Vi presentiamo un metodo facile per fabbricare una piattaforma di rilascio del farmaco a base di gelatina biodegradabili che è magneto-termico sensibile. Ciò è stato ottenuto incorporando nanoparticelle di ossido di ferro superparamagnetiche e poli (N-isopropylacrylamide- co -acrylamide) all'interno di una gelatina sferica micro-rete reticolato da genipina, in combinazione con un sistema di applicazione di campo magnetico alternato.
Magneticamente-responsive / biomateriali micro-ingegneria nano che consentono a un strettamente controllato, on-demand somministrazione di farmaci sono stati sviluppati nuovi tipi di dispositivi morbide intelligenti per applicazioni biomediche. Sebbene un certo numero di sistemi di rilascio di farmaci magneticamente rispondenti hanno dimostrato efficacies attraverso sia la prova in vitro di studi concettuali o in applicazioni preclinici in vivo, il loro uso in ambito clinico è ancora limitato dalla loro biocompatibilità e biodegradabilità insufficiente. Inoltre, molte delle piattaforme esistenti si basano su tecniche sofisticate per loro invenzioni. Abbiamo recentemente dimostrato la fabbricazione di biodegradabili, microgel termo-reattivo a base di gelatina intrappolando fisicamente poli (N-isopropylacrylamide- co -acrylamide) catene come componente minore all'interno di una rete di gelatina tridimensionale. In questo studio, presentiamo un metodo facile per fabbricare una piattaforma di rilascio del farmaco biodegradabile che consente a un magneto-thermally innescato rilascio del farmaco. Ciò è stato ottenuto incorporando nanoparticelle di ossido di ferro superparamagnetico e polimeri termo-reattivo in microgel colloidali a base di gelatina, in combinazione con un sistema di applicazione di campo magnetico alternato.
Gli stimoli-reattivi sistemi di drug delivery che consentono una consegna di droga strettamente controllato in risposta a stimoli sia endogeni o esogeni (ad es., Temperatura o pH) sono stati ampiamente studiati come nuovi tipi di dispositivi intelligenti morbide per la consegna della droga. Idrogel MicroScale sono stati ampiamente utilizzati come piattaforma di consegna della droga, nel senso che conferiscono profili di rilascio di droga controllabili e sostenibili, nonché chimiche sintonizzabile e le proprietà meccaniche 1-3. In particolare, i microgel colloidali presentano molti vantaggi come veicolo di somministrazione di farmaci per la loro rapida risposta a stimoli esterni e adatto iniettabilità al tessuto locale in una maniera minimamente invasiva 4. Il poli (N-isopropilacrilammide) (pNIPAM) o suoi copolimeri sono state ampiamente adottate nella sintesi microgel termo-responsive mediante innesto pNIPAM con / polimeri biocompatibili biodegradabili compresi gelatina, chitosano, acido alginato, o acido ialuronico 5,6, In cui una caratteristica transizione di fase pNIPAM alla sua temperatura critica più bassa soluzione (LCST) può essere utilizzato come un trigger di rilascio del farmaco 7. Abbiamo recentemente dimostrato una fabbricazione di biodegradabile, Microgel termo-sensibile di gelatina a base incorporando poli (N-isopropylacrylamide- co -acrylamide) [p (NIPAM- co -AAm)] catene come un componente minore all'interno di reti di gelatina tridimensionali 8. Il / p (NIPAM- co -AAm) microgel gelatina esibito una deswelling sintonizzabile all'aumento di temperatura, che positivamente correlata al rilascio di albumina sierica bovina (BSA).
Nel corso degli ultimi anni, ci sono stati aumentando gli sforzi per sviluppare una piattaforma di consegna della droga magneticamente sensibile che può innescare il rilascio di farmaco in un 9,10 di moda on-demand. Il principio di base per la sintesi della piattaforma di drug delivery magneticamente sensibile utilizza la caratteristica di nanoparticelle superparamagnetiche (MNPs) per generare calore quando ricevono una alta frequenza campo magnetico alternato (AMF), che innesca un rilascio del farmaco sensibile alla temperatura. Questo promettente per future applicazioni cliniche in che questo sistema può indirizzare in profondità nel tessuto, permette un non-invasivo e telecomandata rilascio del farmaco e può essere combinato con il trattamento di ipertermia e risonanza magnetica sistema di imaging 10-12. Tali piattaforme includono: (1) le particelle MNPs / pNIPAM ibrido MicroGEL 13-15 e (2) ponteggi idrogel macroscopici che incorporano immobilizzato MNPs 16-18. Le piattaforme MicroGel pNIPAM basate dimostrato una transizione risposta finemente accordabile fase del volume agli stimoli magnetotermici. Tuttavia, ancora si basano su tecniche complesse e sofisticate nella fabbricazione e l'uso di polimeri pNIPAM ad alto contenuto può essere potenzialmente citotossici per le cellule 19, che possono limitare le loro applicazioni in vivo. I ponteggi macroscopiche esibiscono un parentely lenta risposta a stimoli esterni e richiedono un trapianto chirurgico invasivo rispetto a microgel colloidali.
L'emulsione acqua-in-olio è stato il metodo standard per la produzione di submillimetrica o gel di dimensioni micrometriche particelle 20. All'interfaccia acqua-olio dell'emulsione, Microgel particelle costituisce una forma sferica dovuta alla minimizzazione dell'energia di superficie della gocciolina di acqua sotto la forza di taglio meccanica. Questo metodo permette la produzione di una grande quantità di goccioline acquose gel sferiche in una semplice procedura di fabbricazione ed è stato adottato con successo per la fabbricazione microgel a base di gelatina per applicazioni drug delivery 21-23.
Qui, vi presentiamo un metodo facile per sintetizzare un magnetothermally reattivo microgel a base di gelatina per l'applicazione somministrazione di farmaci utilizzando il metodo di emulsione acqua in olio. Questo è stato ottenuto incorporando fisicamente MNPs ossido di ferro e p (NIPAM- co -AAm) catene come componente minore all'interno di una rete di gelatina microscala sferica che è covalentemente reticolata da un genipina reticolante di derivazione naturale, in combinazione con un alta frequenza alternata magnetico sistema di applicazione di campo (AMF).
La tecnologia qui descritta illustra un prototipo sull'uso di ibridi nanoparticelle Microgel per magneto-termico innescata rilascio del farmaco. Questo è stato ottenuto intrappolando fisicamente catene MNPs e P (NIPAM- co -AAm) all'interno di una rete di microscala gelatina tridimensionale reticolato per genipina. La piattaforma di campo-responsive magnetico era sufficiente a generare calore all'interno del Microgel in risposta ad una AMF applicata remoto, che a sua volta innescato il rilascio di u…
The authors have nothing to disclose.
Questo studio è stato sostenuto da Innovation Award Farris famiglia e NIH 1R01NR015674-01 di MK. Gli autori ringraziano Josep Nayfach (Qteris, Inc) per la fornitura di un sistema generatore elettromagnetico così come la sua consulenza tecnica. Gli autori ringraziano anche Huan Yan (LCI & Chemical programma interdisciplinare Fisica, Kent State University) per i suoi assistenti tecnici.
Gelatin | Sigma-Aldrich, MO, USA | G2500 | Gelatin type A, porcine skin |
poly(N-isopropylacrylamide-co-acrylamide) | Sigma-Aldrich, MO, USA | 738727 | MW=20,000, LCST=34-38 oC |
Silicon oil | Sigma-Aldrich, MO, USA | 378372 | Viscosity 350 cSt |
Pluoronic L64 | Sigma-Aldrich, MO, USA | 435449 | 100 ppm poly(ethylene glycol)-block-poly(propylene glycol)-block-poly(ethylene glycol) |
genipin | TimTec LLC, DE, USA | ST080860 | Mw = 226.23; |
Magnetic nanoparticles (MNPs) | Micromod Inc, Germany | 79-00-102 | nanomag-D-spio, 100 nm |
TR-BSA | Life Technologies, NY USA | A23017 | Albumin from Bovine Serum (BSA), Texas Red conjugate |