Name: Magnetische en thermische gevoelige poly ( N -isopropylacrylamide) -gebaseerde Microgels voor magnetisch uitgezette gecontroleerde vrijgave (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-07-04T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 39 s
Description: Leer de synthese van magnetische en thermogevoelige microgels op basis van poly(N-isopropylacrylamide) voor gecontroleerde afgifte van hydrofobe geneesmiddelen zoals curcumine. Deze methode maakt magnetisch getriggerde vrijlating mogelijk.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit werk werd financieel ondersteund door het Ministerie van Wetenschap en Technologie van Taiwan (MOST 104-2221-E-131-010, MOST 105-2622-E-131-001-CC2), en gedeeltelijk ondersteund door het Instituut voor Atomaire en Moleculaire Wetenschappen, Academia Sinica.

1. Synthese van oppervlakte gemodificeerde, waterdispergeerbare, magnetische nanodeeltjes, Fe3O4 en Fe3O4-NH2 <ol><li> Voeg 14,02 g FeCl3, 8,6 g FeCl2 · 4H20 en 250 ml water toe aan een 500 ml beker. </li><li> Verbind de rotor en de regelaar om het mechanische roeren op te zetten. Meng de oplossing bij 300 rpm gedurende 30 minuten bij kamertemperatuur (RT). </li><li> Voeg 25 ml ammoniumhydroxide (33%) in de oplossing bij kamertemperatuur en blijf 30 minuten roeren (300 rpm). Houd de beker open. VOORZICHTIG: Ammoniumhydroxide kan neusirritatie veroorzaken bij inademing. Deze stap moet uitgevoerd worden in een geschikte afzuigkap. </li><li> Om de magnetische ijzeroxiden (Fe 3 O 4 ) te verzamelen, verwijder de mechanische roer. Zet een magneet onder de beker om de zwarte deeltjes te verzamelen. <ol><li> Nadat de Fe 3 O 4 nanodeeltjes volledig neergeslagen zijn, verwijder de supernatant zorgvuldig. Schud de b nietEaker tijdens het gieten van de supernatant om verlies van Fe 3 O 4 te vermijden. </li><li> Verwijder de magneet en voeg 50 ml zoet water toe aan de beker. </li><li> Schud de beker om de Fe 3 O 4 opnieuw te verspreiden. Herhaal stappen 1.4 tot 1.4.2 drie keer om de Fe 3 O 4 te zuiveren. </li></ol></li><li> Na de laatste was overbrengt u alle Fe 3 O 4 (10 g) in een 100 ml glazen fles. Voeg water toe tot het totale volume van de oplossing 100 ml bedraagt. Schud de glazen fles krachtig totdat er geen klontjes zichtbaar zijn. OPMERKING: het protocol kan hier worden onderbroken. De Fe 3 O 4 nanodeeltjes worden bereid. </li><li> Wijzig de Fe3O4 met aminosilaan (Fe3O4 -NH2). <ol><li> Neem de 100 ml oplossing van stap 1.5 en overbrengen in een 1.000 ml beker. Voeg 10 ml ammoniakoplossing, 90 ml water en 900 ml ethanol toe aan de beker. </li><li> Gebruik een magnetische roerbalk om de oplossing op te mengen300 rpm. Voeg 500 μl (3-aminopropyl) triethoxysilaan (APTES) druppelsgewijs bij de beker bij RT en roer nog 12 uur. </li></ol></li><li> Reinig en verzamel de Fe 3 O 4 -NH 2 zoals beschreven in sectie 1.4. </li><li> Re-disperse 1 g Fe3O4 -NH2 (uit stap 1.7) in een 20 ml glazen fles met 20 ml water. OPMERKING: het protocol kan hier worden onderbroken. De Fe304 -NH2 nanodeeltjes worden bereid. </li></ol> 2. Synthese van organisch-anorganische hybride microgels door thermo-geïnduceerde emulsie <ol><li> Bereiding van Oplossing 1-1 en 1-2 . <ol><li> Voor oplossing 1-1, voeg 0,25 g PNIPAAm, 5 ml Fe3O4-oplossing (uit stap 1.5) en 0,2 g PEI toe aan een 50 ml glazen fles. Voeg 20 ml water toe en gebruik een magnetische roerbar om 30 minuten bij 300 rpm te roeren. </li><li> Voor oplossing 1-2, herhaal stap 2.1.1, maar vervang Fe3O4 als Fe3O-NH2-oplossing (uit stap 1.8). </li></ol></li><li> Om Oplossing 2 op te maken , voeg 0,8 g PEI en 18,2 ml water toe aan een 50 ml glazen fles. Gebruik een waterbad om de oplossing gedurende 30 minuten op te warmen tot 70 ° C. Bereid een tweede fles Oplossing 2 op . </li><li> Bereiding van PNIPAAm / Fe304 . <ol><li> Gebruik een ultrasone celonderbreking aan sonicate (50 w), een magnetische roerbalk om te roeren (300 rpm) en een waterbad om Oplossing 2 (70 ° C) te verhitten. </li><li> Voeg Oplossing 1-1 toe aan de verwarmde oplossing 2 druppelsgewijs met een 3 ml spuit met een snelheid van 1 ml / min. </li><li> Vervolg sonicatie, roer en verwarm bij 70 ° C gedurende 30 minuten. </li><li> Koel de oplossing op RT. Verwijder de oplossing uit de celverstorende stof en het waterbad. </li><li> Verzamel de microgels door de magneet dicht bij de glazen fles te plaatsen. </li><li> Verwijder de supernatant afDe microgels zijn neergeslagen naar de bodem van de glazen fles. </li><li> Voeg nog eens 25 ml water toe aan de glazen fles en verspreid de microgels door vortexing. Deze oplossing is PNIPAAm / Fe3O4. OPMERKING: het protocol kan hier worden onderbroken. </li></ol></li><li> Bereiding van PNIPAAm / Fe304 -NH2 . <ol><li> Gebruik een ultrasone celonderbreking aan sonicate (50 w), een magnetische roerbalk om te roeren (300 rpm) en een waterbad om Oplossing 2 (70 ° C) te verhitten. </li><li> Oplossing 1-2 toevoegen aan de verwarmde oplossing 2 druppelsgewijs met een 3 ml spuit met een snelheid van 1 ml / min. </li><li> Vervolg sonicatie, roer en verwarm bij 70 ° C gedurende 30 minuten. </li><li> Koel de oplossing op RT. Verwijder de oplossing uit de celverstorende stof en het waterbad. </li><li> Verzamel de microgels door de magneet dicht bij de glazen fles te plaatsen. </li><li> Zodra de microgels neerslaan, verwijderDe supernatant </li><li> Voeg nog eens 25 ml water toe aan de glazen fles en verspreid de microgels door vortexing. Deze oplossing is PNIPAAm / Fe304 -NH2. OPMERKING: het protocol kan hier worden onderbroken. </li></ol></li></ol> 3. Bereiding van Curcumine-geladen Microgels (Cur-PNIPAAm / Fe304 -NH2) OPMERKING: Deze stappen moeten in het donker uitgevoerd worden. <ol><li> Voeg 100 mg Cur en 20 ml ethanol toe aan een 20 ml glazen fles. </li><li> Neem 2 ml van de Cur oplossing en overbrengen naar de PNIPAAm / Fe3O4 -NH2 oplossing (stap 2.4.7). Roer bij 400 rpm en RT overnacht. </li><li> Na roeren bij 400 rpm en RT overnachting, gebruik de magneet om PNIPAAm / Fe304 -NH2 te verzamelen zoals beschreven in stappen 2.4.5 en 2.4.6. </li><li> Voeg nog eens 25 ml water toe aan de glazen fles en verspreid de microgels door vortexing. Deze oplossing is C<html> Ur-PNIPAAm / Fe304 -NH2. </li></ol> 4. Magnetisch getroffen Drug Release <ol><li> Breng 10 ml van de Cur-PNIPAAm / Fe3O4-NH2-oplossing over en voeg 2 ml water toe aan een 15 ml centrifugeringsbuis. </li><li> Plaats de centrifugatiebuis in het midden van de spoel om de HFMF 20 aan te brengen . Breng HFMF gedurende 20 minuten op 15 kHz aan. </li><li> Verwijder 0,5 ml van de HFMF oplossing en vervang met verse 0,5 ml water per 2 minuten interval tijdens het aanbrengen van de HFMF. </li><li> Breng de getrokken oplossing over op de 1 ml-cuvette. </li><li> Meet de absorptie van de teruggetrokken oplossing door UV / Vis bij 482 nm 21 . </li><li> Bepaal de concentratie van de vrijgegeven drugs door gebruik te maken van de relatie van absorptie en concentratie van een standaard kalibratiekromme 22 . OPMERKING: De standaard kalibratie relatie is: <html> S / ftp_upload / 55648 / 55648eq1.jpg &quot;/&gt; Waar de correlatiecoëfficiënt 0,9993 is. </li></ol> 5. Karakterisering van de magnetische microgels <ol><li> Thermogravimetrische analysator (TGA) 23 . <ol><li> Meet het gewichtsverlies van PNIPAAm / Fe 3 O 4 en PNIPAAm / Fe 3 O 4 -NH 2 versus temperatuur onder luchtatmosfeer door TGA. <ol><li> Verhit het monster van RT tot 100 ° C en hou gedurende 10 minuten bij deze temperatuur om de vochtigheid te elimineren. Verhit het monster van 100 ° C tot 800 ° C met een snelheid van 10 ° C / min. Weeg de monsters. </li><li> Bepaal het gewichtsverlies tegen de temperatuur van zowel PNIPAAm / Fe3O4 als PNIPAAm / Fe3O4 -NH2. OPMERKING: Het restgewicht is ofwel Fe3O4 of Fe3O4 -NH2, terwijl het verloren gewicht PNIPAAm is. </li></ol></li></ol></li><li> FT-IR&quot;&gt; 24. <ol><li> Droog 10 mg monster met 1 g KBr bij 100 ° C overnacht. </li><li> Druk het mengsel van stap 5.2.1 in pellets zoals beschreven in de volgende stappen (5.2.2.1 - 5.2.2.5): <ol><li> Maal de materialen van stap 5.2.1 in een fijn poeder met een mortel en stamper. </li><li> Plaats het gemonteerde apparaat (mortier en stamper) in de pelletpers. Zet het apparaat in het midden van de pers uit. </li><li> Pomp de pers tot een druk van 20.000 psi is bereikt. Laat de pellet gedurende 5 minuten zitten. LET OP: Richt het apparaat in het midden van de pers, anders komt het monster uit de mortel en veroorzaken schade door blootstelling. </li><li> Verwijder de matrijs die de pellet en de zuiger uit de pers bevat. </li><li> Zet het ondersteboven en pomp de zuiger om de pellet uit te drijven. </li></ol></li><li> Noteer de FT-IR absorptiespectra van monsters door FT-IR bij frequenties variërend van 400 tot 4000 cm -1 </Sup&gt; met een resolutie van 4 cm -1 24 . </li></ol></li><li> Morfologie waarnemingen door TEM 25 . <ol><li> Druppel de monsteroplossing op een koperrooster dat is bedekt met een collodion en droog vervolgens gedurende een nacht bij RT of in een oven van 70 ° C. </li><li> Neem TEM afbeeldingen. OPMERKING: Sterke elektronenbundels kunnen de monsters beschadigen. Daarom dienen TEM beelden zo snel mogelijk te worden genomen. </li></ol></li><li> Waterige dispersie mogelijkheden van polymeren en microgels. <ol><li> Om PNIPAAm oplossing op te maken, voeg 7 mg PNIPAAm en 7 ml water toe aan een 7 ml glazen fles. Gebruik een vortex om de oplossing te mengen tot er geen aggregaten zijn. </li><li> Voor het bereiden van PNIPAAm / Fe304 -NH2 oplossing, overbrengen 0,7 ml PNIPAAm / Fe3O4 -NH2 oplossing (stap 2.4.7) naar een 7 ml glazen fles en voeg 6,3 ml water toe. Gebruik een vortex om de oplossing te mengen tot er geen neerslag is. </li><li> Cur-PNIPAA voorbereidenM / Fe3O4 -NH2 oplossing, overbrengen 0,7 ml Cur-PNIPAAm / Fe304 -NH2 oplossing (stap 3.4) naar een 7 ml glazen fles en voeg 6,3 ml water toe. Gebruik een vortex om de oplossing te mengen tot er geen neerslag is. </li><li> Neem een ​​foto van de oplossingen (stappen 5.4.1 - 5.4.3) met behulp van een digitale camera. </li><li> Leg de oplossingen in een oven en stel de temperatuur op op 70 ° C. Wacht 2 uur tot evenwicht. </li><li> Neem een ​​andere foto van de oplossingen. Om de temperatuur te behouden, neem de foto binnen 1 minuut. Vermijd schudden van de glazen fles omdat dit de neerslagen opnieuw kan verspreiden. </li></ol></li><li> Voor magnetische verzameling microgels plaatst u de sterke magneet dicht bij de Cur-PNIPAAm / Fe 3 O 4 -NH 2 oplossing (stap 5.4.3). Wacht tot de microgels volledig zijn verzameld, neem dan een foto. <ol><li> Verwijder de magneet en vortex de microgel oplossing tot volledig verspreid. Neem een ​​andere foto. &lt;/ Li&gt; </ol></li></ol>

<ol><li>Hennink, W. E., van Nostrum, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+crosslinking+methods+to+design+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Drug+Deliv+Rev%22%5BJournal%5D)">Novel crosslinking methods to design hydrogels.</a> Adv Drug Deliv Rev. 64, 223-236 (2012).</li>
<li>Ma, L., Liu, M., Liu, H., Chen, J., Cui, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+cytotoxicity+and+drug+release+properties+of+pH-+and+temperature-sensitive+core-shell+hydrogel+microspheres%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Pharm%22%5BJournal%5D)">In vitro cytotoxicity and drug release properties of pH- and temperature-sensitive core-shell hydrogel microspheres.</a> Int J Pharm. 385 (1-2), 86-91 (2010).</li>
<li>Dong, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Incorporation+of+Gold+Nanoparticles+Within+Thermoresponsive+Microgel+Particles%3A+Effect+of+Crosslinking+Density%5BTitle%5D)+AND+%22J+Nanosci+Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Incorporation of Gold Nanoparticles Within Thermoresponsive Microgel Particles: Effect of Crosslinking Density.</a> J Nanosci Nanotechnol. 8 (12), 6283-6289 (2008).</li>
<li>Sun, G., Zhang, X. Z., Chu, C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+the+molecular+weight+of+polyethylene+glycol+%28PEG%29+on+the+properties+of+chitosan-PEG-poly%28N-isopropylacrylamide%29+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mater+Sci+Mater+Med%22%5BJournal%5D)">Effect of the molecular weight of polyethylene glycol (PEG) on the properties of chitosan-PEG-poly(N-isopropylacrylamide) hydrogels.</a> J Mater Sci Mater Med. 19 (8), 2865-2872 (2008).</li>
<li>Sun, Y. -M., Yu, C. -W., Liang, H. -C., Chen, J. -P. <a target="_blank" href="http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/01932699908943827">Temperature-Sensitive Latex Particles for Immobilization of α-Amylase.</a> Journal of Dispersion Science and Technology. 20 (3), 907-920 (1999).</li>
<li>Chiang, P. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermosensitive+hydrogel+from+oligopeptide-containing+amphiphilic+block+copolymer%3A+effect+of+peptide+functional+group+on+self-assembly+and+gelation+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Thermosensitive hydrogel from oligopeptide-containing amphiphilic block copolymer: effect of peptide functional group on self-assembly and gelation behavior.</a> Langmuir. 29 (51), 15981-15991 (2013).</li>
<li>Okuzaki, H., Kobayashi, K., Yan, H. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/231706039_Thermo-Responsive_Nanofiber_Mats">Thermo-Responsive Nanofiber Mats.</a> Macromolecules. 42 (16), 5916-5918 (2009).</li>
<li>Singh, N. K., Lee, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+situ+gelling+pH-+and+temperature-sensitive+biodegradable+block+copolymer+hydrogels+for+drug+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22J+Control+Release%22%5BJournal%5D)">In situ gelling pH- and temperature-sensitive biodegradable block copolymer hydrogels for drug delivery.</a> J Control Release. 193, 214-227 (2014).</li>
<li>Strehin, I., Nahas, Z., Arora, K., Nguyen, T., Elisseeff, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+versatile+pH+sensitive+chondroitin+sulfate-PEG+tissue+adhesive+and+hydrogel%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">A versatile pH sensitive chondroitin sulfate-PEG tissue adhesive and hydrogel.</a> Biomaterials. 31 (10), 2788-2797 (2010).</li>
<li>Gil, E., Hudson, S. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/216267753_Stimuli-Reponsive_Polymers_and_Their_Bioconjugates">Stimuli-reponsive polymers and their bioconjugates.</a> Prog Polym Sci. 29 (12), 1173-1222 (2004).</li>
<li>Hubbell, J. A. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/016836599500162X">Hydrogel systems for barriers and local drug delivery in the control of wound healing.</a> J Control Release. 39 (2-3), 305-313 (1996).</li>
<li>Rapoport, N. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079670007000640">Physical stimuli-responsive polymeric micelles for anti-cancer drug delivery.</a> Prog Polym Sci. 32 (8-9), 962-990 (2007).</li>
<li>Heskins, M., Guillet, J. E. <a target="_blank" href="http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/10601326808051910">Solution Properties of Poly(N-isopropylacrylamide).</a> J Polym Sci A Polym Chem. 2 (8-9), 1441-1455 (1968).</li>
<li>Chuang, C. -Y., Don, T. -M., Chiu, W. -Y. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pola.23369/abstract">Synthesis and properties of chitosan-based thermo- and pH-responsive nanoparticles and application in drug release.</a> J Polym Sci A Polym Chem. 47 (11), 2798-2810 (2009).</li>
<li>Lee, C. -F., Lin, C. -C., Chiu, W. -Y. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pola.22887/abstract">Thermosensitive and control release behavior of poly (N-isopropylacrylamide-co-acrylic acid) latex particles.</a> J Polym Sci A Polym Chem. 46 (17), 5734-5741 (2008).</li>
<li>Lee, C. -F., Wen, C. -J., Lin, C. -L., Chiu, W. -Y. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pola.20085/abstract">Morphology and temperature responsiveness-swelling relationship of poly(N-isopropylamide-chitosan) copolymers and their application to drug release.</a> J Polym Sci A Polym Chem. 42 (12), 3029-3037 (2004).</li>
<li>Lin, C. L., Chiu, W. Y., Lee, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+thermoresponsive+core-shell+copolymer+latex+with+potential+use+in+drug+targeting%5BTitle%5D)+AND+%22J+Colloid+Interface+Sci%22%5BJournal%5D)">Preparation of thermoresponsive core-shell copolymer latex with potential use in drug targeting.</a> J Colloid Interface Sci. 290 (2), 397-405 (2005).</li>
<li>Ma, T., et al. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s00396-016-3880-0">A novel method to in situ synthesis of magnetic poly(N-isopropylacrylamide-co-acrylic acid) nanogels.</a> Colloid Polym Sci. 294 (8), 1251-1257 (2016).</li>
<li>Du, G. H., Liu, Z. L., Xia, X., Chu, Q., Zhang, S. M. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s10971-006-7780-5">Characterization and application of Fe3O4/SiO2 nanocomposites.</a> Journal of Sol-Gel Science and Technology. 39 (3), 285-291 (2006).</li>
<li>Moroz, P., Jones, S. K., Gray, B. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetically+mediated+hyperthermia%3A+current+status+and+future+directions%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Hyperthermia%22%5BJournal%5D)">Magnetically mediated hyperthermia: current status and future directions.</a> International Journal of Hyperthermia. 18 (4), 267-284 (2002).</li>
<li>Silva-Buzanello, R. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Validation+of+an+Ultraviolet-visible+%28UV-Vis%29+technique+for+the+quantitative+determination+of+curcumin+in+poly%28l-lactic+acid%29+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Validation of an Ultraviolet-visible (UV-Vis) technique for the quantitative determination of curcumin in poly(l-lactic acid) nanoparticles.</a> Food Chemistry. 172, 99-104 (2015).</li>
<li>Kim, H. J., Jang, Y. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+analysis+of+curcumin+in+turmeric+by+DART-MS%5BTitle%5D)+AND+%22Phytochemical+Analysis%22%5BJournal%5D)">Direct analysis of curcumin in turmeric by DART-MS.</a> Phytochemical Analysis. 20 (5), 372-377 (2009).</li>
<li>Horowitz, H. H., Metzger, G. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ac60203a013">A new analysis of thermogravimetric traces.</a> Analytical Chemistry. 35 (10), 1464-1468 (1963).</li>
<li>Smith, B. C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSmith%2C+BC+%22Fourier+transform+infrared+spectroscopy%22">Fourier transform infrared spectroscopy</a>. , CRC. Boca Raton, FL. (1996).</li>
<li>Williams, D. B., Carter, C. B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWilliams%2C+DB+%22Transmission+Electron+Microscopy%3A+A+Textbook+for+Materials+Science%22">Transmission Electron Microscopy: A Textbook for Materials Science</a>. , Springer. 3-17 (1996).</li>
<li>Xie, Y., Sougrat, R., Nunes, S. P. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/app.41368/abstract">Synthesis and characterization of polystyrene coated iron oxide nanoparticles and asymmetric assemblies by phase inversion.</a> Journal of Applied Polymer Science. 132 (5), (2015).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

De belangrijkste stappen van de bereiding zijn in protocolsectie 2, voor de synthese van de magnetische microgels door thermo-geïnduceerde emulsie. Zoals getoond in Figuur 2 (TEM-beelden) kan de bolvormige structuur van microgels op RT (lager dan de LCST) worden gehandhaafd door de fysieke verknoping die voortvloeit uit de sterke H-binding tussen PNIPAAm (amidegroepen), PEI (aminogroepen) En Fe304 -NH2 (aminogroepen). Op basis van de vergelijking in Figuur 4 zi...

Hydrogels zijn driedimensionaal (3D) polymere netwerken die niet kunnen oplossen, maar kunnen zwellen in waterige oplossingen 1 . De polymere netwerken hebben hydrofiele domeinen (die kunnen worden gehydrateerd om de hydrogelstructuur te verschaffen), en een crosslinked conformatie (die de ineenstorting van het netwerk kan voorkomen). Verschillende methoden zijn onderzocht voor de bereiding van hydrogelen, zoals emulsiepolymerisatie, anionische copolymerisatie, verknoping van naburige polymeerketens en inverse microemulsiepolymerisatie 2 . Fysische en chemische verknoping worden via deze methoden ingevoerd om structurele stabiele hydrogelen 1 , 3 te verkrijgen . Chemische verknoping vereist normaal gesproken de deelname van het verknopingsmiddel, dat de ruggengraat of de zijketen van de polymeren verbindt. In vergelijking met chemische verknoping is fysieke verknoping een betere keuze voor fabr<html> Ijzige hydrogelen door het vermijden van een verknopingsmiddel, aangezien deze middelen vaak giftig zijn voor praktische toepassingen 4 . Verschillende benaderingen zijn onderzocht voor het synthetiseren van fysiek versteekte hydrogelen, zoals kruisverbindingen met ionische interactie, kristallisatie, binding tussen amfifiele blokken of inplanting op de polymeerketens en waterstofbinding 4 , 5 , 6 , 7 . Stimuli-gevoelige polymeren, die conformiteit, chemische of fysieke eigenschappen kunnen veranderen in reactie op verschillende omgevingsomstandigheden ( dwz temperatuur, pH, licht, ionsterkte en magnetisch veld), hebben onlangs aandacht gekregen als een potentieel platform voor systemen met gecontroleerde afgifte , Geneesmiddelafgifte en anti-kankertherapie 8 , 9 ,Xref &quot;&gt; 10 , 11 , 12. Onderzoekers richten zich op thermo-gevoelige polymeren waar de intrinsieke temperatuur gemakkelijk kan worden geregeld. PNIPAAm is een thermisch gevoelig polymeer, dat zowel hydrofiele amidegroepen als hydrofobe isopropylgroepen bevat en een lagere kritische oplossingstemperatuur heeft (LCST) 13. Waterstofbinding tussen amidegroepen en watermoleculen verschaft de dispersie van PNIPAAm in waterige oplossing bij lage temperaturen (onder de LCST), terwijl de waterstofbinding tussen polymeerketens bij hoge temperaturen (boven de LCST) optreedt en water uitsluit Moleculen, zodat het polymeer netwerk instort. In verband met deze unieke eigenschap zijn veel rapporten gepubliceerd voor het bereiden van temperatuurgerichte zelfgemonteerde hydrogelen door de hydrofobe en hydrofiele verhouding van de polymeerketenlengte aan te passen, zoals copolymerisatie, transplantatie of zij- Kettingmodificatie voor farmacieCal platformen 14 , 15 , 16 , 17 . Magnetische materialen zoals ijzer, kobalt en nikkel hebben ook de afgelopen decennia meer aandacht gekregen voor biochemische toepassingen 18 . Van deze kandidaten is ijzeroxide het meest gebruikt vanwege de stabiliteit en de lage toxiciteit. Nano-grootte ijzeroxiden reageren direct op het magnetische veld en gedragen zich als superparamagnetische atomen. Echter, dergelijke kleine deeltjes makkelijk aggregeren; Dit vermindert de oppervlaktetergie, waardoor ze hun dispersie verliezen. Om de waterdispersiteit te verbeteren, worden de transplantaties of bekledingen ter bescherming van de laag algemeen toegepast, niet alleen om elk afzonderlijk deeltje voor stabiliteit te scheiden, maar ook om de reactieplaats 19 verder te functionaliseren. Hier vervaardigen we magnetische PNIPAAm-gebaseerde microGels om te dienen als geneesmiddel dragers voor systemen met gecontroleerde afgifte. Het synthese proces wordt beschreven en getoond in Figuur 1 . In plaats van gecompliceerde copolymerisatie en chemische verknoping werd de nieuwe temperatuur geïnduceerde emulsie van PNIPAAm gevolgd door fysieke verknoping gebruikt voor het verkrijgen van de microgels zonder aanvullende oppervlakteactieve stof of verknopingsmiddelen. Dit vereenvoudigde de synthese en voorkomde ongewenste toxiciteit. Binnen een dergelijk eenvoudig voorbereidingsprotocol bood de as-gesynthetiseerde microgels waterdispersiteit voor zowel de magnetische ijzeroxide-nanodeeltjes als het hydrofobe, anti-kankergeneesmiddel, curcumine. FT-IR, TEM, en beeldvorming leverde bewijs van dispersie en inkapseling voor. Door de embedded Fe 3 O 4 -NH 2 bleek dat de magnetische microgels potentieel zijn om te dienen als micro-apparaten voor geregelde afgifte onder HFMF.

<table><tbody><tr><td>Poly(N-isopropylacrylamide)</td><td>Polyscience, Inc</td><td>21458-10</td><td>Mw ~40.000</td></tr><tr><td>(3-aminopropyl)trimethoxysilaan</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>440140</td><td>> 99 %</td></tr><tr><td>Ijzer(II)chloride tetrahydraat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>44939</td><td>99%</td></tr><tr><td>Ijzer(III)chloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>157740</td><td>97%</td></tr><tr><td>Curcumine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>00280590</td><td></td></tr><tr><td>Ammoniakhydroxide</td><td>Fisher Chemical</td><td>A/3240/PB15</td><td>35%</td></tr><tr><td>Fosfaatbufferoplossing met zout (PBS)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>806552</td><td>pH 7,4, vloeibaar, steriel gefilterd</td></tr><tr><td>Polyethyleenimine (PEI)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P3143</td><td>50 % (w/v) in water</td></tr><tr><td>Hoogfrequent magnetisch veld (HFMF)</td><td>Lantech Industrial Co., Ltd., Taiwan</td><td>LT-15-80</td><td>15 kV, 50&ndash;100 kHz</td></tr><tr><td>Ultraviolet-Zichtbaar Spectrofotometrie</td><td>Thermo Scientific Co.</td><td>Genesys</td><td></td></tr><tr><td>Transmissie-elektronenmicroscopie (TEM)</td><td>JEM-2100</td><td>JEOL</td><td></td></tr><tr><td>Fourier-transformatie infrarood spectroscopie (FTIR)</td><td>PerkinElmer</td><td>Spectrum 100</td><td></td></tr><tr><td>Thermogravimetrische analyzer</td><td>PerkinElmer</td><td>Pyris 1</td><td></td></tr><tr><td>Ultrasonische celdestructor</td><td>Hielscher Ultrasonics</td><td>UP50H</td><td></td></tr></tbody></table>

magnetische en thermische gevoelige poly (<em&gt; n</em&gt; -isopropylacrylamide) -gebaseerde microgels voor magnetisch uitgezette gecontroleerde vrijgave

Magnetic and Thermal-sensitive Poly(N-isopropylacrylamide)-based Microgels for Magnetically Triggered Controlled Release

Magnetisch en thermisch gevoelig poly ( N- isopropylacrylamide) (PNIPAAm) / Fe3O4 -NH2 microgels met het ingekapselde anti-kanker drug curcumin (Cur) werden ontworpen en vervaardigd voor magnetisch geactiveerde afgifte. PNIPAAm-gebaseerde magnetische microgels met een bolvormige structuur werden geproduceerd via een door temperatuur geïnduceerde emulsie gevolgd met fysische verknoping door PNIPAAm, polyethylenimine (PEI) en Fe3O4 -NH2 magnetische nanodeeltjes te mengen. Door hun dispersie werden de Fe3O4NH2 nanodeeltjes ingebed in de polymeermatrix. De aminogroepen die op het Fe3O4 -NH2- en PEI-oppervlak werden blootgesteld, ondersteunen de bolvormige structuur door fysiek verknoping met de amidegroepen van het PNIPAAm. Het hydrofobe anti-kanker drug curcumin kan worden gedispergeerd in water na inkapseling in de microgels. De microgels werden gekenmerktDoor transmissie-elektronenmicroscopie (TEM), Fourier transform-infrarood spectroscopie (FT-IR) en UV-Vis spectrale analyse. Voorts werd magnetisch geactiveerde vrijgave onder een extern hoogfrequent magnetisch veld (HFMF) onderzocht. Een significante &quot;burst release&quot; van curcumin werd waargenomen na het toepassen van de HFMF op de microgels door het magnetische inductieve verhitting (hyperthermie) effect. Dit manuscript beschrijft het magnetisch geactiveerde gecontroleerde afgifte van Cur-PNIPAAm / Fe3O4 -NH2 ingekapseld curcumin, dat mogelijk kan worden toegepast voor tumortherapie.

De schematische voor de synthese van PNIPAAm / PEI / Fe304 -NH2 microgels wordt getoond in Figuur 1 . TGA werd toegepast om de relatieve samenstelling van de organische verbinding tegen de gehele microgel te schatten. Aangezien alleen de organische verbinding PNIPAAm kon worden verbrand, werd de relatieve samenstelling van PNIPAAm en Fe3O4 (of Fe304 -NH2) bepaald en wordt in Tabel 1 getoond. Waarom tonen PNIPAAm / Fe 3 O 4</s...

Dit manuscript beschrijft de bereiding van magnetische en thermische gevoelige microgels via een temperatuur geïnduceerde emulsie zonder chemische reactie. Deze gevoelige microgels werden gesynthetiseerd door poly ( N- isopropylacrylamide) (PNIPAAm), polyethyleenimine (PEI) en Fe304 -NH2 nanodeeltjes te mengen voor het potentiële gebruik in magnetisch en thermisch geactiveerde geneesmiddelafgifte.

Magnetische en thermische gevoelige poly (<em&gt; N</em&gt; -isopropylacrylamide) -gebaseerde Microgels voor magnetisch uitgezette gecontroleerde vrijgave

Magnetically and thermally sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm)/Fe3O4-NH2 microgels with the encapsulated anti-cancer drug curcumin (Cur) were ...

Het algemene doel van deze procedure is om het gedrag van magnetisch en thermisch gevoelige hydrogels beladen met curcumine te onderzoeken vóór en tijdens de magnetisch getriggerde afgifte van curcumine. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen binnen het veld van anticancermedicatie over de inkapseling van hydrofobe anticancermiddelen zoals curcumine voor lokale afgifte aan tumorcellen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat hydrofobe anticancermiddelen worden ingekapseld door een sferische, thermisch geïnduceerde fysieke crosslinking tussen polyethylenime-PNIPAAm en magnetische nanodeeltjes, waardoor gerichte afgifte met hoogfrequente magnetische velden mogelijk wordt.Hoewel deze methode inzicht kan bieden in thermisch geïnduceerde zelfassemblages van PNIPAAm, kan deze ook worden toegepast op andere stoffen, zoals emulsies, polymerisaties of nanodeeltjespreparaten. Om de procedure te starten, brengt u 0,2 gram PEI, 0,25 gram polyNIPAM, vijf milliliter 9,1 gewichtsprocent ijzer(III)oxidenanodeeltjes gedispergeerd in water en 20 milliliter gedeïoniseerd water over in een glazen vial. Gebruik dezelfde roercondities om in een andere vial 0,2 gram PEI, 0,25 gram polyNIPAM, vijf milliliter 4,76 gewichtsprocent aminosilaan-gefunctionaliseerde ijzer(III)oxidenanodeeltjes gedispergeerd in water en 20 milliliter gedeïoniseerd water te combineren.Bereid vervolgens twee batches voor van 0,8 grams PEI en 18,2 milliliters gedeïoniseerd water. Verwarm beide oplossingen 30 minuten lang in een waterbad bij 70 degrees Celsius, onder constant roeren. Begin daarna, terwijl er nog steeds in het waterbad wordt geroerd, één batch te soniceren met een probe-sonicator van 50 watt.Voeg deze batch met een spuit van drie milliliter druppelsgewijs toe aan de suspensie van polyNIPAM en ijzeroxide, met een snelheid van één milliliter per minuut. De toevoeging dient zo langzaam mogelijk te gebeuren om de fysieke cross-linking minimaal te houden. Anders ontstaan er grote magnetische microgels die moeilijk in water te dispergeren zijn.Zet de sonicatie en het roeren van de suspensie voort bij 70 °C gedurende 30 minuten. Laat de suspensie vervolgens afkoelen tot kamertemperatuur. Schakel de sonicator uit en haal de suspensie uit het waterbad.Verwijder de magnetische roerstaf uit de suspensie. Plaats een magneet naast het flaconnetje en wacht tot de magnetische polyNIPAM ijzeroxide-microgels zich onderin het flaconnetje verzamelen. Verwijder vervolgens het supernatant en voeg 25 milliliters gedeïoniseerd water toe aan de microgels.Verwijder de magneet en vortex het mengsel om een dispersie van polyNIPAM ijzeroxide-microgels in water te verkrijgen. Herhaal dit proces met de polyNIPAM aminosilaan-gefunctionaliseerde ijzeroxidesuspensie en de tweede batch van de PEI-oplossing om de overeenkomstige gefunctionaliseerde microgeldispersie te produceren. Los in een met aluminiumfolie omwikkelde vial 100 milligram curcumine op in 20 milliliters ethanol van HPLC-kwaliteit.Voeg twee milliliter van de oplossing toe aan de polyNIPAM aminosilaan-gefunctionaliseerde ijzeroxide-dispersie. Roer het mengsel gedurende de nacht bij kamertemperatuur met een snelheid van 400 RPM. Verwijder vervolgens de roerstaf.Plaats een magneet naast het flaconnetje en wacht tot de met curcumine geladen microgels zich onderin het flaconnetje verzamelen. Vervang het supernatant door 25 milliliters gedeïoniseerd water en dispergeer de microgels door middel van vortexen. Om vervolgens de magnetisch getriggerde curcumine-afgifte te testen, brengt u eerst 10 milliliters van de met curcumine geladen microgeldispersie over in een conische centrifugebuis van 15 milliliter.Voeg twee milliliters gedeïoniseerd water toe aan de buis en vortex deze om de microgels opnieuw te dispergeren. Plaats de buis in het centrum van de spoel van een hoogfrequent magnetisch veld. Pas het magnetische veld toe bij 15 kilohertz gedurende 20 minuten.Breng elke twee minuten 0,5 milliliters van de bovenste laag van de dispersie over naar een cuvette van één milliliter. Vervang elke aliquot door 0,5 milliliters gedeïoniseerd water. Gebruik een thermometer om het water door de dispersie te mengen en om de temperatuur van de dispersie te meten.Meet de absorptie van elk aliquoot bij 482 nanometers. Bereken de concentratie van vrijgekomen curcumine in elk aliquoot aan de hand van een standaardkalibratiecurve. Organisch-anorganische microgels werden geprepareerd uit polyNIPAM en ijzer(III)oxide-nanodeeltjes.Microgels geprepareerd met de 3-aminopropyltriethyloxysilaan ijzeroxide-deeltjes bleken een veel lagere relatieve ijzeroxide-samenstelling te hebben dan niet-gefunctionaliseerde deeltjes, wat suggereert dat de gefunctionaliseerde deeltjes een grotere hoeveelheid polyNIPAM hebben gecrosslinkt dan de niet-gefunctionaliseerde deeltjes. Aminosilaan-gefunctionaliseerde microgels, geladen met curcumine, vertoonden een verhoogde isolatie in vergelijking met hun precursor-microgels, wat suggereert dat de hydrofobe curcumine ten minste gedeeltelijk aanwezig was aan de oppervlakken van de microgels. De inkapseling van curcumine werd bevestigd door de verschijning van karakteristieke absorptiepieken in het FTIR-spectrum van de geladen microgels.De snelheid van de curcuminevrijgave werd geëvalueerd met en zonder blootstelling aan een hoogfrequent magneetveld. De snelheid van de curcuminevrijgave over een periode van 20 minuten was 2,5 keer hoger in aanwezigheid van een hoogfrequent magneetveld. Blootstelling aan het magneetveld verhoogde de temperatuur van de bulkoplossing tot ongeveer 50 °C, waardoor de eigenschappen van de microgel veranderden en curcumine werd uitgesloten.Thermostabiliteitstests toonden aan dat de microgels in water gedispergeerd blijven bij temperaturen tot 70 °C, ondanks aggregatie. Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u hydrofobe kankermedicijnen met een hoge concentratie kunt inkapselen in polyNIPAM-gebaseerde magnetische microgels via temperatuur-geïnduceerde immersie, en hoe u een snelle gerichte afgifte kunt uitvoeren door de manipulatie van hoogfrequente magnetische velden.

magnetic-thermal-sensitive-poly-n-isopropylacrylamide-based-microgels

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Take adhered murine microglial cells in a multiwell plate.Add polyacrylic acid-coated magnetic nanoparticles (MNPs) to the test well, leaving another well untreated as a control.Incubate the cells to allow MNP uptake via endocytosis, enabling their internalization.Wash with buffer to remove unbound MNPs.Add an enzyme solution to detach the cells.Transfer the detached cells to tubes and centrifuge to pellet them.Discard the supernatant, resuspend the pellet in basal media, and transfer the...

Magnetic Hyperthermia-Induced Cell Damage in Murine Microglial Cells

Deze video is een snelle, efficiënte methode om poly (ethyleenglycol) methacrylaat illustreren, waardoor keten polymerisaties en hydrogel synthese. Het zal laten zien hoe je methacrylamide functionaliteiten dezelfde wijze te introduceren in peptiden, detail gemeenschappelijke analytische methoden om functionalisering efficiëntie te beoordelen, suggesties voor het oplossen van problemen en geavanceerde aanpassingen, en tonen typische hydrogel karakterisering technieken.

Microgolven Functionalisering van poly (ethyleenglycol) en On-hars Peptiden voor gebruik in Chain Polymerisaties en Hydrogel Vorming

Dit werk beschrijft de vorming van poly(ethyleenglycol) (PEG) microgels via een fotogepolymeriseerde precipitatiereactie. Het verhogen van het moleculair gewicht van PEG verhoogde de diameter van de microgel en de zwellingsverhouding. Er worden eenvoudige aanpassingen aan de PEG microgel precipitatiereactie onderzocht voor toekomstige toepassingen van microgels als geneesmiddelafgiftesystemen en weefselengineering scafolds.

Kenmerken van neerslag gevormde Polyethyleen Glycol Microgels worden gecontroleerd door Moleculair gewicht van de reactanten

Ons laboratorium heeft DNA verknoopt polyacrylamide hydrogels, een dynamisch hydrogel systeem ontwikkeld om de effecten van modulerende weefsels stijfheid op celfunctie beter te begrijpen. Hier bieden we schema's, beschrijvingen en protocollen om deze hydrogels bereiden.

Bereiding van DNA verknoopt polyacrylamide hydrogels

We presenteren een protocol om Janus microhydrogels te synthetiseren die volledig zijn samengesteld uit hetzelfde basismateriaal, poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm), met een duidelijk gecompartimenteerde structuur op basis van de fasescheiding van een oververzadigde NIPAAm monomeeroplossing. De gesynthetiseerde Janus microhydrogels vertonen unieke eigenschappen zoals anisotrope thermoresponsiviteit en organofiel/hydrofiel laadvermogen.

Synthese van poly (<em&gt; N</em&gt; -isopropylacrylamide) Janus Microhydrogels voor Anisotropisch Thermo-responsiviteit en Organofiele / Hydrofiel Loading Capability

We presenteren een gemakkelijke methode om een ​​biologisch afbreekbare op gelatinebasis geneesmiddelafgifte platform dat magneto-thermisch gevoelige fabriceren. Dit werd bereikt door superparamagnetische ijzeroxide nanodeeltjes en poly (N-isopropylacrylamide- co-acrylamide) in een bolvormig gelatine micro-netwerk verknoopt door genipin, samen met een wisselend magnetisch veld aanbrengsysteem.

Wisselend magneetveld-Responsive Hybrid Gelatine Microgels voor Controlled Drug release

Niet-geroerde precipitatie polymerisatie geeft een snelle, reproduceerbare prototyping aanpak van de synthese van stimuli-gevoelige poly (N -isopropylacrylamide) microgels smalle grootteverdeling. In dit protocol synthese, lichtverstrooiing karakterisering en enkel deeltje fluorescentie volgen van deze microgels in een wide-field microscopie setup worden gedemonstreerd.

Gecontroleerde Synthese en Fluorescentie Tracking of Highly Uniform Poly (<em&gt; N</em&gt; -isopropylacrylamide) Microgels

Protocollen zijn beschreven voor de fabrikatie van afbreekbaar thermoresponsive hydrogels op basis van het hydrazon cross-linking van polymere oligomeren op de schaal van de bulk, microscale, en nanoscale, de laatste voorbereiding van zowel de nanofibers als de gel nanodeeltjes.

Fabriceren van afbreekbaar Thermoresponsive Hydrogels op meerdere lengte schalen via reactieve extrusie, Microfluidics, zelf-assemblage en Electrospinning

Anodische boogontlading is een van de meest praktische en efficiënte methoden om diverse koolstofnanostructuren synthetiseren. Ter verhoging van de boog beheersbaarheid en flexibiliteit, was een niet-uniform magnetisch veld kennis met de een-staps synthese van grootschalige grafeen vlokken en hoogzuivere single-walled carbon nanotubes proces.

Gelijktijdig Synthese van enkelwandige koolstof nanobuisjes en grafeen in een magnetisch-enhanced Arc Plasma

Wordt toegepast op een endovasculaire microkatheter met microcoil tip door laser draaibank lithografie kan bereiken bestuurbare doorbuiging onder magnetische resonantie (MR) leiding die snelheid en efficiëntie van navigatie van bloedvaten kan verbeteren tijdens verschillende endovasculaire procedures.

Magnetisch-Assisted Remote Controlled microkatheter Tip Doorbuiging onder Magnetic Resonance Imaging

Leer de synthese van magnetische en thermogevoelige microgels op basis van poly(N-isopropylacrylamide) voor gecontroleerde afgifte van hydrofobe geneesmiddelen zoals curcumine. Deze methode maakt magnetisch getriggerde vrijlating mogelijk.

Magnetische en thermische gevoelige poly ( N -isopropylacrylamide) -gebaseerde Microgels voor magnetisch uitgezette gecontroleerde vrijgave (Video) | JoVE Journal

Magnetische en thermische gevoelige poly (

Meer video's verkennen