、ナノ粒子サイズおよび表面電荷、および前述の光物理的特性に起因する低光用量で利回りの高い効果的なPDT治療による癌細胞に対する特異性を示します。
ナノ粒子を製造しながら、ナノ粒子の取り込みを達成するために、それはいくつかの重要な措置を維持するために必要でした。それは、この溶液の濃度は、形成されるナノ粒子のサイズを決定する上で重要な役割を果たしていることが観察されたように、THF中(50重量%のPCBMとブレンド)10 -6 M MEH-PPV溶液を、DI水に注入するように調製しました。濃度は、UV-VIS分光法により確認しまし…
The authors have nothing to disclose.
The authors gratefully acknowledge the National Science Foundation (NSF) for financial support of this work through a CAREER award (CBET-0746210) and through award CBET-1159500. We would like to thank Dr. Turkson (Univ. of Hawaii Cancer Center) and Dr. Altomare (Univ. of Central Florida College of Medicine) for assistance with cell culture.
Poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene] (MEH-PPV) | Sigma Aidrich | 536512-1G | average Mn 150,000-250,000 |
[6,6]-Phenyl C61 butyric acid methyl ester (PCBM) | Sigma Aidrich | 684449-500MG | > 99.5% |
Tetrahydrofuran (THF) | EMD | TX0284-6 | Drisolv |
1 ml syringe | National Scientific Company | 37510-1 | For filtration of MEH-PPV solution |
Syringe filter | VWR | 28145-495 | 25 mm, 0.2 µm, PTFE |
1 ml syringe | Hamilton Company | 81320 | For injection of MEH-PPV solution into water to make nanoparticles |
Dulbecco's Modification of Eagle's Medium/Ham's F-12 50/50 Mix (DMEM) | Corning (VWR) | 45000-350 | |
Hank's Balanced Salt Solution without phenol red (HBSS) | Quality Biological (VWR) | 10128-740 | |
Dulbecco's Phosphate-Buffered Saline, 1X without calcium and magnesium (DPBS) | Corning (VWR) | 45000-436 | |
Fetal Bovine Serum, Regular (Heat Inactivated) (FBS) | Corning (VWR) | 45000-736 | |
Trypsin EDTA 1X 0.25% | Corning (VWR) | 45000-664 | Trypsin/2.21 mM EDTA in HBSS without sodium bicarbonate, calcium and magnesium Porcine Parvovirus Tested |
16% Paraformaldehyde | Electron Microscopy Sciences | 15710 | 16% paraformaldehyde is diluted to 4% by adding PBS |
DAPI | Biotium VWR | 89139-054 | Nuclear stain |
5 ml pipettes | VWR | 82050-478 | |
75 cm2 culture flask | VWR | 82050-856 | for culturing cells |
96-well plates | VWR | 82050-771 | for MTT assays |
Tissue Culture Dishes with Vents | Greiner Bio-One (VWR) | 82050-538 | |
Propidium iodide | Molecular probes | P3566 | |
Annexin V FITC | Invitrogen | A13199 | dye for apoptosis |
Celltiter 96 non-R 1000 assays | Promega (VWR) | PAG4000 | MTT |
CellROX Green Reagent, for oxidative stress detection | Invitrogen | C10444 | For ROS detection |
UV-vis spectrometer | Agilent 8453 | ||
Fluorescence spectrometer | NanoLog HoribaJobin Yvon | ||
Dynamic light scattering | PD2000DLS, Precision detector | ||
Incubator | NuAir DH Autoflow | ||
Confocal microscope | Zeiss Axioskop2 | 63X oil immersion objective lens | |
Epiluminescence microscope | Olympus IX71 | 60X water immersion objective lens, Andor Zyla sCMOS camera | |
Solar Simulator | Newport 67005 Oriel Instruments | ||
Reference solar cell | Oriel | VLSI Standards Incorporated | |
Microplate reader | BioTek Ex808 | ||
Hemocytometer | Hausser Scientific Partnership | 3200 | For counting cells |