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.
В фотодинамической терапии (PDT) фотосенсибилизаторов вводят целевой ткани, и при воздействии на свет фотосенсибилизатора генерирует активные формы кислорода (АФК). Виды ROS, такие как синглетный кислород и супероксид может вызвать окислительный стресс и последующее повреждение конструкции клеток и тканей 1-4. Благодаря простоте применения этот метод активно исследуются и клинические испытания были проведены 5,6. Тем не менее, существенные вопросы, такие как темно-токсичности сенсибилизаторов, чувствительность пациента к свету (в связи с неизбирательным распределением сенсибилизатора), и гидрофобность сенсибилизаторов (что приводит к снижению биодоступности и потенциальной токсичности) острой остается.
Здесь мы приводим метод для изготовления и экстракорпоральное оценки проведения полимерные наночастицы, смешанные с фуллерена в качестве следующего поколения фотосенсибилизаторов для ФДТ. Наночастицы образованы себе агрегацииполупроводниковый полимер MEH-PPV (поли [2-метокси-5- (2-этилгексилокси) -1,4-фениленвинилен]) с фуллерена PCBM (фенил-С 61 кислоты метиловый эфир масляной), когда эти материалы, растворенное в совместимом растворитель быстро вводят в не-совместимым растворителем (рис 1А). Выбор MEH-PPV в полимере мотивируется его высоким коэффициентом экстинкции, что приводит к высоким темпам формирования триплетного и эффективной и сверхбыстрой зарядки и передачи энергии в фуллерена PCBM 7. Эти свойства идеально подходят для сенсибилизации синглетного кислорода и супероксида в формировании PDT.
Фуллерены, по сути, был применен в PDT и в молекулярной и наночастиц форме 8-13. Тем не менее, тяжелые цитотоксичность препятствует дальнейшему развитию 12. Здесь мы показываем, что инкапсуляции фуллерен в принимающей матрицы MEH-PPV с получением композитных наночастиц MEH-PPV / PCBM результаты в сенсибилизирующего материала PDT, что яS сути не цитотоксические, показывает специфику по отношению к раковым клеткам в связи с размера наночастиц и поверхностного заряда, а урожайность высоко эффективное лечение PDT при низких дозах из-за света с вышеупомянутыми фотофизических свойств.
Для достижения поглощение наночастиц было необходимо для поддержания некоторые критические меры, а изготовления наночастиц. 10 -6 М MEH-PPV раствор (смешивается с 50% мас PCBM) в ТГФ был готов впрыснуть в деионизированной воде, как это было отмечено, что концентрация этого раствора играет…
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 |