Bu protokolde, doxorubicin yüklü AS1411-g-PEI-g-PEG modifiye altın nanopartiküller üç aşamalı reaksiyonlar yoluyla sentezlenir. Daha sonra doksofobikin yüklenir ve kanser tedavisi için hedef kanser hücrelerine teslim edilir.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Bu protokolde, doxorubicin yüklü AS1411-g-PEI-g-PEG modifiye altın nanopartiküller üç aşamalı reaksiyonlar yoluyla sentezlenir. Daha sonra doksofobikin yüklenir ve kanser tedavisi için hedef kanser hücrelerine teslim edilir.
Sağlıklı hücrelerde ilaç direnci ve toksisite nedeniyle klinik kanser tedavisinde doksofobisin (DOX) kullanımı sınırlanmıştır. Bu protokol, polietilen glikol (PEI-g-PEG) koaloksimer fonksiyonelleştirilmiş altın nanopartiküller (AuNP'ler) ile aşılanmış poli (etileninimin) yüklü aptamer (AS1411) ve DOX ile amid reaksiyonları yoluyla tasarlanmasını açıklar. AS1411 özellikle kanser hücrelerindeki hedefli nükleolin reseptörleri ile bağlanır, böylece DOX sağlıklı hücreler yerine kanser hücrelerini hedefler. İlk olarak, PEG karboksilatlanır, daha sonra 1H NMR analizi ile onaylanan bir PEI-g-PEG koalizör elde etmek için dallı PEI'ye aşılanır. Daha sonra, PEI-g-PEG koalizör kaplı altın nanopartiküller (PEI-g-PEG@AuNPs) sentezlenir ve DOX ve AS1411, reaksiyonlar arasında yavaş yavaş AuNP'lere bağlanır. Hazırlanan AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs çapı ~39,9 nm dir ve nanopartiküllerin su ve hücre ortamında stabil olduğunu gösteren -29,3 mV zeta potansiyeline sahiptir. Hücre sitotoksikliği tahlilleri, yeni tasarlanan DOX yüklü AuNP'lerin kanser hücrelerini (A549) öldürebildiğini göstermektedir. Bu sentez, PEI-g-PEG koalizörlerinin, aptamerlerinin ve DOX'un, sıralı amid reaksiyonları ile elde edilen AuNP'ler üzerindeki hassas düzenini göstermektedir. Bu tür aptamer-PEI-g-PEG fonksiyonelleştirilmiş AuNP'ler kanser tedavisinde hedefe yönelik ilaç teslimatı için umut verici bir platform sağlar.
Dünya çapında en büyük halk sağlığı sorunu olan kanser, düşük kür oranı, yüksek nüks oranı ve yüksek ölüm oranı1,2. Mevcut konvansiyonel kanser karşıtı yöntemler cerrahi, kemoterapi ve radyoterapi3, kemoterapinin klinikteki kanser hastaları için birincil tedavi olduğu4. Klinik olarak kullanılan antikanser ilaçlar esas olarak paclitaxel (PTX)5 ve doxorubicin (DOX)6,7içerir. Bir antineoplastik ilaç olan DOX, kanser sitotoksisitesi ve kanser hücre çoğalmasının inhibisyonu avantajları nedeniyle klinik kemoterapide yaygın olarak uygulanmıştır8,9. Bununla birlikte, DOX kardiyotoksiteye neden olur10,11ve DOX'un kısa yarı ömrü klinikte uygulanmasını kısıtlar12. Bu nedenle, DOX'i yüklemek ve kontrollü bir şekilde hedeflenen bir alana serbest bırakmak için bozulabilir ilaç taşıyıcılarına ihtiyaç vardır.
Nanopartiküller hedefli ilaç dağıtım sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır ve kanser tedavisinde çeşitli avantajlara sahiptir (yani, büyük yüzey-hacim oranı, küçük boyut, çeşitli ilaçları kapsülleme yeteneği ve ayarlanabilir yüzey kimyası vb.) 13,14,15. Özellikle, altın nanopartiküller (AuNP'ler) fototermal kanser tedavisi16,17gibi biyolojik ve biyomedikal uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. AuNP'lerin facile sentezi ve genel yüzey fonksiyonelleştirme gibi benzersiz özellikleri, kanser tedavisinin klinik alanında mükemmel beklentilere sahiptir18. Ayrıca, AuNP'ler ilaç dağıtım stratejilerini tanımlamak, tümörleri teşhis etmek ve birçok çalışmada direnci yenmek için kullanılmıştır19,20.
Buna rağmen, AuNP'lerin, hedefleme ve erişilebilirlik özellikleri gibi gelişmiş geçirgenlik ve tutma (EPR) yoluyla tümör lezyonlarında yüksek lokal salınım yoluyla ilaç direncinin üstesinden gelmek için daha fazla uyarlanması gerekir. Polimer fonksiyonelleştirilmiş AuNP'ler, hidrofobik antikanser ilaçlarının iyileştirilmiş su çözünürlüğü ve uzun sirkülasyon süresi21,22gibi benzersiz avantajlar sergilemiştir. AuNP kaplamaları için polietilen glikol (PEG), polietilenimin (PEI), hyaluronik asit, heparin ve ksantan sakızı gibi çeşitli biyouyumlu polimerler kullanılmıştır. Daha sonra AuNP'lerin stabilitesi ve yükü iyileştirildi23. Özellikle, PEI, birincil, ikincil ve üçüncül aminlerin24'ünbirçok tekrarlayan biriminden oluşan yüksek dallı bir polimerdir. PEI mükemmel çözünürlüğe, düşük viskoziteye ve AuNP'lerde kaplama için uygun olan yüksek derecede işlevselliğe sahiptir.
Öte yandan, anti-kanser ilaçlarının doğrudan kanser hücrelerine daha iyi yükleme verimliliği ve primer ve ileri metastatik tümörlerin tedavisi için daha düşük toksisite ile teslim edilmesi gerekir25. Hedeflenen ligandlar anti-kanser ilaç hedefli doğum sistemleri için büyük bir potansiyele sahiptir26. Hedef molekül bağlama için seçiciliği, özgüllüğü hedefleyen kanser önleyici ilaçlar ve hastalıklı dokularda ilaç zenginleştirmeyi arttırır27. Daha fazla ligand antikorlar, polipeptitler ve küçük moleküller içerir. Diğer ligandlara kıyasla, nükleik asit aptamerleri in vitro olarak sentezlenebilir ve değiştirilmesi kolaydır. AS1411, özellikle kanser hücreleri 28,29,30üzerinde aşırı ifade edilmiş bir hedef nükleer protein reseptörüne bağlanmak için kararlı bir dimerik G-tetramer yapısı oluşturan değiştirilmemişbir 26bp fosfodiester oligonükleotiddir. AS1411 birçok kanser hücresinin çoğalmasını engeller, ancak sağlıklı hücrelerin büyümesini etkilemez31,32. Sonuç olarak, AS1411 ideal bir hedefli ilaç dağıtım sistemi imal etmek için kullanılmıştır.
Bu çalışmada, bir PEI-g-PEG koalolymer amid reaksiyonu ile sentezlenir, daha sonra PEI-g-PEG koalolymer kaplı altın nanopartiküller (PEI-g-PEG@AuNPs) imal edilir. Ayrıca, DOX ve AS1411, Şekil 1'degösterildiği gibi, hazırlanan PEI-g-PEG@AuNPs ardışık olarak bağlanır. Bu ayrıntılı protokol, araştırmacıların DOX ve AS1411 yüklü yeni PEI-g-PEG@AuNPs üretimiyle ilgili ortak tuzakların çoğundan kaçınmalarına yardımcı olmak için tasarlanmıştır.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
DİkKAT: Tüm kimyasalları kullanmadan önce ilgili tüm malzeme güvenliği veri sayfalarına (MSDS) başvurduğunuzdan emin olun. Koalyolimer ve nanopartiküllerin hazırlanmasında kullanılan kimyasalların birçoğu akut olarak toksiktir. Nanopartiküllerin de potansiyel tehlikeleri vardır. Eldivenler, laboratuvar önlüğü, davlumbazlar, tam boy pantolonlar ve yakın kullanımlı ayakkabılar da dahil olmak üzere tüm uygun güvenlik uygulamalarını ve kişisel koruyucu ekipmanları kullandığınızdan emin olun.
1. Çift karboksil polietilen glikol sentezi (CT-PEG)33
2. PEI-g-PEG koalolimer sentezi
3. PEI-g-PEG@AuNPs Sentezi
4. DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs sentezi
5. AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs sentezi
6. Örnek karakterizasyon
7. AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs nanopartiküllerinin CCK-8 tahlilleri
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
1 CT-PEG polimer ve PEI-g-PEG koalolimerlerinin başarılı sentezini doğrulamak için H NMR spektroskopisi kullanılmıştır (Şekil 2). Şekil 2a, δ 'daki metilen proton sinyalinin = 3.61 ppm'de ve δ ' de karboksil proton sinyalinin = 2.57 ppm'de CT-PEG polimerlerinin başarılı sentezini doğruladığını göstermektedir. Şekil 2b, PEG'in δ =2.6 ppm'deki metilen proton sinyalinin ve δ 'daki PEI prot...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
1H NMR spektrumu (Şekil 2) CT-PEG koalolimer ve PEI-g-PEG koalolimerinin başarılı sentezini doğrular. PEG ve PEI'nin moleküler ağırlıkları sırasıyla 1.000 ve 1.200'dir. Ek olarak, EDC/NHS katalitik sistemi, PEI-g-PEG koalolymer'ı amid reaksiyonları yoluyla sentezlemek için kullanılmıştır. PEI-g-PEG koalizatör sentezlemek için PEG ve PEI'nin moleküler ağırlıkları değiştiyse, reaksiyon süresinin ve katalitik sistemin yeniden değerlendirilmesi gerektiği belirtilmelidir. Ayrıca, AuNP'...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.
Bu araştırma Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (31700840) tarafından finanse edildi; Henan Eyaleti'nin Temel Bilimsel Araştırma Projesi (18B430013, 18A150049). Bu araştırma, XYNU'nun Genç Bilginleri için Nanhu Bursiyerleri Programı tarafından desteklendi. Yazarlar, XYNU'daki Yaşam Bilimleri Koleji'nden lisans öğrencisi Zebo Qu'ya yardımcı çalışmaları için teşekkür ediyor. Yazarlar, ekipmanlarının kullanımı için XYNU Analiz ve Test Merkezi'ni kabul etmek isterler.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 4-Dimetilaminopiridin | Macklin | D807273 | |
| A549 hücresi | ATCC CCL-185TM | ||
| AS1411 | BBI Yaşam Bilimleri Şirketi | 5'-d (TTTGGTGGTGGTGGTTGTGTGGTGGGG) FL-AS1411 (florofor etiketli AS1411) | |
| Susuz Tetrahidrofuran (THF) | SinoPharm Chemical Reagent Co., Ltd | ||
| Hücre sayma kiti-8 ( CCK-8) | Sigma Aldrich | 96992-500TESTLER-F | |
| Diklorometan | Geleneksel Çin tıbbı | 80047318 | |
| Dietil eter (Et2O) | SinoPharm Chemical Reagent Co., Ltd | ||
| Dimetil sülfoksit | Macklin | D806645 | |
| Dulbecco'nun modifiye edilmiş Eagle's medium (DMEM) | Sigma Aldrich | ||
| Doksorubisin hidroklorür | Rhawn R017518 | ||
| Eter mutlak | Geleneksel Çin tıbbı | 80059618 | |
| Alanı Emisyon İletim Elektron Mikroskobu | FEI Şirketi | Tecnai G2 F 20 | |
| Altın (III) klorür trihidrat | Rhawn | R016035 | |
| Lazer Parçacık Boyutlu Enstrüman | Malvern Instruments Ltd | ZetasizerNanoZS / Masterszer3000E | |
| Mikroplaka Okuyucu | Moleküler Cihazlar | SpectraMax 190 | |
| N- (3-Dimetilaminopropil) -N'-etilkarbodiimid hidroklorür | Macklin | N808856 | |
| N-Hidroksisüksinimid | Macklin | H6231 | |
| NMR yazılımı | Delta 5.2.1 | ||
| Nükleer Manyetik Rezonans Spektrometresi | JEOL | JNM-ECZ600R/S3 | |
| Menşei 8.5 | OriginLab | ||
| Penisilin | Sigma Aldrich | V900929-100ML | |
| Fosfat tamponlu salin | Sigma Aldrich | P4417-100TAB | |
| Poli (etilen glikol) | Sigma Aldrich | 81188 | BioUltra, ortalama Mn ~ 1000 |
| Poli (etilenim) çözeltisi | Sigma Aldrich | 482595 | ortalama Mn ~ 1200, ağırlıkça %50 H2O |
| Sodyum borhidrür, toz | Acros | C18930 | |
| Streptomisin | Sigma Aldrich | 85886-10ML | |
| Süksinik anhidrit | Geleneksel Çin tıbbı | 30171826 | |
| Tetrahidrofuran | Geleneksel Çin tıbbı | 40058161 | |
| Trietilamin | Geleneksel Çin tıbbı | 80134318 | |
| UV/VIS/NIR Spektrometresi | Lambda950 | Lambda950 | |
| X-ışını Fotoelektron Spektrometresi | Termo Balıkçı Bilimsel | K-ALPHA 0.5EV |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.