Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Bioengineering

급속 하 고, 확장 가능한 어셈블리 및 플래시 Nanoprecipitation 통해 다양 한 합성 Nanocarriers에 생리 활성 단백질의 Immunostimulants 로드

Published: August 11, 2018 doi: 10.3791/57793

Summary

나노 소재 기초 과학 및 변환 응용 프로그램에 대 한 제어 치료 납품의 다양 한 메커니즘을 제공 하지만 그들의 제조를 종종 가장 생물 의학 연구소에서 제공 하는 전문. 여기, 우리가 현재 확장 가능한 제조 및 플래시 nanoprecipitation를 사용 하 여 다양 한 자기 조립된 nanocarriers의 치료 로드에 대 한 프로토콜.

Abstract

나노 치료 및 이미징 응용 프로그램에 대 한 단일 및 결합 된 분자 페이로드의 제어 납품을 사용자 지정 하는 옵션의 넓은 범위를 제공 합니다. 이 증가 한 특이성은 더 높은 힘으로 감소 부작용 및 낮은 복용량을 포함 하 여 중요 한 임상 암시를 가질 수 있습니다. 또한, 위치 타겟팅 및 특정 셀 하위 집합의 제어 변조 수 강화 기본 생물학 현상의 생체 외에서 그리고 vivo에서 조사 하 고 세포의 기능을 조사. 나노 과학, 화학 및 종종 엔지니어링에 필요한 전문 지식을 조작 하 고 그들의 수사를 위해 도구 또는 차량으로 나노를 사용자 지정에서이 분야에 있는 경험 없이 실험실을 금지 하는 불행 하 게도, 그들의 치료 전략입니다. 여기, 우리는 합성 및 손쉬운 형성에 의무가 다양 한 비 독성 블록 공중 합체 시스템의 확장성 어셈블리와 나노 생명 의학 어플리케이션에 대 한 자동차의 로드에 대 한 프로토콜을 제공합니다. 플래시 nanoprecipitation poly(ethylene glycol)-bl에서 다양 한 nanocarriers의 급속 한 제조에 대 한 방법론으로 제시-폴 리 (프로필 렌 황화) 공중 합체. 이러한 프로토콜 실험실 다양 한 지식과 리소스를 쉽게 허용 하 고 reproducibly 그들의 응용 프로그램에 대 한 고급 nanocarrier 전달 시스템을 조작 합니다. 설계 및 플래시 nanoprecipitation를 촉진 하기 위하여 고속 주사기 펌프를 사용 하는 자동화 된 악기의 건설을 처리 하 고는 동질성을 향상 된 하 게 제어할 수 있도록, 크기, 형태 및 polymersome nanocarriers의 로드는 설명.

Introduction

Nanocarriers 작고 고분자 화물, 제어 전송 허용 포함 활성 엔터티 하지 않을 경우, 캡슐화, 높은 분해 또는 vivo에서관리에 대 한 너무 소수 될 것 이다. 정기적으로 조작 nanocarrier 형태학의 폴리머 소포 리 (polymersomes 라고도 함)에 유사한 동시에 친수성 및 소수 성 화물1,2로드 기능을 제공 합니다. 그들의 유망한 장점에도 불구 하 고 polymersomes가 드물다 아직도 임상 응용에 인해, 부분적으로, 그들의 제조에 몇 가지 주요 과제를. 임상 사용을 위해 polymersome 공식 대규모, 살 균, 및 일관 된 일괄 처리에서 만들어질 필요가 있다.

다양 한 기술 diblock 공중 합체, poly(ethylene glycol)-블록등에서 양식 polymersomes를 사용할 수 있습니다-폴 리 (프로필 렌 황화) (페그-bl-조달 청), 용 매 분산3, 박막 재1 를 포함 하는 , 4, 마이크로 5,6, 그리고 직접 수 화7. 용 매 분산 단백질 같은 몇몇 bioactive 페이로드 변성 수 있습니다 유기 용 매 존재 긴 부 화 시간을 포함 한다. 박막 재 팬 들은 종종 요구 수용 monodispersity를 달성 하기 위해 비싸고 시간이 많이 걸리는 압출 기술이 형성된 polymersomes 증가할수록 제어의 정보를 제공 하지 않습니다. 또한, microfluids 및 직접 수 화는 큰 생산 볼륨 최대 규모 어렵다. 다른 nanocarrier 제조 방법의 플래시 nanoprecipitation (FNP) 대규모 및 재현성 정립8,,910을 할 수 있는 능력을 제공 합니다. 연구소는 최근 FNP 다양 한 PEG-bl-조달 청 nanostructure 형태학11, 의 일관 된 형성을 포함 하도록 사용 확장 FNP 이전 솔리드 코어 나노 입자의 정립에 대 한 소유 했다, 그러나 12, polymersomes11 와 bicontinuous 나노12를 포함 하 여. 우리는 발견 FNP 했다 성형 압출, 필요 없이 polymersomes의 단 분산 공식의 수 비 압출 polymersomes 박막 재 및 용 매 분산에 의해 형성 된에 비해 우수한 증가할수록 인덱스 값에 따른 11. 그들의 큰 소수 도메인, Bicontinuous 나노 박막 재 수 FNP12용 매 조건 아래 형성에 불구 하 고에 의해 형성 될 수 없었습니다.

여기,bl-조달 청 diblock 공중 합체 polymersome 형성에 사용 된 말뚝-의 합성에 대 한 자세한 설명을 제공, 한정 된 충돌 제트기 (CIJ) 믹서는 FNP FNP 사용 프로토콜 자체, 및 자동화 된 시스템을 구현 사용자 변화를 줄일 수 있습니다. 충분히 내 무료 공식 사용에서 vivo에서, 및 polymersomes FNP에 의해 형성의 특성에 관하여 대표 데이터를 생산 하는 시스템을 소독 하는 방법에 대 한 정보는 포함 됩니다. 이 정보를 polymersomes 생체 외에서 그리고 vivo에서 작업에 대 한 활용에 관심을 가진 독자 그들의 자신의 살 균, 단 분산 공식 조작 하 수 있을 것입니다. Nanocarrier 공식에 폴리머 합성 전문 경험을 가진 독자 급속 하 게 그들의 현재 배합 기술에 대 한 잠재적인 대안 FNP 사용 하 여 그들의 자신의 폴리머 시스템을 테스트할 수 있게 됩니다. 또한, 여기에 설명 된 프로토콜 nanocarriers 나노기술 실험실 과정에서의 수립을 위한 교육 도구로 사용할 수 있습니다.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Poly(ethylene glycol)-블록의 합성-폴 리 (프로필 렌 황화)-Thiol

  1. Methoxy-poly(ethylene glycol) mesylate 합성 (미네소타: 750) (MeO-말뚝17-Ms, ).
    1. 자석 교 반 600 rpm에서 MeO-말뚝17-오 3 목 둥근 바닥 플라스 크 (RBF) 내에서 100% 톨루엔의 200 ml에서의 10 g을 분해.
    2. 3 목 RBF 자체는 콘덴서에 연결 된 딘-스 탁 장치를 연결, 불활성 가스에서 전체 시스템을 유지 질소 또는 아르곤.
    3. 3 목 RBF는 기름 목욕, 600 rpm에서 교 반 하면서 165 ° c 열에에서 놓습니다.
    4. 추적 물과 공 비 증 류를 사용 하 여 톨루엔의 100 mL를 제거 합니다.
    5. 기름에서 3 목 RBF 제거, 불활성 가스 조건 유지 하면서 딘-스 탁 장치를 분리 하 고 실내 온도에 냉각 허용.
    6. MeO-말뚝17-오 솔루션 600 rpm에서 교 반 하면서 5.6 mL 100 %triethylamine (3 어 금 니 식)과 무수 100% 톨루엔의 300 mL를 추가 합니다.
    7. 3 목 RBF는 얼음 목욕을 이동, 교 반 600 rpm 및 불활성 가스 조건 유지.
    8. 100% 톨루엔 30 mL에 100 %methanesulfonyl 염화 (3 어 금 니 식)의 3.1 mL를 희석, 3 목 RBF 600 rpm에서 교 반 하면서 추가 퍼 널을 통해 천천히 추가.
    9. 불활성 조건 하에서 실내 온도에 600 rpm에서 밤새 저 어.
    10. 규조토 가득한 부 흐 너 깔때기를 통해 필터 솔루션 ( 재료의 표참조) 염 분을 제거 하.
    11. 물 탕 40 ℃, 120 rpm 및 압력 50-100 밀리 바 사이 설정 회전 설정 회전 증발 기를 통해 톨루엔을 제거 합니다.
    12. 다시 제품 100 %dichloromethane (DCM), 200 mL에 녹이 고 규조토와 포장 부 흐 너 깔때기를 통해 필터링 ( 재료의 표참조).
    13. 물 탕 40 ℃, 120 rpm 그리고 450-600 밀리 바 사이 설정 압력에서 회전 설정 회전 증발 기를 통해 DCM을 제거 합니다.
    14. 아껴 서 다시 100 %DCM 제품을 분해 하 고 천천히 얼음 100 %diethyl 에테르의 500 mL에 dropwise (통해 파스퇴르 피 펫) 추가 하 여 제품을 침전 물. 300 rpm에서 감동 유지.
    15. 가만히 따르다 또는 침전 된 제품, MeO-말뚝17에서 diethyl 에테르를 제거 하려면 발음-Mesylate, 그리고 저장소에 진공 desiccator 완전히 건조 하룻밤.
    16. 제품을 즉시 사용 하거나 몇 달 동안-20 ° C에서 비활성 가스에서 저장 합니다.
  2. Methoxy-poly(ethylene glycol) thioacetate (MeO-말뚝17-TA, II) 음성 합성.
    1. MeO-말뚝17-Ms (I) 100% 무수 dimethylformamide (DMF) 3 목 RBF에서의 200 ml의 5 g을 분해, 불활성 가스에서 실 온에서 600 rpm에서 저 어.
    2. 교 반 솔루션을 100% 탄산 (3 어 금 니 식)의 2.5 g을 추가 합니다.
      참고: 탄산 솔루션에 완전히 용 해 하지 것 이다.
    3. 100%의 100 mL에서 100 %thioacetic 산 (3 어 금 니 식)의 1.3 mL를 희석 무수 DMF dropwise 추가 퍼 널을 통해 솔루션에 추가 하 고.
      참고: Thioacetic 산, 불유쾌 한 강한 냄새가 있다. 모든 더럽혀진된 개체 또는 청소 전에 하룻밤 화학 증기 두건에 계속 주의 해야 합니다.
    4. 적극적으로 저 어 실 온에서 하룻밤 (600 이상 rpm).
      참고: 소금 형성 쉽게이 솔루션의 감동을 방해할 수 있습니다. 밤새 감동 유지 하기 위해 주의 해야 합니다.
    5. 규조토 가득한 부 흐 너 깔때기를 통해 필터 솔루션 ( 재료의 표참조).
    6. 60 ° C, 120 rpm, 그리고 5-15 밀리 바 사이 설정 압력에서 회전 설정 물 목욕과 회전 증발 기를 통해 DMF를 제거 합니다.
    7. 제품의 100 %tetrahydrofuran (THF) 100 mL에 녹이 고 레드/오렌지 컬러 불순물을 제거 하는 중립 알 루미나와 함께 포장 하는 열에 추가.
    8. 물 탕 40 ℃, 120 rpm, 200-300 밀리 바 사이 설정 압력에서 회전 설정 회전 증발 기를 통해 THF를 제거 합니다.
    9. 아껴 서 다시 100 %DCM 제품을 분해. 경우는 소금 침전 형성, 6 μ m 기 공 크기 필터 종이 부 흐 너 깔때기를 사용 하 여 통해 필터 솔루션.
    10. 천천히 dropwise 파스퇴르 피 펫을 통해 300 rpm에서 감동 하는 얼음 처럼 차가운 100 %diethyl 에테르의 500 mL를 추가 하 여 제품을 침전. Diethyl 에테르 수 더 냉장-20 ° c는 방 냉장고에 몇 시간 동안 침전 충돌 하지 않는 경우에 할 수 있습니다 4 ° c.에 솔루션에서
    11. 가만히 따르다 또는 침전 된 제품, MeO-PEG17-Thioacetate에서에서 diethyl 에테르를 제거 하려면 발음. 진공 desiccator에 그리고 그 후-20 ° c. 불활성 가스에서 하룻밤 제품 저장
  3. Diblock 공중 합체 poly(ethylene glycol)-블록-poly(propylene sulfide)-thiol 합성 (페그17-bl-조달 청35-SH, III).
    1. MeO-말뚝17-TA (II) 100%의 10 mL에 녹 아르곤, 실내 온도 물 욕조에 400 rpm에서 교 반 하면서 Schlenk 플라스 크 내에서 무수 DMF.
    2. 나트륨 methoxide 메탄올에 (0.5 M 솔루션)의 1.1 어 금 니 eq 수 400 rpm에서 5 분간 저 어 추가 합니다.
    3. 솔루션을 신속 하 게, 100% 프로필 렌 황화의 35 어 금 니 eq를 추가 합니다. 400 rpm에서 10 분간 저 어 수 있습니다.
    4. 100% 빙 초 산의 10 어 금 니 eq를 추가, 400 rpm에서 5 분간 저 어 수 있습니다.
    5. 60 ° C, 120 rpm, 그리고 5-15 밀리 바 사이 설정 압력에서 회전 설정 물 목욕과 회전 증발 기를 통해 DMF를 제거 합니다.
    6. 다시 100 %DCM 아껴 서 제품을 분해, 80 mL 100% 메탄올, 두 50 mL 원뿔 원심 분리기 튜브 사이에 침전.
    7. 4 ° c.에 5 분 동안 7500 x g에서 원심 분리기 원뿔 튜브 멀리 상쾌한 발음
    8. 매장 제품, 못17-bl-조달 청35-SH, 하룻밤 진공 desiccator에 그리고 그 후-20 ° c. 불활성 가스에서

2. 조립 못-bl-조달 청 Nanocarriers Hand-Powered 플래시 Nanoprecipitation를 통해

  1. (선택 사항) 한정 된 충돌 제트 (CIJ) 믹서를 소독.
    1. 생물 안전 캐비닛 (BSC), 내 모든 부분을 하룻밤 0.1 M NaOH 내 분해 믹서 잠수함.
    2. 재어셈블 CIJ 믹서, 고 luer 잠금 주사기를 사용 하 여도 무료 물을 통해 흐름.
    3. 물, 산도 테스트 하 고 중립으로 pH 레지스터까지 통해 물 흐름을 계속 합니다.
  2. 분해 못17-bl-조달 청35-SH 폴리머와 THF (충돌 해결 방법 1)에서 소수 화물.
    1. 말뚝17-bl-조달 청3520 밀리 그램의 무게-쉬 1.5 mL 튜브에.
    2. 소수 성 염료 (예를 들어,DiI, ICG), 추가 약물 (예:rapamycin), 또는 다른 화물.
      참고: 화물 건조, 또는 물 혼합할 수 있는 용 매, 선호 THF에에서 녹아 있을 수 있습니다. 화물 THF 또는 DMF에 용 해 되지 않으면 또 다른 물 혼합할 수 있는 용 매 사용할 수 있습니다, 하지만 아껴 서, 폴리머 용 해 될 것 이다. 로드할 수 있는 화물의 양은 화물 속성에 따라 달라 집니다 (예를 들어, 분자 무게, hydrophobicity, 입체 고려), 자체에 사건-의해-사건을 기준으로11,12탐험 한다.
    3. 100%의 500 µ L 추가 THF 폴리머 및 화물, 적극적으로 분해 하는 소용돌이.
  3. 친수성 화물 수성 버퍼 (충돌 솔루션 2)에 용 해. 이 수성 버퍼 (예를 들면, 인산 염 버퍼 염 분, 순수한 물, )의 500 µ L에서 폴리머 소포 내에서 로드할 수 필요에 따라 친수성 화물을 디졸브.
  4. 저수지에 버퍼를 추가 합니다.
    1. (예를 들어, 20 mL 유리 섬광 유리병) 적절 한 크기의 저수지를 선택 (예: 1 x 버퍼링 인산 염 분)의 수성 버퍼의 2.5 mL를 추가 합니다. 믹서에서 유출 직접 입력 저수지를 CIJ 믹서에서 저수지를 놓습니다.
  5. 별도 1 mL 플라스틱 일회용 주사기를 치는 행위 솔루션을 로드 합니다.
  6. 서로 동시에 nanostructures 및 페이로드와 로드에 대 한 솔루션 충돌
    1. CIJ 믹서 상단에 Luer 잠금 어댑터에 주사기를 삽입 합니다.
    2. 단일 부드럽고 빠른 모션에서와 동일한 힘으로 동시에 두 주사기를 우울 하 게.
      참고: 여러 순차적 impingements를 수행 하는 경우 먼저 빈 저수지에 유출 수집.
    3. (선택 사항) 여러 impingements를 수행 합니다. 두 개의 주사기, 그리고 최대 4 번 더 반복 단계 2.6.1-2.6.2 사이 분할 초기 nanostructure 솔루션.
    4. 2.4.1에 수성 버퍼 가득 저수지에서 유출 수집 하 고 부드럽게 혼합 되도록 저 어.
  7. 언로드된 화물 및 유기 용 매를 제거 합니다.
    1. (옵션 1) 2 버퍼 변경 적어도 24 시간 동안 적절 한 MW 컷오프의 튜브를 사용 하 여 nanocarrier 배합 치는 행위에 사용 되는 같은 수성 버퍼와 저수지, dialyze 이 실 온에서 수행할 수 있습니다.
      참고: MW 컷오프 튜브에 의해 유지 됩니다 Nanocarriers < 100000 kDa과 잠재적으로 높은 차단도에 의해 유지 수 있습니다. 이 옵션 불 임 불 임 버퍼를 사용 하 여 BSC에서 수행 하는 경우 유지 합니다.
    2. (옵션 2) 크기 배제 또는 담/버퍼 교환 열 (예를 들어, Sepharose 6B 열) 수성 버퍼 1 x PBS를 사용 하 여 배합을 필터링 합니다.
      참고:이 옵션 철저 하 게 소독 하는 열과 BSC에서 수행 될 때 불 임을 유지 합니다.
    3. (옵션 3) 진공 건조 하룻밤을 사용 하 여 휘발성 유기 용 매를 제거 합니다.
    4. (4 옵션) 정립 멀리 정화 되 고 unencapsulated 화물의 분자량에 따라 1 시간 15 분 동안 20-60 mL/min 흐름 속도에서 50-100 kDa 필터를 사용 하 여 접선 교류 여과 시스템을 사용 하 여 필터링 (큰 화물 오래 걸릴 것 이다).
  8. (선택 사항) Nanocarrier 배합을 집중 한다.
    1. (옵션 1) 회전 농축 기 시스템을 사용 하 여 집중 (MW와예를 들어, 스핀 열 차단 > 100000), 제조 업체에 의해 설명 된 대로 사용.
      참고: Nanocarriers와 회전 사이 resuspended를 할 수 원하는 볼륨으로 집중 하는 스핀의 수를 요구할 수 있습니다. 스핀 농도 nanocarrier 정립의 무 균을 줄일 수 있습니다.
    2. (옵션 2) 진공 건조를 사용 하 여 볼륨을 줄일 수 있습니다.
      참고: 볼륨 변경 이러한 조건 하에서 제어 하기 어려운 이며 주의 농도 전후 osmolarity를 유지 해야 한다.
  9. 개월 주 4 ° C에서 nanocarriers를 저장 합니다. 짧게 소용돌이 nanocarrier 공식 저장 후 사용 하 여의 사전

3. Nanocarrier 공법의 특성

  1. 적재 효율 측정
    1. 화물 형광 또는 260-450 nm에 밖으로 주어진된 파장에 강하게 흡수, 형광/흡 광도 fluorimeter/분 광 광도 계를 사용 하 여 측정.
      참고: 말뚝-bl-PPS는 260-310 nm에서 강하게 흡수 하 고 polymersome 공식 비슷한 파장에서 흡수 하는 화물의 정량화를 복잡 수 있습니다 310-450 nm에서 흡수.
    2. 화물 260-450 nm 범위 내에서 흡수 하 고 친수성, 정립의 25 μ 1% H2O2 또는 1%의 동일한 볼륨을 추가 하 여 말뚝-bl-조달 청 nanostructures 방해 Triton X-100과 연속적으로 분리 하 고 구별 고성능 액체 크로마토그래피 (HPLC) 수성 호환 크기 제외 열을 사용 하 여 통해 폴리머 흡 광도에서 화물 (예를 들어, Sepharose 6B 열) 11버퍼링 합니다.
    3. 화물 260-450 nm 범위 내에서 흡수 THF 또는 DMF에 녹는 경우 하룻밤 100 μ-80 ° C에서 1.5 mL 플라스틱 튜브에 고정 하 여 배합을 lyophilize. 그런 다음 유리 진공 용기와 장소는 lyophilizer에 튜브를 놓습니다. 동결은 발생 하 고 이후 다시 분리와 HPLC 통해 탐지 전에 DMF 또는 THF 50 μ에 용 해에 대 한 24 시간을 허용 합니다.
  2. 측정 nanocarrier 크기와 형태
    1. 사용 하 여 동적 산란 (DL)11 또는 나노 분석13 추적 nanocarrier 크기를 측정 하.
      참고: Nanocarriers 말뚝17-bl-조달 청35에서 형성-SH 것으로 예상 된다 100-200 nm 사이 평균 직경는 증가할수록와 색인 < 0.3.
    2. Nanocarrier 형태학 극저온 전송 전자 현미경 검사 법 (cryoTEM)14를 사용 하 여 결정 합니다.
      참고: Nanocarriers 말뚝17-bl-조달 청35에서 형성-SH 것으로 예상 된다 명확 하 게 뚜렷한 고분자 막과 크게 구형 폴리머 소포 (polymersomes).
  3. (선택 사항) 도 대 한 공식 테스트
    1. (옵션 1) 사용 하 여 세포 기반 분석 결과 내, 예를 들어, 원시 블루 셀 또는 블루 TLR4 HEK 세포 ( 재료의 표참조)의 존재에 대 한 제조 업체, lipopolysaccharides (LPS)13에 대 한 어느 한 양적 또는 질적 분석 결과에 의해 설명 된 대로 .
    2. (옵션 2) Limulus Amebocyte Lysate (LAL)15 시험 키트를 사용 하 여 제조 업체에 의해 설명 된 대로.

4. FNP 고속 주사기 펌프의 제조

  1. 사용자 지정 기기 부품을 조작.
    참고: 모든 사용자 정의 부품 가공을 위한 3D 모델 보충 자료에 나와 있습니다.
    1. 다층된 악기 섀시 ¾"아크릴 시트에서 기계 그리고 조립 ( 보충 파일 1-5참조).
      참고: 아크릴은 불 쌍 한 내 화학 성. 악기 가혹한 용 매 사용, 금속에서 베이스를 기계를 사용 하는 경우 응용 프로그램에 대 한 적합 한 것으로 간주.
    2. 3D 인쇄 부품 polylactide (PLA) 플라스틱으로 인쇄.
      1. 주사기 추방 (SE) 2 부분 장치 인쇄: 남동 제 1 부-후면 FNP 블록 잡고 캐리지 (그림 5 층, 회색 부분; 보조 파일 6) 그리고 SE 제 2 부-전면 추방 가이드 (그림 5 층, 검은 부분; 보조 파일 7)입니다. 회로도 대 한 보충 파일 2 를 참조 하십시오.
      2. 적외선 센서 지지대 (그림 5I, 블랙 박스; 인쇄 보조 파일 8, 9).
      3. (선택 사항) 듀얼 주사기 플런저 중괄호를 인쇄 합니다.
  2. M5 16 진수 볼트 함께 악기 섀시 레이어를 고정 하 고 기지에 고무 발을 추가 합니다.
  3. Raspbian g n U/리눅스 8.0 (제시) 운영 체제 (리눅스 데비안 기반)와 단일 보드 컴퓨터를 구성 합니다.
    참고: 장비 운영을 위한 소프트웨어는 요청 시 이용 가능. 악기 소프트웨어 소스 코드 요청 시 사용할 수 있습니다. 압축된 파일을 받으면 README 파일에 지정 된 모든 종속성을 다운로드 합니다. 이 소프트웨어는 기본 실행된 매개 변수 (모터 속도, 방향, )을 포함 한 악기 작업을 제어할 수 있도록 하는 간단한 그래픽 사용자 인터페이스를 포함 합니다. 사용자는 기존 소스 코드에 확장 하도록 하 고 그들의 자신의 실험에서 사용할 프로그램 사용자 지정 모듈에 맞게. 모든 소프트웨어는 사용 하 여 파이썬 2.7.12 그리고 현재 파이썬 3와 호환 되지 않습니다. RPi, PicoBorgRev, kivy, 그리고 다중 처리 모듈 활용 됩니다. 추가 정보 파일에는 소프트웨어 배포 라이센스에 대 한 자세한 정보를 포함 되어 있습니다.
  4. 24 V 솔 질 한 DC 모터 (그림 5A) 및 정밀 슬라이드 (4.5"(114.3 밀리미터) 치기, 1.27 m m 나사 리드) (그림 5C)를 설치 합니다.
    참고: 여기에 사용 된 24 V DC 모터는 한 RPM최대, 나최대및 4,252 RPM, 4.83 A의 완전-부하 토크 및 ~0.2 N * m, 각각.
    1. (선택 사항) 저해할 작업 중 진동 모터 밑 패딩을 놓습니다.
      참고: 2-3 m m 두꺼운 고무 패드 악기 자료의 모터 마차 크기에 맞게 잘라 하는 것이 좋습니다.
    2. 악기 자료를 정밀 슬라이드를 탑재 합니다.
      1. 일시적으로 스레드 로드를 제거 합니다.
      2. 2 #8-32 평면 기계 나사를 사용 하 여 슬라이드를 탑재 합니다.
    3. 마운트 DC 모터 나사 빔 커플링 (1-1/4"길이) 6/16" 및 1/4"직경을 사용 하 여 정밀 슬라이드를 한 거죠.
      참고: 악기 기본 레이어를 기계를 사용 하는 아크릴의 두께 따라 shim 모터 및 정밀 슬라이드 샤프트를 필요할 수 있습니다.
  5. 금속 격판덮개 및 L 모양의 코너 중괄호 (그림 5D)에서 추방 플랫폼을 조립. (스레드 로드에 연결 된) 슬라이딩 플랫폼 기본 금속 플랫폼 탑재 #6-32 나사를 사용 하 여. 장착 제한에 관한 자세한 내용은 제조업체에서 제공 하는 정밀 슬라이드 회로도를 참조 하십시오.
  6. 주사기 추방 시스템 설치 프로그램을 조립 한다.
    1. 선형 모션 베개 블록 (장착 플랫폼 + 선형 모션 베어링) M8 크롬 도금 스테인레스 스틸 레일 (병렬 강철 레일 관찰 될 수 있다 쉽게 그림5에서)에 연결 합니다.
    2. 선형 샤프트를 통해 스레드 레일 가이드/지원 및 레일을 잠금. 레일 당 세 가이드를 사용 합니다. 1 및 2 m 4 기계 나사를 사용 하 여 베개 블록에 마운트 SE 부분입니다.
    3. 느슨하게 SE 파트 1 및 2 m 8 16 진수 볼트와 함께. SE 1과 2 부 나선형 압축 스프링 각 볼트를 덮고 보호 되는 두 개의 안으로 향함 나일론 부싱 (참조 그림 5 층) 사이 사이의 공간을 구성 합니다. 이러한 부싱 SE 1 부 및 2 남동 부의 외부에 탑재 합니다.
  7. 와이어 회로 (코어 배선 다이어그램 그림 6 참조)
    1. I2C/SDA, 3.3 V, 모터 컨트롤러에 연결 하 고 GND 핀에 싱글 보드 컴퓨터.
    2. M과 M + 모터 컨트롤러 보드의 블록을 DC 모터 단자를 연결 합니다. 24 V, 2.5 A 전원 공급 장치 (그림 5B) 모터 컨트롤러의 V +와 GND 블록을 연결 (컨트롤러 최종 디자인에서 간단한 전자 제품 상자에 쌌 다입니다, 그림 5 H참조).
    3. 단일 보드 컴퓨터에 해당 핀에 모터 제어 보드의 3V3 및 5V 핀을 연결 합니다. 연결할 모터 컨트롤러의 SDA와 SCL 핀 핀 3과 5 단 하나의 보드 컴퓨터의 각각.
      참고: 명령은 모터 컨트롤러를 통해 단일 보드 컴퓨터에서 DC 모터에 발급 됩니다. 모터 속도 펄스 폭 변조를 통해 모터 단자에서 전압을 조절 하 여 제어 됩니다. 24 V DC 모터를 통해 최대 현재 실행이 설정에서 (완전-부하 전류: 4.83 A) 2.5 A 24 V 전원 공급 장치에 의해 제한 됩니다. 모터 회로 평상시 닫힘 (NC) 비상 정지 (5J 그림)를 통해 유선은 하는 것이 좋습니다. 이렇게 기본적인 비상 셧다운 작업 수 있도록 모터 회로 방해 하는 수단을 제공 합니다.
    4. 연결 전면 및 후면 적외선 근접 센서 (디지털 거리 센서, 그림 5I) RPi GPIO 핀 24, 23, 각각.
      1. 악기 자료에 도관을 통해 경로 센서 배선.
        참고: IR 센서는 비접촉 휴식-빔 2-10 cm의 감지 범위와 모션 센서.
      2. 4.7.4.2 3D 인쇄 적외선 센서 지지대 (그림 5I, 블랙 박스)로 유선된 IR 센서 있고 악기 베이스에 탑재 됩니다. 올바르게 설정 된 경우는 중괄호에, 센서 얼굴 해야 내 다 바깥쪽으로 14 m m x 7 mm에서 여는 중괄호의 직사각형.
        참고: 이러한 센서 중괄호 일시적으로 장착할 수 Velcro 또는 접착제를 사용 하 여 (임시 장착 유용 적절 하 게 조정 하 고 최적화 하는 적외선 센서 배치). 또는, 악기 자료에 작은 가이드 구멍을 시추 하 고 M2 나사와 지지대를 고정 하 여 영구적으로 탑재 합니다.
    5. 5v, GND, 7"터치 스크린 LCD 디스플레이 연결 하 고 단일 보드 컴퓨터의 직렬 인터페이스 (DSI) 핀을 표시 합니다. 7"RPi 및 어셈블리를 표시 LCD 그림 5G에 표시 됩니다.

5. 조작 FNP 맞춤 고속 주사기 펌프를 사용 하 여 통해 Polymersomes

  1. (옵션 1) 자동 실행 모드를 사용 합니다.
    1. 주 메뉴에서 자동 실행 을 선택 합니다. 시스템 모터 자동으로 정밀 슬라이드의 시작 부분에 주사기 추방 플랫폼을 위치를 수 있도록 사용자를 자극할 것 이다. 진행 하기 전에 분명 금속판 뒤에 앞에 경로 인지 확인 합니다.
    2. 섹션 2.5에에서 설명 된 대로 1 mL 플라스틱 주사기 CIJ 믹서의 여성 Luer 커넥터에 마운트 주사기를 로드 합니다. 로드 CIJ 믹서 (주사기 첨부) 후면 퇴 학 캐리지의 직사각형 개통으로 ( 그림 5E참조).
    3. 원하는 모터 속도 설정 (단위: rpm) GUI에서 슬라이더를 사용 하 여 (중요 한 고려 사항에 대 한 아래 참고 참조). 최적의 모터 속도 펌프 특정 설치에 따라 달라 집니다 하지만 여기에 제공 된 CIJ 믹서 채널 차원에 대 한 적어도 1 mL/s 흐름 속도 확인 해야 합니다.
      참고: 설정 유량 동안 다음을 고려 하십시오. 수직 수동 FNP 구성에서 반응 물 퇴 학 ~ 1 mL의 속도로 주사기에서 / s, 그러나 수 높은 변수 때 손에 의하여 몬. 이것은 단순히 흐름 속도는 사용자 주사기 플런저를 이동 하는 속도 의해 제어 되는 주사기 배럴을 통해 이다. 1 mL/s 속도 하지 작은 직경의 노즐에서 출구 유량을 참조. 위의 지정 된 채널 차원, ~ 1 mL/s 난 류 혼합10에 대 한 적절 한 Reynold 수 있도록 유지 되어야 한다. 다른 흐름 율으로 채널 직경은 사나운 조건을 지 원하는 Reynold의 번호를 유지 하기 위해 적절 하 게 조정 사용할 수 있습니다. 높은 정밀 알루미늄 슬라이드 따라 이동 결합 24 V DC 모터를 솔 질 하는 수직 금속 격판덮개에 의해 주사기 plungers 고급입니다. 이 구성에서 최대 총 유량은 (1) 최대 모터 속도 (4,252 rpm)를 포함 하 여 요인의 숫자에 의해 영향을 하 고 정밀 슬라이드 (1.27 m m) 결합 된 모터로의 나사 리드 (2) 모터의 토크 샤프트 (~0.2 N * 전체 l m oad 토크)는 저항으로 유체 항목에서 (3) 백 프레셔 기여 흐름과 CIJ 믹서, 그리고 (4)에서 사용 하는 주사기의 종료을 극복 하는 데 필요한 (사용자는 주사기에 행동 하는 세력의 한다의 주사기를 사용 하 여 적절 한 강도)입니다. 포인트 (2), 흐름을 증가 하는 때에 관한 속도 충분 한 토크는 다시 압력 아래 꾸준히 추방 유지 하면서 모터를 연기 하지 않도록 해야 합니다. 배럴 흐름을 설명 하기 위해 배럴 흐름 속도-속도 전술 시스템 얻을 수, 경우를 고려 어디 FNP 반응 2 1 밀리 주사기에 로드를 사용 하 여 수행 됩니다. 1 mL/s 흐름을 달성 하기 배럴, 모터를 통해 속도 금속 플레이트 1 초에 플런저 길이 (~ 68 m m는 일반적인 1 mL 주사기)에 의해 정의 된 거리를 미리 해야 합니다. 정밀 슬라이드의 1.27 m m 나사 리드, 그것은 따른다 4,252 rpm에서 DC 모터는 최대 플랫폼의 능력을 제공 ~ 90 m m/s (71 계/s * 1.27 m m/회전). 이 배럴 유량 ~1.3 mL/s, 1 mL/s 대상 속도 초과에 해당 합니다.
    4. 악기를 실행 하기 전에 확인 되도록 하는의 경로 시스템 플랫폼은 분명 장애물, 그리고 전면 및 후면 적외선 근접 감지기는 (적외선 센서는 정밀도 슬라이드 근처 작은 블랙 박스 장애물의 명확 터미널; 그림 5I참조). 또한 적절 한 컬렉션 컨테이너에 CIJ 믹서에서 모 세관 배관 출구 라우팅되는지 확인 (예: 유리 비 커, ).
    5. 반응 그리고 CIJ 믹서에 주사기에서 추방, 소프트웨어 인터페이스에서 실행 단추를 누릅니다.
  2. (옵션 2) 사용 하 여 수동 실행된 모드입니다. 위의 자동 실행 모드 지시를 참조 하 고 5.1.5 단계 다음과 같이 변경: 앞으로 버튼 누르면 실행 (즉, 플랫폼에 프레스 이벤트와 모터 발전의 완성을 통해 지속적으로 보도 중지 됩니다-출시 이벤트에 대 한 응답에서).
  3. (옵션 3) 위치 모드; 수동 플랫폼을 사용 하 여 이 모드는 정방향 및 역방향 단추 소프트웨어 인터페이스에 대 한 응답에서 사용자가 낮은 속도 (20% 전력)에서 모터를 실행 하 여 플랫폼을 위치를 수 있습니다.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

여기, 우리는 vivo에서 마우스와 비 인간 영장류 관리11,13안전 nanocarriers 친수성 및 소수 성 화물 적재 능력의 정립에 대 한 간단한 프로토콜을 제시 했습니다. 우리는 또한 우리의 대표 결과, CIJ 믹서에 솔루션의 기계적으로 제어 충돌에 대 한 사용자 지정 악기 제작에 대 한 설명에에서 사용 되는 폴리머의 합성에 대 한 자세한 프로토콜 포함. 못17-bl-조달 청35생산할 수행 합성 단계에 대 한 개요를 제공 하는 그림 1 -SH, diblock 공중 합체 자기 조립 polymersome nanocarriers 사용. 조달 청 못-bl polymersomes 치료제 또는 이미징 에이전트 로드 조립 FNP 프로토콜에 대 한 개요는 그림 2에 diagramed. 폴리머 동적 빛 산란 (DL)에 의해 검증 되 고 저온 수 있는 CIJ 믹서 (회로도에 표시 된 그림 3a에서 원래 설명된 10) 집계 형태로 단 분산 polymersomes 형성에 충돌 했다 전송 전자 현미경 검사 법 (cryoTEM) (그림 3b-3 c). Polymersomes FNP에 의해 형성 된 작은 (그림 3d) 및 후속 impingements와 함께 더 많은 단 분산 (그림 3e) 되 고 친수성 및 소수 성 화물.로 적재 될 수 있습니다 (예를 들어, 한 질 성 염료, 작은 분자 치료제, 단백질 ; 그림 4a)입니다. 위에서 설명한 멸 균 조건 형성 Nanocarriers 원시 블루와 랄도 분석 하 여 자유롭고 다양 한 생체 외에서 그리고 vivo에서 응용 프로그램을 (그림 4b, 데이터 표시 되지 않음)에 따라서 적합도 있습니다.

마지막으로, 우리 디자인 하 고 기계적으로 제어 유량 계기 그리고 CIJ 믹서 (그림 5)에서 솔루션의 결과 충돌 건설. 이 악기의 창조, 필수적 이다로 상용 주사기 펌프 FNP에 필요한 유량을 얻을 수 없습니다. 사용자 지정 수정을 제외한 상용 주사기 펌프는 느리고 꾸준한 방식 액체를 안정적으로 분배 하도록 설계 된 저속 스테퍼 모터의 그들의 사용에 의해 부과 된 속도 제한이 있습니다. 우리의 악기에 반응 추방 상업 주사기 펌프에 느린 스테퍼 모터 보다 정밀 슬라이드 24 V 닦 았 훨씬 더 큰 속도 (4,252 rpm)를 달성할 수 있는 DC 모터의 제어에 의해 제어 됩니다. 단일 보드 컴퓨터에서 실행 하는 사용자 지정 소프트웨어 악기 (그림 6)를 운영 하는 데 사용 됩니다. 2D 도면 부품의 3D 모델 이외에 제공 되었다. 모든 도면과 모델 들은 높은 연구 커뮤니티에 액세스할 수 있도록 FreeCAD (오픈 소스 패라메트릭 3D CAD 모델링 소프트웨어)에서 창조 되었다. 악기를 운영을 위한 소프트웨어 파이썬 2.7.12, nanocarriers (크기, 형태 )의 조화 생산을 보장 하기 위해 사용자 지정 FNP 절차의 급속 한 발전에 대 한 수 있도록 작성 되었습니다. 소프트웨어 악기를 운영에 대 한 요청 시 사용할 수 이루어집니다. 사용자는 소프트웨어 현재 파이썬 3;와 호환 되지 않습니다 주의 해야 그러나,이 미래에 업데이 트를 변경할 수 있습니다. 제어 함으로써 반응 퇴 학 율,이 악기의 손 동작에서 인간의 오류 변수를 제거 합니다.

Figure 1
그림 1입니다. 합성 말뚝17-bl-조달 청36의 합성에 대 한 스키마-SH. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 2
그림 2입니다. Polymersomes 통해 FNP 손을 구동 CIJ 믹서에서의 생산. Polymersomes FNP를 사용 하 여 형성의 다이어그램. 못-bl-PPS 폴리머 함께 소수 화물, 유기 용 매에 용 해 하 고 녹아 친수성 화물 수성 용 매에 대 한 충돌. 신속한 혼합 CIJ 믹서 내에서 발생 하 고 경과 반복 해 서 충돌 하 또는 저수지 수성 용 매에에서 희석을 통해 형성 과정을 완료 허용 수 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 3
그림 3입니다. Polymersomes FNP에 의해 형성 된 특성 (a) 가이 연구에 사용 된 CIJ 믹서의 회로도 디자인. 모든 측정은 밀리미터에 있습니다. polymersomes DL로 측정 된 대로 1과 5 impingements 후 FNP에 의해 형성의 ((b)) 크기 분포. n = 6 공식 샘플의 평균 그래프. (c) 예 cryoTEM 이미지 polymersomes의 형성 후에 CIJ 믹서를 통해 1 및 5 impingements 확장 바 = 100 nm. 직경 (d) 와 증가할수록 polymersomes FNP, DL로 측정에 의해 형성의 (e) 색인. Polymersomes 박막 재 (TF-e)에 의해 형성 하는 비교를 위해, 또는 (TF-네브라스카) 후속 돌출 없이 용 매 분산 (SD)에 의해 형성 했다 또한 측정된, n = 3, 오차 막대를 나타내는 표준 편차. Subfigures (c)-(e) 알 렌 그 외 여러분 의 허가 함께 찍은 11. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 4
그림 4입니다. 효율성과 내 특성화를 로드합니다. (a) 로드 작고 polymersomes, n 내에서 고분자의 효율 = 3, 오차 막대를 나타내는 표준 편차. polymersomes 살 균 FNP에 의해 형성의 (b) 원시 블루 LPS 분석 결과 n = 6, 오차 막대를 나타내는 표준 편차. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 5
그림 5입니다. CIJ 믹서 치는 행위 솔루션의 기계적 제어를 위한 악기. (a) 24 V 닦 았 DC 모터. (b) 전원 공급 장치 (24 V, 2.5 A). (c) 4.5"1.27 m m 나사 리드 (나사 빔 커플링에 의해 모터 샤프트에 연결)와 함께 뇌졸중 정밀 슬라이드. (d) 추방 플랫폼 직사각형 금속 격판덮개에서 건설 하 고 L 자형 중괄호 코너. (e) CIJ 믹서입니다. (f) 추방 마차입니다. (g) 싱글 보드 컴퓨터 및 7"터치 스크린. (h) mMotor 컨트롤 보드 플라스틱 주택 (53 x 35 mm x 83)에 쌌 다. (i) IR 센서 (모션 센서 비접촉 휴식-빔). (j) 비상 정지 버튼 (NC). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 6
그림 6입니다. 코어 배선 다이어그램. 싱글 보드 컴퓨터, 모터 컨트롤러, IR 센서 간의 기본 연결 표시 됩니다. 이 구성 요소는 필수적이 지 않은 LCD 터치 스크린 연결 여기, 표시 되지 않습니다 (사용자는 표준 컴퓨터 모니터를 사용 하 여 마우스 대신 선택할 수 있습니다). 표시 된 구성에서 24 V 모터 전원 공급 장치 및 단일 보드 컴퓨터 전원 공급 장치는 별도 note. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

우리는 polymersomes 말뚝17-bl-조달 청35를 사용 하 여의 급속 한 제조에 대 한 자세한 지침을 제공-SH diblock 공중 합체로. 기공을 polymersomes 친수성이 고 소수 조달 청 블록 분자량의이 비율에서 조립 기본 집계 형태입니다. 여러 번 충돌 하는 경우 그들은 직경 및 일치 후 200 nm 멤브레인 통해 압출 polymersomes 증가할수록 박막 화를 통해 형성. 이 프로토콜은 따라서 단 분산 polymersome nanocarriers의 제조 동안 추가 돌출 단계에 대 한 필요성을 제거합니다. Polymersomes 통해 FNP 형성 친수성 및 소수 성 화물을 로드 하 고 정립 과정11그 분자의 bioactivity를 유지. 추가 프로토콜은 필요할 때, 하도 무료 고 따라서 생화학 및 면역학 분석 실험에 적합 뿐만 아니라 안전 관리 vivo에서 polymersome 공식의 형성 수 있도록 무 균을 보장 설명 . 수동 CIJ 믹서 간단 설정 하는 사용자에 게 사용의 용이성을 제공 하지만 사용자 가변성 때문에 잠재적인 품질 관리 문제를 소개 합니다. 흐름의 일관성을 유지 하려면 우리가 달성 하 고 reproducibly 비교 유량을 유지 하는 악기를 만들 하고자 했다. 중요 한 것은, 위의 채널 크기를 지정 된 상업 주사기 펌프는 충분히 높은 흐름 율을 달성할 수 없다 (~ 1 mL/s) 때문에 낮은 속도 스테퍼 모터 장착 되 고. 이 문제에 대처 하 고 유량을 더 잘 제어할 줄 FNP 위한 고속 주사기 펌프의 제작 설명 했다. 주의 했다 오픈 소스 및 시스템 운영 체제 및 코드 쉽게 사용자 정의 소프트웨어를 활용 합니다.

대체 유량 제어 nanocarrier 배합을 세밀 하 게 조정 가능성이 있으며, 더욱 다양 한 nanocarrier 형태학의 어셈블리를 탐구 하는 기회를 제공 합니다. 레이놀즈 수와 혼합 시간 해당 이전 줬던 FNP9를 통해 형성 된 고체 코어 nanocarriers의 크기에 영향을 하지만 그것은 분명 polymersomes의 형성에 미칠 것 이라고 어떤 영향. 이것은 현재 수 사의 주제 이다, 현재 권장 속도 약 1 mL/s에서 수행 2 mL/s, 대표적인 결과 0.5 되. 더욱, 유량 제어를 증가를 실시간 제어할 주사기 펌프 모터와 리눅스 기반 운영 체제를 대체 필요할 수 있습니다.

유량 조정, 이외에도 다양 한 방법으로이 FNP 프로토콜을 수정할 수 있습니다 제품군의 특정 요구 또는 응용 프로그램에 있다. 고분자의 작은 또는 큰 금액을 사용할 수 있습니다. 1 mg/mL로 낮은 및 높은 100 mg/mL 농도 안정 nanocarriers 형태로 사용 되었습니다. 비록 손 기반 FNP 동안 압력의 일관 된 신청은 1 mL 주사기 당 보다 큰 볼륨에서 더 어렵습니다 치는 행위, 대 한 큰 볼륨을 사용할 수 있습니다. 저수지의 볼륨도 수정할 수 있습니다. 최종 유기: 수성 용 매 비율 1:3, nanocarriers의 불완전 한 형성 될 수 있습니다와 같은 주의 해야 하지 감소 저수지의 볼륨 nanocarriers의 형성을 확인 하지 않고 보다 큰. 집계는 일반적으로 폴리머: 화물의 어 금 니 비율을 증가 하 여 완화 될 수 있다 소수 성 화물의 높은 농도 로드 하려고 할 때 발생할 수 있습니다.

추가 항목 열고 탐사 FNP polymersome 대형 페그-bl넘어 다른 고분자 시스템의 추가 확장을 위한-조달 실제로, 다른 시스템 micelles 솔리드 코어 마약 nanocarriers16,17의 형성에서 이전 사용 되었습니다. 그러나, 그것은 경우 polymersomes 통해 FNP 다른 폴리머 시스템을 사용 하 여의 형성으로 이어질 수 있는 매개 변수 집합을 명확 하지 않다. 탐험에 잠재 변수의 수를 감안할 때, 그것은 전적으로 다른 고분자 polymersomes 또는 다른 부드러운 nanoarchitectures 통해 FNP 유량, 온도, 용 매 선택 조정 실험 매개 변수, 형성할 수 있다 가능 하 고 폴리머 농도입니다.

로 모든 배합 기술로 제한이 있습니다 FNP 및 제한을 지지할 특정 응용 프로그램을 만들 수 있습니다. 급속 한 혼합 공정 유기와 수성 용 매 해야 혼합할 수 있는, 어떤 걸로 몇 가지 일반적인 용 매 많은 diblock 공중 합체, 예를 들어, dichloromethane 및 클로 프롬의 해산에 대 한 사용의 사용 합니다. 일부 고분자 수 있습니다 따라서 렌더링 FNP와 호환 되지 않는 물 혼합할 수 있는 유기 용 매에 용 해 될 수 없는 경우. 여기에 설명 된 FNP 프로토콜 페이로드 일부 생리 활성 단백질 등 유기 용 매에의 높은 농도에 중요 한의 활동을 줄일 수 있는 수성 용 매에 유기의 1:1 비율을 활용 합니다. 그것은 지적 되어야 bioactivity에 미치는 영향, 단백질에 따라 달라 집니다 우리가 이전 FNP11polymersomes 내 로드 다음 알칼리 성 인산 가수분해 효소의 효소 활동에 최소한의 영향을 발견. 멀티 입구와 동 믹서18 는 이러한 컨텍스트에 대해 CIJ 믹서에 대 한 다양 한 대안을 제공 하 고 수성 용 제, 유기의 비율에 대 한 추가 제어를 제공 하는 더 비싸지만 더 많은 사용자 정의 FNP 플랫폼.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

저자 들은 아무 경쟁 금융 관심사 선언 합니다.

Acknowledgments

우리는 직원 및 계측 노스웨스턴 대학에서 구조 생물학 시설에서 지원 인정 합니다. 상대습도 Lurie 종합 암 센터의 노스웨스턴 대학교와 노스웨스턴 대학교 구조 생물학 시설 지원은 인정 했다. Gatan k 2 직접 전자 검출기는 Searle 자금 시카고 커뮤니티 트러스트에서 지 원하는 시카고 생명 컨소시엄에서 제공 하는 자금으로 구입 했습니다. 우리는 또한 노스웨스턴 대학에서 다음 시설 감사: 켁 학 제 표면 과학 시설, 구조 생물학 시설, 생물 학적 영상 시설, 고급 분자 이미징 센터와는 분석 Bionanotechnology 장비 코어입니다. 이 연구는 국립 과학 재단 교부 금 1453576, 국가 학회 건강 감독의 새로운 혁신 상 1DP2HL132390-01, 재생 Nanomedicine 카 탈 수상 한 2014 맥코믹 카 탈 수상 센터에 의해 지원 되었다. SDA는 NIH predoctoral 생명 공학 교육 그랜트 T32GM008449에 의해 부분에서 지원 했다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
CanaKit Raspberry Pi 3 Ultimate Starter Kit - 32 GB Edition CanaKit UPC 682710991511
Linear Bearing Platform (Small) - 8mm Diameter Adafruit 1179
Linear Motion 8 mm Shaft, 330 mm Length, Chrome Plated, Case Hardened, Metric VXB kit11868
Linear Rail Shaft Guide/Support - 8 mm Diameter Adafruit 1182
Manual-Position Precision Slide 4.5" Stroke, 15 lb load capacity McMaster-Carr 5236A16
MTPM-P10-1JK43 Iron Horse DC motor Iron Horse MTPM-P10-1JK43
Official Raspberry Pi Foundation 7" Touchscreen LCD Display Raspberry Pi B0153R2A9I (ASIN)
PicoBorg Reverse - Advanced motor control for Raspberry Pi PiBorg BURN-0011
Pololu Carrier with Sharp GP2Y0D810Z0F Digital Distance Sensor 10cm Pololu 1134
Ruland PSR16-5-4-A Set Screw Beam Coupling, Polished Aluminum, Inch, 5/16" Bore A Diameter, 1/4" Bore B Diameter, 1" OD, 1-1/4" Length, 44 lb-in Nominal Torque Ruland PSR16-5-4-A
Polyethylene glycol monomethyl ether Sigma Aldrich 202495
Methanesulfonyl chloride Sigma Aldrich 471259
Toluene Sigma Aldrich 179418
Toluene, Anhydrous Sigma Aldrich 244511
Triethylamine Sigma Aldrich T0886
Celite 545 (Diatomaceous Earth) Sigma Aldrich 419931
Dichloromethane Sigma Aldrich 320269
Diethyl ether Sigma Aldrich 296082
N,N-Dimethylformamide, anhydrous Sigma Aldrich 227056
Potassium carbonate Sigma Aldrich 791776
Thioacetic acid Sigma Aldrich T30805
Tetrahydrofuran Sigma Aldrich 360589
Aluminum oxide, neutral, activated, Brockmann I Sigma Aldrich 199974
Sodium methoxide solution, 0.5 M in methanol Sigma Aldrich 403067
Propylene sulfide Sigma Aldrich P53209
Acetic acid Sigma Aldrich A6283
Methanol Sigma Aldrich 320390
Sodium hydroxide solution 1.0 N Sigma Aldrich S2770
Endotoxin-free water GE Healthcare Life Sciences SH30529.01
Paper pH strips Fisher Scientific 13-640-508
Endotoxin-free Dulbecco's PBS Sigma Aldrich TMS-012
Borosilicate glass scintillation vials Fisher Scientific 03-337-4
1 mL all-plastic syringe Thermo Scientific S75101
Sepharose CL-6B Sigma Aldrich CL6B200
Liquid chromatography column Sigma Aldrich C4169
CIJ mixer, HDPE Custom
Triton X-100 Sigma Aldrich X100
Hydrogen peroxide solution Sigma Aldrich 216763
HEK-Blue hTLR4 InvivoGen hkb-htlr4
RAW-Blue Cells InvivoGen raw-sp
QUANTI-Blue InvivoGen rep-qb1
PYROGENT Gel Clot LAL Assays Lonza N183-125

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Stano, A., Scott, E. A., Dane, K. Y., Swartz, M. A., Hubbell, J. A. Tunable T cell immunity towards a protein antigen using polymersomes vs. solid-core nanoparticles. Biomaterials. 34 (17), 4339-4346 (2013).
  2. Discher, B. M., et al. Polymersomes: tough vesicles made from diblock copolymers. Science. 284 (5417), 1143-1146 (1999).
  3. Vasdekis, A. E., Scott, E. A., O'Neil, C. P., Psaltis, D., Hubbell, J. A. Precision intracellular delivery based on optofluidic polymersome rupture. ACS Nano. 6 (9), 7850-7857 (2012).
  4. Yi, S., et al. Tailoring Nanostructure Morphology for Enhanced Targeting of Dendritic Cells in Atherosclerosis. ACS Nano. 10 (12), 11290-11303 (2016).
  5. Shum, H. C., Kim, J. W., Weitz, D. A. Microfluidic fabrication of monodisperse biocompatible and biodegradable polymersomes with controlled permeability. Journal of the American Chemical Society. 130 (29), 9543-9549 (2008).
  6. Pessi, J., et al. Microfluidics-assisted engineering of polymeric microcapsules with high encapsulation efficiency for protein drug delivery. International Journal of Pharmaceutics. 472 (1-2), 82-87 (2014).
  7. O'Neil, C. P., Suzuki, T., Demurtas, D., Finka, A., Hubbell, J. A. A novel method for the encapsulation of biomolecules into polymersomes via direct hydration. Langmuir. 25 (16), 9025-9029 (2009).
  8. Saad, W. S., Prud'homme, R. K. Principles of nanoparticle formation by flash nanoprecipitation. Nano Today. 11 (2), 212-227 (2016).
  9. Johnson, B. K., Prud'homme, R. K. Mechanism for rapid self-assembly of block copolymer nanoparticles. Physical Review Letters. 91 (11), 118302 (2003).
  10. Han, J., et al. A simple confined impingement jets mixer for flash nanoprecipitation. Journal of Pharmaceutical Sciences. 101 (10), 4018-4023 (2012).
  11. Allen, S., Osorio, O., Liu, Y. G., Scott, E. Facile assembly and loading of theranostic polymersomes via multi-impingement flash nanoprecipitation. Journal of Controlled Release. 262, 91-103 (2017).
  12. Bobbala, S., Allen, S. D., Scott, E. A. Flash nanoprecipitation permits versatile assembly and loading of polymeric bicontinuous cubic nanospheres. Nanoscale. 10 (11), 5078-5088 (2018).
  13. Allen, S. D., et al. Polymersomes scalably fabricated via flash nanoprecipitation are non-toxic in non-human primates and associate with leukocytes in the spleen and kidney following intravenous administration. Nano Research. , (2018).
  14. Karabin, N. B., et al. Sustained micellar delivery via inducible transitions in nanostructure morphology. Nature Communications. 9 (1), 624 (2018).
  15. Mascoli, C. C., Weary, M. E. Limulus amebocyte lysate (LAL) test for detecting pyrogens in parenteral injectable products and medical devices: advantages to manufacturers and regulatory officials. Journal of the Parenteral Drug Association. 33 (2), 81-95 (1979).
  16. Pustulka, K. M., et al. Flash nanoprecipitation: particle structure and stability. Molecular Pharmaceutics. 10 (11), 4367-4377 (2013).
  17. Tang, C., Amin, D., Messersmith, P. B., Anthony, J. E., Prud'homme, R. K. Polymer directed self-assembly of pH-responsive antioxidant nanoparticles. Langmuir. 31 (12), 3612-3620 (2015).
  18. Gindy, M. E., Panagiotopoulos, A. Z., Prud'homme, R. K. Composite block copolymer stabilized nanoparticles: simultaneous encapsulation of organic actives and inorganic nanostructures. Langmuir. 24 (1), 83-90 (2008).

Tags

생명 공학 문제 138 접한 nanocarrier 소재 제어 납품 자기 조립 플래시 nanoprecipitation 제조 고분자 블록 공중 합체
급속 하 고, 확장 가능한 어셈블리 및 플래시 Nanoprecipitation 통해 다양 한 합성 Nanocarriers에 생리 활성 단백질의 Immunostimulants 로드
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Allen, S., Vincent, M., Scott, E.More

Allen, S., Vincent, M., Scott, E. Rapid, Scalable Assembly and Loading of Bioactive Proteins and Immunostimulants into Diverse Synthetic Nanocarriers Via Flash Nanoprecipitation. J. Vis. Exp. (138), e57793, doi:10.3791/57793 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter