π-π 스태킹 상호 작용에 의해 안정화 된 블록 공중 합체 미셀 준비하는 양친 매성 공중 합체의 음이온 중합

Chemistry

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Summary

메 톡시 폴리에틸렌 글리콜 (B 형을 mPEG -PPheGE)의 페닐 글리시 딜 에테르 (PheGE)의 리빙 음이온 중합의 주요 단계를 설명한다. 그 결과 블록 공중 합체 마이셀 (BCM 일)은 생리 학적으로 관련 조건 얻었다에서 사일 동안 독소루비신 14 % (중량 %) 및 약물의 서방로드되었다.

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Le Dévédec, F., Houdaihed, L., Allen, C. Anionic Polymerization of an Amphiphilic Copolymer for Preparation of Block Copolymer Micelles Stabilized by π-π Stacking Interactions. J. Vis. Exp. (116), e54422, doi:10.3791/54422 (2016).

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Abstract

이 연구에서, 페닐기를 가진 코어 - 형성 블록을 포함하는 양친 매성 공중 합체는 메 톡시 폴리에틸렌 글리콜 (B 형을 mPEG -PPheGE)에서 페닐 글리시 딜 에테르 (PheGE)의 리빙 음이온 중합으로 합성 하였다. 공중 합체의 특성은 좁은 분자량 분포 (PDI <1.03) 공개 및 MPEG (122)의 중합의 정도 확인 - B - (PheGE) 15. 공중 합체의 임계 미셀 농도는, 동적 광 산란 및 투과 전자 현미경에 의해 평가 집계 행동 설정된 형광 방법을 사용하여 평가 하였다. 약물 전달 분야에서 사용하기위한 공중 합체의 전위는 시험 관내, 생체 적합성, 로딩, 소수성 항암제 독소루비신 (DOX)의 해제를 포함하는 예비 방식으로 평가 하였다. DOX의 안정 미셀 제형은 14 % (중량 %), effici 약물 로딩까지 약물로드 수준을 제조 하였다용지는> 60 % 생리 학적으로 관련 조건 (산성 및 중성 pH, 알부민의 존재)에서 사일 동안 약물과 서방 (w / w). 높은 약물 부하 수준과 서방은 DOX와 미셀의 코어 형성 블록 사이의 π-π 상호 작용을 안정화에 기여한다.

Introduction

수성 미디어에서, 양친 성 블록 공중 합체는 친수성 쉘 또는 코로나 둘러싸인 소수성 코어로 구성되어 나노 크기의 블록 공중 합체 미셀 (BCM 일)을 형성하도록 조립한다. 미셀 코어는 소수성 약물의 통합을위한 저수지 역할을 할 수 있습니다; 동안은 친수성 코로나 코어와 외부 매질 사이의 인터페이스를 제공한다. 폴리 (에틸렌 글리콜) (PEG) 및 그 유도체는 중합체의 중요한 클래스 중 하나와 가장 널리 약물 제형에 사용 중 하나이다. 1-3 BCM 일 몇 가지 제형이 의지와 가치 약물 전달 플랫폼으로 입증 기술 지금 후기 임상 개발 인치 4 가장 일반적으로, 공중 합체의 소수성 블록은 폴리 카프로 락톤, 폴리 (D, L- 락 타이드), 폴리 (프로필렌 옥사이드) 또는 폴리 (β 벤질 L 아스 파르 테이트)으로 구성된다. (5) -9

카타 오카의 그룹 PEO- b로부터 형성된 구형 미셀 조사 B - 자신의 보고서에서 독소루비신의 전달 (DOX) 10, 11에 대한 (폴리 아스파르트 산 복합 독소루비신), 그들은 고분자 - 복합 약물 또는 PBLA 사이의 π-π 상호 작용이 있음을 제시 무료 DOX는 약물 충전 및 보유의 증가에 기인하는 코어 미셀을 안정화하는 역할을한다. 이는 약물 코어 형성 블록 사이의 호환성 또는 상호 작용을 설립되어 주요 성능 관련 파라미터의 결정. DOX 외에도 12 암 치료제의 수는 코어 구조 (예, 메토트렉세이트, olaparib, SN 내에 방향족 고리를 포함 -38).

그 결과 핵심 형성 블록 벤질 고리를 포함하는 공중 합체의 합성에 상당한 관심이있다. PEG 및 그 유도체의 음이온 개환 중합은 분자량을 제어 할 수 있도록 좋은 수율이 낮은 분산의 재료를 초래한다. 13, 14 Ethyle을페닐 글리시 딜 에테르 (PheGE) 스티렌 옥사이드 NE 옥사이드 (SO), 소수성 약물의 가용화를 위해 미셀 형성 블록 공중 합체를 형성하는 중합 (CO) 일 수있다. 15 내지 18는 현재 리포트 페닐 리빙 음이온 중합에 필요한 단계를 설명 매크로 개시제로서 MPEG-OH에 에테르 단량체 글리시 딜 (그림 1). 그 결과 블록 공중 합체 및 집계는 다음 약물 전달에 사용하는 관련 특성의 관점에서 특징으로한다.

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Protocol

그림 1
을 mPEG -PPheGE 공중 합체의 제조에 아홉 주요 단계를 보여주는 그림 1. 도식은. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

건조 조건에서 시약 1. 준비

  1. 시약의 제조.
    1. 사용하기 전에 48 시간 동안 진공하에 오븐에서 50 ° C에서 MPEG-5K (M N = 5,400g / mol이고, PDI 1.03)과 장소 15g 무게.
    2. 건조 200 30 분 동안 진공 하에서 디메틸 설폭 시드, 칼슘 히드 리드 위에 (DMSO) (CAH 2) (~ 1g) 장소 ㎖, 아르곤 하에서 제거하고 사용하기 전에 48 시간 동안 교반한다.
    3. , 건조하고 깨끗한 플라스크 (100 ㎖)에 PheGE 단량체 50 ㎖를 놓고 아르곤 하에서, 얼음에 15 분 동안 진공 상태에서, CAH 2의 제거를 실을 1g을 추가사용하기 전에 아르곤하에 24 시간 동안 교반 둡니다.

칼륨 나프탈렌 2. 준비

  1. 조심 과잉 광유를 제거하고 테트라 히드로 푸란 (THF) (V = 500 ml)에 포함 된 둥근 플라스크에 추가로 건조 헥산 나트륨 (~ 1.5 g)의 작은 덩어리를 잘라.
    참고 : 나트륨의 덩어리 인해 화재의 위험이 오랫동안 공기에 노출되지 않아야합니다.
  2. 아르곤과 벤조 페논 (~ 5의 g), 퍼지를 추가하고 유리 스토퍼와 둥근 플라스크 (2 목) 밀봉.
  3. 24 시간 동안 아르곤 하에서 교반 한 다음, 증류 장치 (도 2)을 둥근 바닥 플라스크를 연결 환류하에 아르곤하에 어두운 용액을 증류 (즉, 환류는 약 2 시간 동안 용액을 파란색으로 변 후). (증류 장치의 중앙에 있음) 왼쪽 밸브를 닫아 ~ THF 150 ㎖를 원하는 양을 수집하기 시작한다.
    참고 :이 솔루션은 파란색으로하지 않는 경우, 증류를 중지LATION은 실온 (RT)에서 냉각 더 벤조 페논 또는 나트륨을 추가하고 증류를 다시 시작합니다. 이 THF 여전히 물을 포함하는 표시입니다.
  4. 건조 삼각에서 증류 THF (V = 100 ㎖)를 첨가하고, 나프탈렌 3.9 g을 용해.
    참고 : 증류를 중지 실온에서 냉각 및 THF의 볼륨을 양도 할 수있는 권리 밸브를 엽니 다.
  5. 2.1 점에서 설명한 바와 같이, 칼륨 (1.1 g)의 작은 덩어리를 절단 나프탈렌 (최종 농도 ~ 0.3 몰 / L)을 함유하는 용액에 추가한다. 상단에 격벽과 (온 / 오프) 플러싱 어댑터 (T)와 함께 삼각를 밀봉하고 아르곤으로 퍼지.
  6. 24 시간 동안 아르곤 하에서 교반 한 후, 균일 한 짙은 녹색으로서 칼륨 나프탈렌 기재의 얻어진 용액을 관찰한다.
  7. 비활성 상태에서 주사기로 플라스크에서 염기성 용액의 5 ml의 분취 량을 제거하고, 증류수 10 ㎖를 추가한다. 그 후이 용액에 페놀프탈레인 지시약 1-2 방울을 추가,이는 솔루션 자홍색 색으로 변합니다.
  8. 용액이 무색이 될 때까지 표준 염산 용액 (0.1 N)와 칼륨 나프탈렌 용액을 적정 할 뷰렛을 사용합니다.

3. 재료 및 효과적인 리빙 음이온 중합에 필요한주의 사항

  1. 시스템 아르곤 / 진공 매니 폴드.
    참고 :도 2에서 설명한 바와 같이, 중공 유리 마개를 가진 이중 유리 매니 폴드는 유리 아르곤 전달하고, 진공 조건을 전환하는데 사용된다.
    1. 건조 건조 열 및 불활성 고무 튜브를 사용하여 매니 폴드 라인 (압력계)와 아르곤의 탱크를 연결합니다. 아르곤 선의 다른 말단에서, 버블이 (미네랄 오일 함유)을 연결한다.
    2. 유리 마개에 유연 불활성 튜브와 바늘을 연결합니다. 매니 폴드의 다른 라인에, 높은 진공 펌프 (얼음 / 물 또는 액체 질소로 채워진) 감기 듀어 플라스크에 침지 유리 트랩을 연결합니다.
    3. 단량체 및 DMSO의 증류 장치.
      참고 : (모든 하나, 즉) 편리한 높은 진공 증류 장치 (그림 2)를 사용한다. 건조 유리는 높은 진공 밸브를 만들고, 내장 콘덴서를 내부 냉장 헤드된다.
      1. 냉각 장치 (문자)의 입구 (A)와 출구 (B)를 통해 물의 흐름을 연결한다. 아르곤 / 진공 이중 매니 폴드에 다른 입구 / 출구 (C)를 연결합니다. 추가 전달 / 추출 포트 격벽 (금속 배선)을 밀봉 (상부 / 루프의) 공기 성 액체의 전사 (D)에 대해 스테인레스 스틸 캐뉼라를 연결한다.
      2. 중합 이전에, 100 ° C에서 반구형 가열 맨틀에 PheGE 및 DMSO를 증류 제거하고 70 ° C 각각을 교반하면서 진공 하에서 2 시간 동안. DMSO에 대한 비점 (1 기압)에서 189 °의 C 인 반면 PheGE 단량체의 비점은 254 ° C이다.
    4. 음이온 polymerizat에 대한 유리이온.
      1. 증류 시스템뿐만 아니라, (제조자에 의해 인증) 바닥 플라스크의 둘레에 포함 만 고진공에 강한 유리를 사용, 캐 ​​뉼러, 격막 및 격막을 밀봉하는 금속 와이어 (용매,베이스와 단량체의 볼륨의 전송을 위해) 실린더를 졸업했다.
        참고 : (진공에서) 조심스럽게 중합 열을 살고 사용하기 전에 아르곤 흐름 아래에있는 모든 유리를 냉각하십시오. 유리 제품에서 ~ 거리에서 10cm를 열 총을 유지합니다.

    그림 2
    그림 2. 조립 및 키 증류 / 전송 단계. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

    4. 리빙 음이온 중합의 주요 단계에 대한 설명 : 증류 및 전송

    1. 건조 F에서 MPEG-5K (2 밀리몰, 10g)를 체중라 스크 / 슈렌 상단에 격벽과 (온 / 오프) (오븐) 교반 막대를 포함하고 플러싱 어댑터 (T)를 밀봉.
    2. 매니 폴드에 플라스크를 연결하고 아르곤 플러시와 2 ~ 3 분 동안 플라스크를 제거. 플라스크를 제거하기 위해 진공 위치로 밸브를 켭니다.
    3. 수동으로 플라스크를 돌려 타격 건조 (열 건) MPEG-5K가 녹아까지로 균일하게 반응 용기를 건조.
      참고 : 플라스크에서 ~ 거리에서 10cm를 열 총을 유지합니다.
    4. 1 분 후, 여러 빠른 스냅 아르곤 위치를 향해 매니 폴드에 밸브를 돌려 진공을 파괴.
      주 : 연속 아르곤 흐름은 버블에서 관찰되어야한다. 흐름이 연속 될 때, 밸브는 아르곤 위치에 유지. 반복 가열 및 냉각 단계는 두 번 수분의 모든 흔적을 제거합니다.
    5. 반응을 시작하기 전에 1 ~ 2 시간 동안 아르곤 하에서 진공 하에서 중합체 매크로 개시제 유지.
    6. 이 높은 진공 증류 장치 후드 산 (그림URE 2); DMSO의 증류 다른 하나는 단량체 (PheGE)의 증류 하나.
    7. 두 장치에 DMSO와 단량체를 함유하는 별도의 플라스크를 연결 반구형 가열 맨틀에 각각 설치 (또는 오일 조). (인 / 아웃)와 매니 폴드 (아르곤 / 진공)에 장치의 정상에 찬물을 연결합니다.
    8. 각 장치는 안전하고 잘 밀봉 있는지 확인하십시오. 밸브를 통해 진공을 작동시킵니다.
      주 :. 단계 3.3에 기재된 바와 같이, 수분의 흔적을 제거하기 위해 두 번 가열 및 냉각 단계를 반복한다.
    9. 온도 조절 장치를 통해 가열을 설정하고, 교반 용액을 시작한다. DMSO의 순환 / 증류의 2 시간 후, 용액을 약 20 ㎖를 수집 (증류 장치의 중앙에 있음)이 높은 진공 밸브를 닫고 (상기 장치의 내부를 세척하기 위해). 이어서, 플라스크에 분획을 분리하고, 원하는 분획의 순도는 C 있도록 번 작업을 반복나중에 ollected.
    10. 고분자 때까지 열 총 (진공)는 MPEG-5K가 들어있는 플라스크를 가열 (MPEG는-5K) 녹는. 아르곤 다시 제거.
      주 :이 절차는 DMSO의 전송 후 용해에 도움이 될 것입니다.
    11. 2 시간 후, 높은 진공 밸브를 닫고, 용매의 부피 (V DMSO = ~ 100 ㎖)을 수집한다. 가열을 중지하고 매니 폴드에서 진공을 파괴. 상술 한 바와 같이 챔버로 (스냅에 의한) 아르곤을 놓습니다.
    12. 아르곤의 포지티브 압력하에, 눈금 실린더 (장치의 콕시 홀드) 캐 뉼러의 일측을 연결하거나 직접 MPEG-5K (증류 장치가있는 경우 눈금) 등을 함유하는 플라스크에, 다른 쪽 끝 몰입 조심스럽게 갓 증류 된 부분에.
    13. 아르곤 압력을 사용하여 반응 플라스크에 캐 뉼러를 통해 DMSO를 구동한다. 토륨에 연결된 유리 마개를 (측정에 필요한 경우 또는 실린더) 추가 플라스크에 버블을 연결하고, 닫습니다상기 매니 폴드의 양측에 전자 버블.
      주 : 정맥의 한면이 전송을 위해 제거 될 때, 긍정적 인 아르곤 압력이 적용되어 있는지 확인합니다.
    14. 아르곤 압력으로 인한 사고를 방지 1-2 초 동안 유리 마개를 열고, 전체 전송이 완료 될 때까지 (0.5 분당 1 회 반복) DMSO의 흐름을 계속 리 클로즈한다. 완료되면 꼭지를 다시 엽니 다.
      주 : 동일한 절차가 지금 단량체의 증류 및 수집에 따라야합니다. 용매 및 단량체를 동시에 수집 할 수 없다.
    15. 전송 삽입 캐 뉼러와 격벽 (루프)에 의해 밀봉 눈금 실린더 내 삽관을 통한 0.3 M 칼륨 나프탈렌 5 ㎖.
      주 : 같은주의 사항 참고 4.13에 기술 된 바와 같이. 양의 아르곤 압력은 공기 / 물 오염을 방지하기 위해 반응 플라스크에 상기 실린더로부터 제 실린더로 나프탈렌 칼륨 플라스크하고 유지해야한다.
    16. manifo에서 다른 바늘을 삽입실린더 (아르곤)에 신분증. 조심스럽게 증류 시스템에 접속 캐뉼라를 제거하고, 반응 플라스크에 신속하게 삽입한다.
      참고 : 기본 및 단량체의 전송을 위해이 기술을 사용합니다.
    17. 용액이 될 때까지 진한 드롭하여 기본 강하를 추가한다. 어두운 색이 다시 나타날 때까지 색상의 느린 실종 다음, 다른 부분을 추가하고, 전체 전송 될 때까지 반복합니다.
    18. PPheGE ~ 중합 N = 18-20 정도에 도달하는 단량체의 바람직한 체적 (V PheGE = 5 ml)에 옮긴다.
    19. 완전한 중합을 위해 일정 교반하면서 아르곤 분위기하에 80 ℃에서 48 시간 동안 반응을 떠난다.
    20. 메탄올 중의 HCl 1 N 방울 (리트머스 종이 (중성)를 사용하여 측정) 및 컬러 소실 관찰을 첨가하여 반응물을 켄 칭하고.
    21. 헥산 (3 × 50 ㎖)로 DMSO 용액에서 나프탈렌의 압축을 풉니 다. ~ 진공 증류에 의해 70 ㎖ (같은 장치)를 DMSO를 제거합니다. 구구슬러리 용액 다운 L 및 THF 50 ㎖을 추가한다.
    22. 10 분 동안 5,000 XG에서 원심 분리하여 슬러리 용액에서 염을 제거합니다. 뜨는을 전송, 차가운 디 에틸 에테르 500 ml의 현명한 드롭을 추가합니다.
    23. 24-48 시간 동안 30 ° C (85 % 수율)의 진공에서 여과 또는 원심 분리 (2 회 반복) 건조하여 침전물을 수집한다.
      주 : 공중 합체는 이제 특성에 대한 준비가되어 있습니다.

    공중 합체의 5 특성

    1. 알루미늄 샘플 팬에 공중 합체 (기록의 실제 질량)의 5 ~ 10 mg의 무게와 알루미늄 뚜껑을 밀폐 봉인. 시차 주사 열량계로로드 샘플 팬 및 참조 팬 (빈).
    2. 프로그램하는 방법 ( "열 / 냉각 / 열")주기 : 100 ° C ~ 40 ° C에서 1) 열 10 ° C / 분, 2) 10 ° C / 분에서 -70 ℃로 냉각, 3) 열 10 ° C / 분으로 100 ℃까지. 반복 2), 3) 두 번. 융점 (T 분), 크리스 í를 결정세 번째 사이클에서 열 추적에서 allization (T의 c) 및 유리 전이 온도 (T의 g), 융합 (ΔH의 F)의 열 (해당되는 경우).
    3. THF의 중합체 (2 ㎎ / ㎖)에 용해시키고, 0.2 ㎛의 PTFE 필터를 통해 필터링. 겔 투과 크로마토 그래피 시스템 (50 μL)에 시료를 주입하여 샘플에 대한 체류 시간을 사용하여 검량선은 중합체의 분자량을 결정하기 위해 폴리스티렌 환산의 범위를 사용하여 제조. 19
    4. 1 H NMR 스펙트럼 측정 용 D DMSO 6의 (공) 중합체 (15 ㎎ / ㎖)에 녹인다. 19
    5. 형광 프로브로서 1,6- 디 페닐 -1,3,5- 헥사 트리 엔 (DPH)을 사용하여 공중 합체의 임계 미셀 농도 (CMC)를 결정한다. (9)
      1. 어둠 속에서 THF의 DPH 주식 솔루션 (2.32 ㎎ / ℓ)를 준비하고 유리 병의 일련의 각이 원액의 100 μl를 추가합니다.
      2. 처리장THF에 합체 원액 Re 및 바이알의 일련의 동일 부피 2 ㎖의 분액을 추가 0.01 내지 1,000 μg의 공중 합체 / ㎖ 범위의 최종 공중 합체의 농도를 초래합니다 (DPH 스톡 용액의 분취 량을 각각 포함).
      3. 그 후, 소용돌이 공중 합체-DPH 솔루션과 줄을 교반하면서 두 번 증류수 10 ㎖에 적가를 추가합니다. 용액은 THF의 느린 증발을 허용하기 위해, 질소 기류 하에서 48 시간 동안 어둠 속에서 격렬하게 교반되어야한다. 각 DPH 용액의 최종 농도는 0.232 ㎎ / ℓ이다.
      4. 이중 스캐닝 마이크로 분광 형광 플롯을 사용하여 430 나노 미터 (예를 λ = 350 ㎚)에서의 샘플의 형광 방출을 측정 대 [중합체] 로그. 두 개의 선형 슬로프 사이의 절편은 공중 합체의 CMC 값을 제공합니다.

    BCM 일에 독소루비신로드 6. 절차

    1. 에이스 1 ㎖에 DOX 12 mg을 녹이고tonitrile 2 시간 동안 어둠 속에서 솔루션 파문을 트리 에틸 아민의 10 μl를 추가 할 수 있습니다.
    2. THF 1 ㎖ 중의 공중 합체 (45 mg)을 용해시키고, 동일한 시간 동안 교반한다. DOX 용액에 공중 합체 용액을 첨가하고 추가의 THF 부피 (0.5 ml)로 잔류 공중 합체를 함유하는 바이알을 헹군다.
    3. 교반하면서 염수 15㎖의 0.9 % (염화나트륨)을 함유하는 바이알 (20 ㎖)에 합체 - 약물 혼합물 (2.5 ml)에 적가.
    4. 투석 가방 (3.5 kDa의가 차단)에 대한 해결책을 전송하고 식염수에 대해 0.9 % (500 ml)에 투석.
      참고 : 6 시간 후 외부 식염수를 변경하고 투석 실온에서 어둠 속에서 교반하면서 24 시간 동안 계속하자.
    5. 15 분 동안 5,000 XG에 50 ML 튜브와 원심 분리기에 투석액을 전송합니다.
    6. 투석막을 (10 kDa의 잘라) 포함 (10 ㎖의 용량) 한외 여과 시스템에 뜨는 옮긴다. , 한외 여과 시스템으로 교반 어댑터를 넣어 뚜껑을 닫고으로 열려질소의 tream.
    7. 4 ml의 부피로 BCM 용액을 농축시키고, 신선한 식염수를 가하여 6 회 절차를 반복한다.
    8. 4 ml의에 BCM 솔루션을 집중, 식염수 0.5 mL를 챔버를 씻어 솔루션에 추가 할 수 있습니다. 어두운 이전에 추가로 사용 실온에서 갈색 병에 보관하십시오.

    DOX-BCM 일에서 독소루비신로드 7. 평가

    1. 미셀을 방해하고 (900 μL의 HCl 0.1 N 100 μl를) 이전에 평가 염산 수용액 (0.1 N)에 희석 디메틸 포름 아미드 DOX-BCM (400 μL 100 μL)을 녹인다.
    2. 벤치 탑 마이크로 플레이트 분광 시스템을 사용하여 490 nm에서 약물 부하를 측정한다. 약물 적재 용량 (DLC) 및 약물 적재 효율 (DLE)를 확인하려면 다음 방정식을 사용하여
      DLC (중량 %) = × 100 % (약물의 무게는 BCM 일의 / 총 중량로드)
      DLE (%) = (약물의 무게 피드 약물 / 체중로드) × 100 %

    8. 평가의 DOX-BCM 일에서 DOX의 체외 릴리스의

    1. PBS의 pH에 ​​대해 0.1 M 인산 완충 생리 식염수 (PBS, pH를 7.4)에서 7.4 포함 된 0.1 %를 37 ° C에서 BCM 일에서 DOX의 방출을 조사 (w / v)의 트윈 80 PBS에 대하여, BCM 일 + BSA (50 ㎎ / ㎖) pH 7.4의 pH를 0.1 M 아세테이트 버퍼 = 5.5. (20, 21)
    2. 투석 가방에 DOX의 ≈ 0.6-0.7 mg의 총 금액이 발생할 선택된 버퍼 (2.3 ㎖)에 BCM-DOX 제제 (700 μl를) 희석.
    3. , 투석 가방에서 솔루션을 놓고 클립으로 밀봉하고, 각각의 외부 미디어 200 ㎖에 가방을 담그지.
    4. 소정 시점에서 투석 백의 외부 용액 2 ㎖를 제거하고 신선한 완충액 동일한 볼륨으로 대체.
    5. 이전 UV - 마주 분광 광도법에 의한 분석에 -20 ° C에서 제거 분취 (ABS 490 nm의)를 저장합니다. (E 연구) 방출 약물의 누적 비율은 다음의 방정식을 사용하여 계산 될 수있다 :
      "Equation1"SRC 주 : m의 DOX는 BCM 일에 DOX의 양을 나타내고, V 0을 방출 매질 (200 ㎖)의 총량이고, V (T)가 상기 교환 매체의 체적 (V에서 t = 2 ㎖)이며, CI의 농도는 정정 전에 C n을 샘플 DOX의 농도를 나타낸다.

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Representative Results

그림 3
독소루비신의 로딩 블록 공중 합체 미셀의 제조 (PheGE) 15 회로도 나프탈렌 칼륨는 MPEG의 수산기의 탈 보호를 도시 MPEG -의 매크로 개시제의 페닐 글리시 딜 에테르의 음이온 중합 그림 3. 그림을 mPEG (B)를 생성한다. 페닐 글리시 딜 에테르 (PheGE) 단량체를 중합 한 후 라디칼 음이온 등. 우라 닐 아세테이트 (/ w 1 % V) 및 동적 광산란 (DLS)에 의해 결정되는 미셀의 크기 분포와 스테인드 BCM 일 대표 투과 전자 현미경 이미지 (TEM). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

"1">도 3에 도시 바와 같이, mpeg의 매크로 개시제의 페닐 글리시 딜 에테르의 음이온 중합은 블록 공중 합체 미셀을 (제조 하였다 DOX-을 mPEG의 B 중 - 포위 (PhGE) 15 독소루비신을 mPEG B의 분자량 분포가 좁은 -. (PhGE) 15 공중 합체의 GPC (= 1.03 PDI)에 의해 확인하고, 중합도가 1 H NMR 분석 (도 4) [σ = 7.2 PPM (m에 의해 결정 하였다 하반기 메타 페닐 2 (= CH -)), σ = 6.8 ppm으로의 (d, 3H, 2 오르토 1 파라 (- CH -), σ = 3.95 ppm으로 (m, 2H, O-CH 2 -CH-) ] 기준 피크 (σ = 3.22 PPM (S, 3H)로서 이용은 MPEG의 메틸 말단 그룹.

그림 4
4. 특성 및 분석 그림. A)의 GPC 분석의 MPEG THF. B의 공중 합체) 1 HmPEG5K (상단 스펙트럼)과을 mPEG (b)의 NMR 스펙트럼 -. D 6-DMSO에 (PheGE) (15) (낮은 스펙트럼) 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

1 번 테이블
표 1. 공중 합체의 특성.

수성 미디어에서, 이러한 B 등을 mPEG의 양친 성 블록 공중 합체, - (PheGE) (15)는 친수성 쉘에 의해 둘러싸인 소수성 코어 구성 미셀을 형성하도록 조립한다. 공중 합체의 CMC를 확립 형광법을 사용하여 측정 하였다. 을 mPEG (B)의 CMC - (PheGE) 15 ~ 9 μg의 / ㎖ (도 5a의 인셋)로 측정되었다. 투과 전자 현미경은 공중 합체 단위 및 이에 대한 동적 구형 형태를 확인광산란 (도 3 및 표 2) 유체 역학적 직경 (D에 H ~ 25 나노 미터)를 평가하기 위해 사용 하였다. 그림 6-A에 도시 된 바와 같이, L929 마우스 섬유 아세포을 mPEG (B)에 노출 된 - (PhGE) 15 BCM 일 및 세포 독성이 24 시간의 잠복 기간이 관찰되지 않았다.

그림 5
그림 5. 형광 강도와 CMC의 특성. 페닐알라닌 (Phe) (15) 블록 코 폴리머 -을 mPEG (B)의 농도의 함수로서 DPH의 형광 강도 A) 플롯. 인셋은 0.1 μg의 / ㎖. B) 코어 형성 블록에 펜던트 페닐기와 공중 합체의 범위에 대한 문헌에서 얻은 CMC 값의 플롯에서 블록 공중 합체의 응집의 초기 단계를 도시한다. 빨간색 사각형은 마우스의 깁스 에너지에 대한 계산 된 값을 나타냅니다해당 공중 합체의 llization. 22,25-28 (0.5 킬로 / 몰 ±) 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

표 2
투석 법에 의해 제조 된 BCM 일 표 2의 특성화.

BCM 일에 약물의 가용화는 약물의 용해도뿐만 아니라 약물 자체 및 / 또는 미셀의 코어 형성 블록 사이의 상호 작용에 대한 경향에 의해 영향을 받는다. 그것의 염 형태, DOX는 비교적 가용성 인 (~ 10 ㎎ / ㎖)을 물이다. 따라서 BCM 일에로드하는데, DOX는 아세토 니트릴에 용해시키고 유리 염기를 수득 TEA로 중화 (3 당량.). 8.5의 pKa로, DOX는 열차 단하여 BCM 일에 캡슐화 구동 염기성 조건 하에서 비교적 불용성이된다π-π 스태킹 상호 작용에 의해 zation (을 mPEG의 B - (PhGE) 15). . 문헌에 기술 된 바와 같이, DOX-을 mPEG B의 DOX 유사한 로딩 용량이 - (W / W) 21 내지 24 한외 여과 후 (PhGE) (15)는 14 %의 평균치로보고되어, 그 공중 합체의 농도를하였습니다 낮은 mg을 10로 / 성공적으로 1.6 mg을 DOX / ㎖까지 가용화 ㎖로. (PhGE) BCM 일 15 (표 2 참조) - 봉입 효율을 mPEG-B에 대한 52 % (W / w)까지이다. 다른 미디어에서 BCM 일에서 DOX의 릴리스 프로파일 (도 6c)를 조사 하였다.

그림 6
그림 6. 세포 독성 및 약물 방출 동역학. A) EvaluaL929을 mPEG (B)의 마우스 섬유 아세포에서 세포 독성 기 -. (PheGE) 15 공중 합체 미셀을 24 시간의 인큐베이션 기간 이후 MTS 분석을 이용하여 결정 (N = 3 각각의 실험 SD <10 %), B) 표준화 발광 스펙트럼 무료 DOX 10 μg의 / ㎖ DOX의 농도로 PBS, pH를 7.4에서 DOX로드 미셀. 여기 파장은 480 나노 미터이며, 발광 스펙트럼은 블록을 mPEG B로부터 DOX의 500-700 나노 C) 용출에서 수집 - 0.1 M pH를 7.4 (원) PBS로 (PhGE) 15 공중 합체 미셀 (사각형). 아세테이트 나 + 버퍼 0.1 M 산도 5.5의 PBS 0.1 M의 (가방에) BSA 50 ㎎ / ㎖를 포함하는 pH가 7.4 (삼각형)와 PBS pH 7.4의 무료 DOX (N = 2) (삼각형 아래). (각 조건에있어서, n = 3 개인 실험, SD <10 %). 이 figur의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오이자형.

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Discussion

인해 음이온 중합은 분자량 위에 제공 양호한 제어는 옥시 란 모노머 (PEG와 PPG)에 기초 중합체의 제조를위한 산업에서 대부분의 응용 프로세스 중 하나이다. 성공적인 중합이 달성 될 수 있도록 최적의 엄격한 조건이 사용되어야한다. 모든 시약 및 적절한 장치 엄격한 정제 합성 생체 문자 필수적이다. 현재 설정의 제한은 대부분 삽관에 의존 전송 기술과 연관되어 있습니다. 적절한 압력을 사용하여 삽관은 학술 설정에 대한 안전 실험실 규모의 기술이다. 이러한주의 사항을 적용하면 중합 공정 (낮은 PDI) 동안 더 나은 재현성 및 제어를 제공합니다. 또한, 이들 전송 및 정제 절차 등을 mPEG -PCL B 형, B 형을 mPEG -PLLA 및 B 형을 mPEG -page 같은 공중 합체의 제조에 사용될 수있다. 19,29을 그러나이 편리 프록edure (예를 들면, 스티렌) 더 엄격한 조건을 필요로하는 일부 단량체의 중합에 적합하지 않을 수 있습니다. 대안 적으로, 브레이크 밀봉 기술은 일반적으로 음이온 중합에 바람직하다. 30 업계에서 이러한 단계를 제어하기 위해 유사한 시스템 (스테인레스 / 유리) 밀폐 밸브를 통해 서로 연결된다.

옥시 란 단량체를 들어, 일반적인 메커니즘은 개환 중합에 이르게 옥시 란 링에 음이온 (무료 이온 또는 이온 쌍)의 친 핵성 공격이다. 그러나, 치환 된 옥시 란 모노머의 성질에 따라, 몇몇 단량체는 중합되지 않거나 이들은 고 분자량으로 중합 될 수 없다. 중합이 유형의 종결 반응 및 / 또는 배지에서 연쇄 이동 (반응 조절의 상실)을 초래할 용매 또는 다른 종 자체 단량체를 포함한 산성 또는 염기성 성분을 용납하지 않는다. PEG 화 블록 공중 합체 베어링 페닐을 제조음이온 중합에 의해 그룹, 페닐 글리시 딜 에테르 단량체에 대한 대안을 찾을 수있다 : 스티렌, 스티렌 옥사이드 또는 벤질 메르 캅탄 라디칼 마이클 반응에 이어, 알릴 글리시 딜 에테르는 옵션이다. 된 mPEG는 에틸렌 옥사이드 단량체의 축합에 의해 제조하고,이 논문에 기재된 바와 같이 후 수산화 개시제 (예 : 메탄올)을 사용하여, 동일한 조건 하에서 중합 될 수있다. 그러나, 낮은 PDI와 분자량을 변화의 mpeg 및 상업적으로 사용할 수 있습니다.

잔류 물을 방지하기 위해, 매크로 개시제 (예를 들면, MPEG-OH)가 아니라 열 총 건조 과정 다음에 오븐에서 예비 건조, 건조 될 필요가있다. 반응은 벌크 또는 용매 조정, 극성 비 양성 자성 용매에서 수행 될 수있다. 중합은 고온의 특정 조건을 요구하는 경우, THF보다 강한 극성 용매는 DMSO, 디 글림 또는 HMPA로서 사용되어야한다. 프로토콜에서 설명한 바와 같이 (섹션 4 2 이상의 모노머 ()가 필요합니다. DMSO는 흡습성 및 증류 잘 진행되지 않을 경우, 미량의 물은 활성 종을 불 활성화 할 수있다. 다른 용매가 사용될 수 있지만, DMSO는 음이온에 대한 양이온 높은 용 매화 능력, 낮은 매화 능력을 갖고, 고온 중합. 31,32 DMSO베이스를위한 우수한 용매가 강한 전자 흡인 치환체 에폭 사이드 및 올레핀의 중합을 촉매된다 수있다. 중합 개시 칼륨 나프탈렌의 묽은 용액으로 MPEG-OH 적정 통해 칼륨 알콕사이드 개시제 시튜 생성에 의해 달성 될 수있다. 33은 신중 칼륨 나프탈렌의 용액을 제조하고 이전에 산 용액으로 적정하는 것이 중요 그것의 사용. 칼륨 나프탈렌의 농도가 아래에 또는 과대 평가하는 경우 실제로는 매크로 개시제는 집계를 형성하거나 완전히 활성화되지 않을 수 있습니다기자와 차례로 중합이 손상 될 수 있습니다. 칼륨 나프탈렌이 적하되면, 컬러 느린 소실은 개시제에 의해 상기베이스의 소비 위에 시각적 제어를 제공한다. 이러한 조건 하에서, 수산기 (휴면) 및 알콕시 (능동) 간의 빠른 양성자 교환 단량체의 제어 된 중합을 보장한다. 13

B - -. (PhGE) 15 1 내지 10 μg의 범위보고 CMC 값으로 여러 그룹에 의해 조사 된 / ㎖ 25,27,28,34-36 CMC 치의 된 mPEG (122)와 유사한 조성물의 블록 공중 합체의 응집 거동 특정 공중 합체는 결정을 위해 사용 된 특정 방법에 따라 달라질 수 있습니다. 본 연구에서는, 형광 계 방법은 한번만 (도 5a의 인셋)에 BCM 일에 통합 된 형광 신호가 발생 주어진 프로브로서 선택 DPH에 사용 하였다.도 5B펜던트 페닐 그룹과 다양한 블록 공중 합체에 대해 얻은 CMC 값을 포함한다. 도시 된 바와 같이, 공중 합체의 CMC 값이 페닐기 중합도 베어링 중합체 골격의 본질에 따라 다양. 25,27,28,34-36 미셀 간의 공중합 체인의 교환을 외부 매체 의존 미셀 코어의 상태뿐만 아니라 두 개의 블록과 용매 사이의 플로리 - 허긴 상호 작용 파라미터. 벌크 PPheGE 단독 중합체의 유리 전이 온도 (T g)을 일괄 PS보다 낮은 것으로 알려져있다. (37)으로 인해 PS 중합도가 높은 PS, 공중 합체의 유리 특성 (N> 35)은 유리 코어를 가지고 실온에서 (T의 g ~ 80 ° C). 38

열역학적으로, 두 가지 접근법은 미셀 프로세스, 즉 상분리 모델합니다 (CMC에서 상 분리)하고, 대량 작업 모델 (엉덩이를 설명하기 위해 제시되어왔다두 방식에 따르면 ociation 해리 평형 미셀 / unimers). 39 표준 깁스 에너지 미셀 상에 솔루션에서 친 양쪽 성체의 1 몰의 전송을위한 변화 (ΔG ◦)는 도시 된 바와 같이 ΔG = RT 에선 (CMC). (39)에 의해 제공됩니다, 정전 기적 상호 작용의 부재, (ΔG는 미셀의 자유 에너지 ◦) (PhGE) -도 5b에, CMC 및 ΔG ◦의 값은 B를 MPEG- 방법 (총 합체 M의 W 및 친수성 블록 길이 소수성의 비로) 조성물에 유사한 공중 합체에 대해 얻어진 값과 일치한다 표 1에 나타낸 바와 같이 15.을 mPEG (B)의 DSC 분석 - (PhGE)는 15 공중합 벌크 물질은 친수성 블록에 기인하고 눌려 상대적으로 51 ° C에서 단일 T의 m 확인혼자 된 mPEG (60 ° C). 용액에서, 그을 mPEG (B)의 코어을 mPEG의 PhGE 유사한 길이 폴리스티렌 블록 공중 합체 미셀을 -PS 것으로 추정되는 B - (PhGE) 15 생리적 온도 (즉, 37 °에서 이동되기 시작할 . C) (38, 40) 따라서,을 mPEG의 B - (PhGE)는 15 BCM 일 가능성이 룸과 생리 학적 온도에서 지역 운동을 가능하게하는 상대적으로 모바일 코어를 가지고있다.

본 연구 투석 및 한외에서는 유리 약물을 제거하고 생체 응용에 대한 후속 약물 / 공중 합체의 농도를 증가시키는 편리한 수단을 사용 하였다. 선택적으로, 동결 건조 제제를 농축하기 위해 사용될 수있다; 그러나,이 또한 가능한 안정제 (예를 들면, PEG, 덱스 트 로즈) 재구성에 대한 습윤성을 개선하는 방법 등의 최적화를 필요로한다. 그 결과 DOX-을 mPEG의 B - (PhGE)는 15 BCM 일 비슷한의를 보여 주었다자유 DOX의 95 % 이상이 투석으로부터 방출되는 반면, pH가 7.4 오카 동료. 21 PBS에 의해 개발 BCM 시스템에 ustained 용출 (PBS 7.4), 총 약물의 10 % 미만이 6 시간 이내에 방출시켰다 시간의 같은 기간 내 가방. 중성 pH에서 서방는 나흘 동안 제제의 좋은 안정성을 나타냅니다.

인간의 혈액 혈청 알부민 인 2/3 그중 약 7 %의 단백질로 구성된다. (41) 따라서, 생체 내 조건의 약물 방출을 시뮬레이션하기 위해 일반적으로이 단백질의 생리 학적으로 적절한 농도로 함유하는 완충액으로 평가된다. 본 연구에서, BSA 50 mg / ml의 농도로 투석 백에 포함되었다. 알부민의 존재에서, BCM 일 DOX로부터의 방출은 37 ° C에서 배양 4 일의 다음 약 30 % 증가 하였다. pH가 5.5에서 버퍼의 BCM 일에서 DOX의 출시 protonat 확인72시간 후 약물 방출의 증가 이러한 조건의 결과에 따라 DOX의 이온이 4 일 후 60 %까지 증가한다. 전반적으로, 결과 DOX-BCM 일이 체외 문헌에서 제시 DOX의 다른 BCM 제제 유사하거나 동등한 유망한 결과를 보여 주었다, 따라서 생체 내에서 추가 평가를 권장합니다.

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
DMEM/HAMF12 Gibco, Life Technologies 12500 Supplemented with 10% FBS. Warm in 37 °C water bath.
Trypsin-EDTA (0.25%) Sigma-Aldrich T4049 Warm in 37 °C water bath
Fetal bovine serum (FBS) Sigma-Aldrich F1051 Canada origin
MDA-MB-468 cell line ATCC HTB-132
MTS tetrazolium reagent PROMEGA G111B
Phenazine ethosulfate (PES) Sigma-Aldrich P4544 >95%
mPEG5K (Mn 5,400 g/mol) Sigma-Aldrich 81323 PDI=1.02
Dimethylsolfoxide (DMSO) Sigma-Aldrich D4540 >99.5%
Naphthalene Sigma-Aldrich 147141 >99%
Phenyl glycidyl ether Sigma-Aldrich A32608 >85%
Benzophenone Sigma-Aldrich 427551 >99%
Potassium Sigma-Aldrich 451096 >98%
Tetrahydrofuran Caledon Laboratory Chemicals 8900 1 ACS
Hexane Caledon Laboratory Chemicals 5500 1 ACS
Calcium hydride (CaH2) ACP C-0460 >99.5%
Diethyl Ether Caledon Laboratory Chemicals 1/10/4800 ACS
Microplate reader BioTek Instruments
Differential scanning calorimetry (DSC) TA Instruments Inc DSC Q100
Gel permeation chromatography (GPC) Waters 2695 separation moldule / 2414 detector  2 Columns: Agilent Plgel 5 µm Mixed-D
NMR spectroscopy Varian Mercury 400MHz
Chloroform-d Sigma-Aldrich 151858 99.96%
DMSO-d Sigma-Aldrich 156914 99.96%
Vaccum pump Gardner Denver Welch Vacuum Tech, Inc. Ultimate pressure 1x10-4 torr
Drierit with indicator, 8 mesh Sigma-Aldrich 238988 Regenerated at 230 °C for 2 hr

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References

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