Proporcionamos protocolos y datos representativos para diseñar, ensamblar y caracterizar micelas complejas de polielectrolitos, nanopartículas de carcasa central formadas por polielectrolitos y copolímeros de bloques hidrofílicos sin carga.
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Artículo de método
Montaje y caracterización de micelas complejas de polielectrolitos
En este artículo
Resumen
Resumen
Las micelas complejas de polielectrolitos (PCM), las nanopartículas de carcasa central formadas por el autoensamblaje de polímeros cargados en solución acuosa, proporcionan una potente plataforma para explorar la física de las interacciones de polielectrolitos y también ofrecen una solución prometedora para el problema apremiante de la administración de oligonucleótidos terapéuticos in vivo. El desarrollo de relaciones estructura-propiedad predictivas para PCM ha resultado difícil, en parte debido a la presencia de fuertes trampas cinéticas durante el autoensamblaje de nanopartículas. En este artículo se describen los criterios para la elección de polímeros para la construcción de PCM y se proporcionan protocolos basados en el recocido de sal que permiten el montaje de nanopartículas repetibles de baja polidispersidad. También discutimos la caracterización de PCM mediante dispersión de luz, dispersión de rayos X de ángulo pequeño y microscopía electrónica.
Introducción
Cuando los polielectrolitos cargados de forma opuesta se mezclan en solución acuosa, la ganancia de entropía por la liberación de sus contraiones provoca la desmezcla de la solución en una fase condensada rica en polímeros y un sobrenadante agotado por polímeros1,2,3,4,5, un fenómeno conocido como complejo de polielectrolitos. Si un bloque hidrófilo neutro se conjuga con uno o ambos polielectrolitos, se produce una separación de fase a nanoescala en su lugar(Figura 1A
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Protocolo
1. Preparación de materiales
- Pesar el polímero dibloque liofilizado y añadir agua hasta casi el volumen necesario para una solución en stock de 10 mg/ml de concentración final. Vórtice a máxima velocidad durante 2 min.
- Sonicato durante 5 min. Los bloques muy largos pueden requerir sonicación adicional. La solución en stock debe parecer completamente transparente y homogénea.
- Ajuste el pH a 7.4 usando NaOH o HCl según sea necesario. Agregue agua al volumen final. Las soluciones pLys-PEG son bastante estables, pero deben refrigerarse para un almacenamiento a largo plazo y el pH debe comprobarse antes de su uso. La liofilización es preferibl....
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Resultados
Con el fin de ilustrar los métodos de caracterización descritos anteriormente, mostramos resultados típicos para los PCM ensamblados a partir de oligonucleótidos y copolímeros de bloque sin varias longitudes y químicas(Figura 1). La Figura 2 proporciona un ejemplo de cómo el tamaño del núcleo PCM (según lo determinado a partir de SAXS y TEM, Figura 4 y Figura 5)varió con la longitud de bloque cargada. <.......
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Discusión
Como se mencionó anteriormente, los protocolos presentados aquí están escritos con un enfoque en oligonucleótidos como el componente de polianión y pLys-PEG como el copolímero de bloque catiónico-neutral, pero los hemos probado con una variedad de polímeros, tales como poli(ácido acrílico), poliglutamato, y PEG-poly(trimetilamonio de vinilo-vinilobenzil), y creemos que serán generalmente aplicables para la mayoría de los pares de polielectrolitos. Un parámetro que puede necesitar ser optimizado es la concentración de sal.......
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Agradecemos a Phil Griffin y Tera Lavoie de soft Matter Characterization Facility y Advanced Electron Microscopy Facility, respectivamente, en la Universidad de Chicago. También agradecemos a Xiaobing Zuo y Soenke Seifert de la Fuente de Fotones Avanzados en el Laboratorio Nacional de Argonne y el Centro NIST para el Diseño de Materiales Jerárquicos (CHiMaD) por su apoyo. Agradecemos a Jeff Ting y Michael Lueckheide por sus contribuciones a este trabajo.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Papel de filtro circular de 70 mm | Whatman | 1001-070 Papel de | filtro para la absorción durante la preparación de la rejilla |
| Película de carbono Rejilla TEM | Ciencias de la Microscopía Electrónica | CF200-Cu | Rejilla TEM |
| DAWN Tecnología Wyatt | DAWN | MALS | |
| Oligonucleótido de ADN | ADN integrado Nanotechnologies Inc | Oligonucleótido | |
| personalizado Lacey Carbon Rejilla TEM | Ciencias de la Microscopía Electrónica | LC200-Cu | Rejilla TEM |
| Metoxi-poli(etilenglicol)-bloque-poli(clorhidrato de l-lisina) PEG5k - PLKC50 | Alamanda Polymers Inc | mPEG5K-b-PLKC50 | Ejemplo de copolímero |
| en bloque Milli-Q | Millipore Sigma | Agua ultrapura | |
| NanoDrop | Thermo Scientific | Para medir la concentración | |
| pinzas de acción negativa | Dumont | N7 | Pinzas para la preparación de la rejilla |
| Parafilm "M" | Bemis Company Inc | PM996 | Película de laboratorio |
| Quantifoil Holey Carbon Rejilla TEM | de carbono Ciencias de la Microscopía Electrónica Q210CR1.3 | Rejilla TEM | |
| Goniómetro de investigación y sistema de dispersión de luz láser | Brookhaven Instruments Instrumento | BI-200SM | DLS/MALS |
| Slide-A-Lyzer G2 2K 0.5 mL | Thermo Scientific Pierce Protein Biology | 87723 | Cartucho de diálisis |
| cubeta de pequeño volumen | Brookhaven Instruments | BI-SVC | Cubeta para DLS/MALS |
| Sistema de plasma avanzado Solarus 950 | Gatan | Solarus 950 | Sistema de plasma para rejillas TEM Talos |
| TEM FEI | Talos | TEM utilizado para muestras criogénicas | |
| Tecnai Spirit TEM | FEI | Spirit | TEM utilizado para muestras secas |
| Formiato de uranilo | SPI-Chem | 16984-59-1 | Para muestras de tinción negativas para TEM |
| Vitrobot | FEI | Vitrobot Robot | vitrificación para la preparación de rejillas criogénicas |
Referencias
- Spruijt, E., Westphal, A. H., Borst, J. W., Cohen Stuart, M. A., van der Gucht, J. Binodal compositions of polyelectrolyte complexes. Macromolecules. 43 (15), 6476-6484 (2010).
- van der Gucht, J., Spruijt, E., Lemmers, M., Cohen Stuart, M. A. Polyelectrolyte complexes: bulk ph....
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Reimpresiones y permisos
