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Bioengineering

Magnetisches Wechselfeld-Responsive Hybrid Gelatine Mikrogele der gezielten Medikamentenapplikation

doi: 10.3791/53680 Published: February 13, 2016
* These authors contributed equally

Summary

Wir präsentieren eine einfache Methode, um eine biologisch abbaubare Gelatine-basierte Wirkstofffreisetzung Plattform herzustellen, die magneto-thermisch anspricht. Dies wurde durch den Einbau von superparamagnetischen Eisenoxidnanopartikel und Poly (N-isopropylacrylamide- co -acrylamid) innerhalb eines kugelförmigen Gelatinemikro Netzwerk von Genipin, System in Verbindung mit einem magnetischen Wechselfeld Anwendung vernetzt erreicht.

Abstract

Magnetisch reagierende Nano / Mikro-engineered Biomaterialien, die eine streng kontrolliert, On-Demand-Arzneimittelabgabe ermöglichen wurden als neue Arten von Smart Soft Geräte für biomedizinische Anwendungen entwickelt. Obwohl eine Reihe von magnetisch ansprechenden Arzneimittelabgabesysteme Wirksamkeiten entweder durch in vitro Nachweis der Konzeptstudien oder in vivo präklinischen Anwendungen gezeigt haben, im klinischen Umfeld ihre Verwendung ist durch ihre unzureichende biologische Abbaubarkeit oder Biokompatibilität noch begrenzt. Darüber hinaus verlassen sich viele der bestehenden Plattformen, auf ausgeklügelte Techniken für ihre Erfindungen. Wir haben kürzlich gezeigt, die Herstellung von biologisch abbaubaren, auf Gelatinebasis thermo-responsive Mikrogel durch physikalisches Poly (N-isopropylacrylamide- co -acrylamid) -Ketten als Nebenkomponente in einem dreidimensionalen Netzwerk Gelatine Einschließen. In dieser Studie stellen wir ein einfaches Verfahren ein biologisch abbaubares Wirkstofffreisetzung Plattform herzustellen, die eine magneto-T ermöglichthermally ausgelöst Wirkstofffreisetzung. Dies wurde durch den Einbau von superparamagnetischen Eisenoxidnanopartikel und thermo-responsive Polymere innerhalb Gelatine basierenden kolloidalen Mikrogele, in Verbindung mit einem magnetischen Wechselfeld Applikationssystem erreicht.

Introduction

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Stimuliresponsive Drug-Delivery-Systeme, die eine streng kontrollierte Medikamentenabgabe als Reaktion auf entweder endogener oder exogener Reize (z. B. Temperatur oder pH-Wert) ermöglicht wurden als neue Arten von Smart Soft Geräte zur Arzneimittelabgabe umfassend untersucht. Microscale Hydrogele sind als Drug-Delivery-Plattform in sehr beschäftigt, dass sie verleihen steuerbar und nachhaltige Arzneimittelfreisetzungsprofile sowie abstimmbaren chemischen und mechanischen Eigenschaften 1-3. Insbesondere zeigen die kolloidalen Mikrogele viele Vorteile als Vehikel zur Arzneimittelabgabe aufgrund ihrer schnellen Reaktionsfähigkeit auf äußere Reize und geeignet Injizierbarkeit zu lokalen Gewebe in einem minimal-invasive Art und Weise 4. Die Poly (N-isopropylacrylamid) (pNIPAM) oder deren Copolymere sind durch Pfropfen pNIPAM mit biologisch abbaubaren / biologisch verträglichen Polymeren, einschließlich Gelatine, Chitosan, Alginat Säure oder Hyaluronsäure bei der Synthese thermo-responsive Mikrogele weithin angenommen wurde 5,6Bei dem eine Phasenübergangscharakteristik pNIPAM an seinem unteren kritischen Lösungstemperatur (LCST) als Auslöser der Arzneimittelfreisetzung 7 verwendet werden. Wir haben kürzlich gezeigt, eine Herstellung von biologisch abbaubaren, auf Gelatinebasis thermo-responsive Mikrogel durch Poly (N-isopropylacrylamide- co -acrylamid) [p (NIPAM- co -AAm)] Ketten als eine Nebenkomponente in dreidimensionale Netzwerke Gelatine 8 enthält. Die Gelatine / p (NIPAM- co -AAm) Mikrogel einen abstimmbaren Entquellung zu Temperaturanstieg zeigten, die zur Freisetzung von Rinderserumalbumin (BSA) positiv korreliert.

Während der letzten Jahre gab es Bemühungen zugenommen eine magnetisch reagierende Drug-Delivery-Plattform zu entwickeln, die die Freisetzung des Arzneimittels in einem On-Demand-Mode 9,10 auslösen können. Das Grundprinzip für die Synthese von magnetisch ansprechenden Arzneimittelabgabeplattform nutzt die Eigenschaft von superparamagnetischen Nanopartikel (MNP) Wärme zu erzeugen, wenn sie eine Hochfrequenz-Wechselmagnetfeld (AMF) erhalten, die eine temperaturempfindliche Wirkstofffreisetzung auslöst. Dies hält Versprechen für zukünftige klinische Anwendungen, da dieses System tief in das Zielgewebe kann, ermöglicht eine nicht-invasive und fernWirkstoffFreisetzung gesteuert und kann mit Hyperthermiebehandlung und Magnetresonanz-Bildgebungssystem 10-12 kombiniert werden. Solche Plattformen sind: (1) MNPs / pNIPAM Hybrid Mikrogelteilchen 13-15 und (2) makroskopischen Hydrogel Gerüste immobilisiert MNPs 16-18 enthält. Die pNIPAM basierte Mikrogel Plattformen zeigte eine fein abstimmbaren Volumenphasenübergangsreaktionsfähigkeit auf magneto-thermische Reize. Allerdings setzen sie noch auf komplexe und anspruchsvolle Techniken bei der Herstellung und der Verwendung von pNIPAM Polymere mit einem hohen Gehalt kann potentiell an Zellen 19 zytotoxisch werden, die ihre in vivo-Anwendungen einschränken. Die makroskopischen Gerüste weisen eine relativlangsame Reaktion ly auf äußere Reize und erfordern eine invasive chirurgische Transplantation im Vergleich zu kolloidalen Mikrogele.

Die Wasser-in-Öl-Emulsion ist die Standardmethode gewesen Submillimeter oder mikrometergroße Gel zu produzieren 20 Teilchen. An der Wasser-Öl-Grenzfläche der Emulsion bildet Mikrogel Teilchen eine Kugelform aufgrund der Minimierung der Oberflächenenergie des Wassertropfens unter mechanischer Scherkraft. Dieses Verfahren erlaubt die Herstellung einer großen Menge an wässriger kugelförmige Gel-Tröpfchen in einem einfachen Herstellungsverfahren und wurde für die Herstellung von Gelatinebasis Mikrogele zur Arzneimittelabgabe-Anwendungen 21-23 erfolgreich angenommen.

Hier präsentieren wir eine einfache Methode, um eine magnetothermally reagiert auf Gelatinebasis Mikrogele für Drug-Delivery-Anwendung zu synthetisieren, indem das Wasser-in-Öl-Emulsionsverfahren verwendet. Dies wurde durch physisch enthalten Eisenoxid MNPs und p (NIPAM- Co erreicht -AAm) -Ketten als Nebenkomponente in einem kugelförmigen Mikro Gelatine Netzwerk, das kovalent durch eine natürlich abgeleitete Vernetzungsmittel Genipin vernetzt ist, in Verbindung mit einem Hochfrequenz-Wechselmagnetfeld (AMF) Anwendungssystem.

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Protocol

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Hinweis: Der Gesamtprozess der Magnetfeld-responsive Gelatine Mikrogele Herstellung ist in 1A dargestellt.

1. Vorbereiten Lösungen und Suspensionen

  1. Vorbereiten eines Vernetzers Genipin (1% w / v) Lösung von 20 mg von Genipin Auflösen in 2 ml phosphatgepufferter Kochsalzlösung (1x PBS; pH 7,4). Vortex die Lösung und in eine 50 ° C-Wasserbad für 2 h bis die Lösung vollständig auflösen.
  2. Bereiten einer Tensidlösung um 20 mg Poly (ethylenglykol) Auflösen -Poly (propylenglykol) -Poly (ethylenglykol) (M w = 2900 Da; bezeichnet als L64) in 200 ml PBS bei einer Konzentration von 100 bis sein ppm.
  3. Vorbereiten eines 15% (w / v) Gelatine-Lösung von 64,5 mg Gelatine in 0,43 ml PBS gelöst wird. Vortex die Lösung und legen Sie es auf Wasserbad bei 37 ° C, bis sie einen Sol-Phase erreicht, wo die Lösung wird fluidischen. Dann, Strudel der Gelatinelösung 2 - 3 mal ten, um sicherzustellen,e Homogenität der Probe.
  4. Herstellung von p (NIPAM- Co -AAm) / MNP-Lösung mit einem Modellarzneistoff (BSA):
    1. Disperse 10,75 mg hydrophiler MNPs in 0,43 ml PBS und dann lösen sich 12,9 mg von p (NIPAM- zusammen -AAm) in dem MNP-Suspension, um die Konzentration von 3% machen (w / v). Die erhöhte Konzentration von p (NIPAM- -AAm CO) kann eine erhöhte Entquellung Verhalten von Mikrogelen zu erreichen verwendet werden.
    2. Verwenden Sie Texas-Rot konjugierten Rinderserumalbumin (TR-BSA; M w ~ 66 kDa) als Modell Droge. Man löst 0,5 mg des TR-BSA in der Mischung von P (NIPAM- zusammen -AAm) / MNPs.
  5. Bereiten Mischungen von Gelatine / p (NIPAM- co -AAm) / MNPs / BSA-Lösung (0,86 ml) durch Zugabe von Gemisch aus p (NIPAM- co -AAm) / MNPs (0,43 ml) in die Gelatine-Lösung (0,43 ml) und dann gründlich sie vortexen eine homogene Mischung zu bilden. Somit werden die Konzentrationen von Polymeren und MNP Hälfte der Anfangskonzentration in der Endmischung.

  1. Gießen Sie 15 ml Silikonöl [Polydimethylsiloxan (Viskosität 350 cSt)] in einen sauberen und sterilen Becher.
  2. Schnell in die vorbereitete wässrige Mischungen von Gelatine / p (NIPAM- co -AAm) / MNPs / BSA-Lösung (0,86 ml) in das Silikonöl und Emulgieren der wässrigen Mischung in der Ölphase um 900 mit einem magnetischen Rührstab gerührt rpm bei 30 o C für 30 min.

3. Gelieren und Transfer von Mikrotröpfchen zu einer wässrigen Lösung

  1. Übertragen der Emulsion (~ 16 ml) von Becherglas in ein 50 ml Röhrchen.
  2. Abkühlen der Röhrchen 10 min bei 4 ° C zum Gelieren der Mikrotröpfchen in der Öl.
  3. Das Rohr wird mit der vorbereiteten L64-Lösung (bei ​​4 ° C) bis zu 50 ml und kräftig schütteln, um das Rohr. Es kann möglich sein, dass ein Teil L64 Tenside innerhalb der Mikrogele wäre.
  4. Zentrifugieren Sie die Röhrchen für 20 Minuten bei 2300 × g bei 4 ° C
  5. Regularly überprüfen auf die Anwesenheit des Pellets von Gelteilchen auf der Seite des Rohres. Wenn die Teilchen nicht zu sehen sind, zentrifugieren für weitere 20 min bei der gleichen Geschwindigkeit und Temperatur. Verfahren sorgfältig Überstand zu entfernen, ohne das Pellet an der Innenwand des Rohres gebildet stören.
  6. Wiederholen Sie die Schritte (3.3) bis (3.5) noch einmal. Jedes Mal, übertragen Sie die Probe in ein neues Röhrchen die Aufnahme eines Öltröpfchen in der Mikrogel-Suspension zu vermeiden. Nach diesem Schritt zu gewährleisten, daß Tenside oder Öltröpfchen in der Probensuspension nicht vorhanden. Jedoch können die wiederholte Trennungsschritte zum Verlust der Ausgangsmaterialien führen.

4. Die kovalente Vernetzung der Mikrogele

  1. 2 ml Genipin Lösung (hergestellt in Abschnitt 1) ​​zu dem Pellet von Gelteilchen und mischen sie gut durch die Lösung verwirbelt.
  2. Schnell überweisen Sie den Schlauch der Suspension im Wasserbad bei 23 ° C eine kovalente Vernetzungsreaktion während einer des zu initiieren(. B. 5 bis 120 min) IRED Vernetzungszeit.
  3. Nach der Vernetzung unverzüglich entfernen übermäßige Vernetzer durch die Genipin Lösung verwerfen, Resuspendieren der Mikrogele in PBS und Zentrifugieren der Röhrchen für 20 Minuten bei 2300 × g (4 ° C). Wenn nötig, vorsichtig auseinander brechen Pellet mit einer Pipettenspitze gebildet. Dieser Waschschritt kann bis zu 3-mal wiederholt werden, wenn die Genipin noch in der Lösung verbleibt.
  4. Überstand verwerfen und Resuspendieren der Mikrogele in PBS in einer gewünschten Dichte (z. B. 5 × 10 6 Mikrogele / ml) durch die Anzahl mit einem Hämocytometer gezählt.
  5. Zur mikroskopischen Beobachtungen, legen Sie das Mikrogel-Suspension in den Raum zwischen einem Objektträger und einem Deckglas und Dichtung die Grenze des Deckglases mit Epoxidharz.

5. Anwendung der magnetischen Wechselfeld für die Auslösung der Arzneimittelfreisetzung

  1. Das Röhrchen mit der gewünschten Konzentration der Mikrogele in wässrigen Mediendie Kammer von Magnetspulen. Falls erforderlich, legen Sie eine faseroptische Temperatursonde in das Rohr Temperaturänderung der Medien während der Anwendung von AMF zu überwachen.
  2. Anwenden hoher Frequenz (> 100 kHz) AMF an einer definierten Feldstärke (> 5 kA / m) und für eine bestimmte Dauer. Nach dem Aufbringen der AMF, Zentrifuge das Probenröhrchen 20 min bei 2.273 × g (4 ° C) und sammle den Überstand die Menge der TR-BSA aus Mikrogel zu den umgebenden Medien freigesetzt zu quantifizieren Spektrophotometrie verwendet wird. Die Anregungs- und Emissionswellenlängen für Texas Rot sind 584 nm und 612 nm.

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Representative Results

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Wenn das Protokoll korrekt durchgeführt wird, sollten die hergestellten Mikrogele zeigen eine gut charakterisierten sphärischen Morphologie und kolloidalen Dispergierbarkeit mit Durchmessern im Bereich zwischen 5 um bis 20 um (1B und C). Entweder fluoreszierenden MNPs oder fluoreszierende BSA kann verwendet werden, um zu bestätigen, ob MNP oder Drogen (BSA in dieser Studie) innerhalb des Mikrogels richtig verkapselt (1D). Die hergestellten Mikrogele kann für bis zu 4 Wochen in der Abwesenheit von enzymatisch abbauenden Mitteln, einschließlich Kollagenase bei 4 ° C stabil und gespeichert werden. Der Einbau von p (NIPAM- co -AAm) in der Gelatine Mikrogel ermöglicht es, eine temperaturabhängige Volumenänderung (2A) aufweisen, in dem die Erhöhung der Temperatur des Mediums von 22 o C bis 42 o C in der Entquellung resultierte Gelatine Mikrogele p (NIPAM- Co -AAm) von ~ 40% enthaltenim Volumen, im Gegensatz zu nur ~ 10% Volumenänderung für Gelatine Mikrogel ohne p (NIPAM- zusammen -AAm) (2B). Das Ausmaß der Entquellung der Gelatine / p (NIPAM- zusammen -AAm) Mikrogele können als Funktionen der Vernetzungsgrad des Gelatinematrix und die Konzentration von p (NIPAM- zusammen -AAm) abgestimmt werden 8.

Wenn MNPs ordnungsgemäß in der Gelatine / p (NIPAM-co-AAM) Mikrogel eingearbeitet sind, sollte das Mikrogel eine Temperaturerhöhung innerhalb des Gels von der Anwendung eines geeigneten AMF erfahren, die auch eine Erhöhung der Lösungstemperatur induzieren kann. In dieser Studie führte die Anwendung einer kurzen Exposition von AMF (10 min) bei einer magnetischen Feldstärke von 20 kA / m in allmählichen Anstieg der Temperatur von 10 o C (20 o C bis 30 o C) in dem Medium ( 2C). Es wird erwartet, daß die tatsächliche Temperaturanstieg innerhalb des Mikrogel wurde be viel höher als die, die in den Medien beobachtet, da die Matrix des Mikrogels Wärmeableitung an die Umgebung behindern. Das Ausmaß der TR-BSA-Freisetzung aus Gelatine / p (NIPAM- Co -AAm) / MNP wurde ~ 35% gemessen, während die TR-BSA-Freisetzung aus Gelatine / MNP Mikrogel ohne p Einbeziehung (NIPAM- -AAm CO) war deutlich niedriger bei ~ 10% (2D). Somit zeigen unsere Ergebnisse, dass die Freisetzung von BSA in Reaktion auf AMF Anwendung durch die Entquellung Gelatine / p (NIPAM- co -AAm) / Mikrogel MNPs, mit der Schrumpfung von p assoziiert induziert wurde (NIPAM- zusammen -AAm) Polymerketten, innerhalb des Mikrogels (Abbildung 3). Da das Ausmaß an Mikrogel Entquellung auf die beiden Ausmaß des Temperaturanstiegs und der Konzentration von p (NIPAM- Co -AAm) 8 proportional ist, zu erhöhen, um eine Strategie entweder Höhe von MNP 24 oder p (NIPAM- Co -AAm) 8 in Schritt 1 im Protokollbereich zu einer erhöhten Freisetzung o führen f BSA bei einer bestimmten Feldstärke und Frequenz des AMF-Anwendung.

Abbildung 1
Abbildung 1. Herstellung von Gelatine Hybrid Mikrogele. (A) Schematische Darstellung der Herstellung von magnetisch reagierende Mikrogele. (B) Phasenkontrastmikroskopische Aufnahme einer kolloidalen Suspension von magneto-responsive Mikrogele enthält superparamagnetische Nanopartikel (MNP) und thermo-responsive p (NIPAM- zusammen -AAm) Ketten. Maßstabsbalken = 50 & mgr; m. (C) Differentialinterferenzkontrast (DIC) Bild von einem einzigen Mikrogel. Maßstabsbalken = 5 um. (D) Fluoreszenzmikroskopische Aufnahme des einzigen Mikrogel Einkapseln TR-BSA. Die Fluoreszenzsignale in dem Bild sind aus TR-BSA. Maßstabsbalken = 5 um.k "> Bitte hier klicken, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Figur 2
Abbildung 2. Thermo-responsive Entquellung Verhalten und BSA Mitteilung von Gelatine Hybrid Mikrogele. (A) Repräsentative DIC Bilder zeigt das Abschwellen von Gelatine / p (NIPAM- Co -AAm) Mikrogel induziert durch Temperaturerhöhung von 22 ° C bis 42 o C. Diese Zahl wurde von Referenz modifiziert [8]. (B) Vergleich der Entquellung Verhältnis (endgültige Volumen / Anfangsvolumen) der reinen Gelatine Mikrogele und die Gelatine Mikrogele Einbettung p (NIPAM- zusammen -AAm) Ketten in Reaktion auf Temperaturerhöhung von 22 ° C bis 42 o C. Diese Zahl wurde von Referenz modifiziert [8]. (C) Änderungen der Umgebungstemperatur in den Medien während der AMF-Anwendung (bei ​​Feldstärke von 20 kA / m und bei frequ renz von 2,1 MHz). (D) Die Freigabe der TR-BSA (%) in Abhängigkeit von AMF (20 kA / m bei 2,1 MHz) Anwendung für 10 min. Das Ausmaß der TR-BSA-Freisetzung aus Mikrogelen wurde durch Messen des Verhältnisses der Fluoreszenzintensität von TR-BSA, in die Medien von Mikrogelen Lösung nach AMF Stimulus, zu den gesamten Fluoreszenzintensität von TR-BSA in microgles vor AMF Stimulus bei 22 o C quantifiziert , ein Spektrophotometer * verwenden. p <0,05 zwischen den Gruppen Bitte klicken Sie hier eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 3
Abbildung 3 eine schematische Darstellung des Potential Mechanismus, durch den Gelatine / p (NIPAM-co-AAM) / MNP Microgel Mitteilungen Drogen in Reaktion auf AMF-Anwendung."_blank"> Bitte hier klicken, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

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Discussion

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Die hier beschriebene Technik veranschaulicht ein Proof of Concept für die Verwendung von Nanopartikel-Mikrogel Hybriden für magneto-thermisch ausgelöste Medikamentenfreisetzung. Dies wurde durch physikalisches Einschließen MNPs und p (NIPAM- co -AAm) Ketten innerhalb einer Mikro dreidimensionalen Netzwerk vernetzt Gelatine durch Genipin erreicht. Das Magnetfeld ansprechenden Plattform war ausreichend Wärme innerhalb des Mikrogels in Antwort auf ein fern angewendet AMF zu erzeugen, was wiederum die Freigabe eines Modellarzneimittels, BSA ausgelöst.

Eine Strategie sowohl MNPs und p (NIPAM- co -AAm) einzubetten scheint zur Erzielung einer gewünschten Arzneimittelfreisetzung aus der Gelatine Mikrogel kritisch zu sein, da das Ausmaß der Freisetzung von BSA Gelatine / MNPs Mikrogel in Abwesenheit von p (NIPAM- co -AAm) war signifikant niedriger als die von Mikrogel enthält p (NIPAM- co -AAm), obwohl das Ausmaß der Temperaturerhöhung auf AMF Anwendung in beiden Arten von Mikrogelen ähnlich waren (2C und 2D). Wir haben gezeigt, dass die Entquellung Verhalten von Gelatine / p (NIPAM- co -AAm) Mikrogel durch die Schrumpfung von p (NIPAM- co -AAm) Polymerketten in Reaktion auf eine Erhöhung der Temperatur induziert wird; Darüber hinaus korreliert die Entquellung Verhalten positiv mit dem Ausmaß der Arzneimittelfreisetzung aus dem Mikrogel 8. Zusammengenommen unterstützt dies, dass die Schrumpfung von p (NIPAM- -AAm CO) aufgrund MNPs Erwärmung die Hauptantriebskraft für die BSA-Freisetzung aus Gelatine / p sein (NIPAM- -AAm CO) / MNP Mikrogele.

Wir bereits berichtet, dass die Anwendung einer Hochfrequenz AMF zu MNPs Erhöhung der Temperatur auf der Oberfläche der MNPs in einer Weise auslösen könnte, die auf die Größe des AMF Festigkeit und Konzentrationen von MNPs 25 proportional ist. Es hat sich AMF Festigkeit von 5 gezeigt - 30 kA / m ist ausreichend, um eine angemessene Erwärmung auf der Oberfläche des MNPs 9,25,26 zu induzieren. Somit ist der Umfang der Arzneimittel relLeichtigkeit von Gelatine / p (NIPAM-co-AAM) / MNPs Mikrogel kann durch geeignetes Ändern von Parametern eingestellt werden, die die Menge an p (NIPAM-co-AAm), Vernetzungszeit, der Menge an MNPs und AMF Parameter (Feld umfassen Intensität, Frequenz und Dauer der Exposition).

In unserem Protokoll magneto-thermisch ansprechende Mikrogele zur Herstellung der kritischste Schritt ist die kovalente Vernetzung der Gelatinegelpartikel in Genipin Lösung. Eine sorgfältige Steuerung der Vernetzungszeit und -temperatur sowie Homogenität der Mikrogel-Suspension in der Lösung Genipin Aufrechterhaltung erforderlich gewünschte Gel Elastizität zu erreichen, die das Mikrogel Empfindlichkeit beeinflussen. Nach der Vernetzung ist die Entfernung von nicht umgesetzten Genipin Moleküle auch ein wichtiger Schritt.

Die Gelatine wurde mit geringe Immunogenität und enzymatisch abbaubaren 8,27 als biokompatibel gezeigt. Das chemische Vernetzungsmittel Genipin, wurde als nicht-toxisch zu sein <sup> 28. So sind unsere Gelatinebasis Drug-Delivery-Plattform Eigenschaften der magnetischen Empfindlichkeit und geeignete biologische Abbaubarkeit aufweisen, können als On-Demand-Arzneistoffträger ein nützliches Werkzeug für das Tissue Engineering Anwendung bieten.

Es sollte jedoch auch angemerkt werden, dass die aktuelle Protokoll Grenzen hat. Zuerst stellten die Mikrogele durch Wasser-in-Öl-Emulsionsverfahren weisen im allgemeinen eine Polydispersität, die Heterogenität der Verkapselung von Wirkstoffen und MNPs unter den Teilchen führen. Mikrofluidik kann eine gute Alternative sein, um diese Einschränkung zu überwinden 29. Zweitens hat die aktuelle Arzneistoffabgabesystem noch eine Einschränkung, die es bei einer Körpertemperatur von 37 ° C durch ein geringes Maß an und Schrumpfen charakteristische bei der Temperatur eingesetzt werden muss, verbunden mit einem relativ niedrigen Wert von LCST (~ 34 ° C) für Poly (co NIPAM- -AAm) polymer in dieser Studie verwendet. Die Verwendung von thermosensitiven Polymer, das eine höhere LCST überwinden können thi aufweisen kanns Ausgabe 30.

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Acknowledgments

Diese Studie wurde von Farris Familie Innovation Award und NIH 1R01NR015674-01 zu MK unterstützt. Die Autoren danken Josep Nayfach (Qteris, Inc.) für ein elektromagnetisches Generatorsystem sowie seine technische Beratung bieten. Die Autoren danken auch Huan Yan (LCI & Chemical Physics interdisziplinäres Programm, Kent State University) für ihre technische Assistenten.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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 °C
Silicone oil Sigma-Aldrich, MO, USA 378372 Viscosity 350 cSt
Pluoronic L64 Sigma-Aldrich, MO, USA 435449 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

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Sung, B., Shaffer, S., Sittek, M., Alboslemy, T., Kim, C., Kim, M. H. Alternating Magnetic Field-Responsive Hybrid Gelatin Microgels for Controlled Drug Release. J. Vis. Exp. (108), e53680, doi:10.3791/53680 (2016).More

Sung, B., Shaffer, S., Sittek, M., Alboslemy, T., Kim, C., Kim, M. H. Alternating Magnetic Field-Responsive Hybrid Gelatin Microgels for Controlled Drug Release. J. Vis. Exp. (108), e53680, doi:10.3791/53680 (2016).

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