Nanosponge afinabilidad de tamaño y densidad de entrecruzamiento
Summary
Este artículo describe un proceso para ajustar la densidad tamaño y reticulación de covalente reticulado nanopartículas de poliésteres lineales que contienen funcionalidad colgante. Por adaptación de parámetros de síntesis (peso molecular de polímero, incorporación de funcionalidad colgante y crosslinker equivalentes), se logra una densidad de tamaño y reticulación deseado nanopartículas para solicitudes de entrega de medicamentos.
Abstract
Se describe un protocolo para la síntesis de poliésteres lineales que contienen funcionalidad epóxido de colgante y su incorporación a un nanosponge con dimensiones controladas. Este enfoque comienza con la síntesis de una lactona funcionalizada que es clave para la funcionalización del colgante del polímero resultante. Valerolactone (VL) y alílico-valerolactone (AVL) son copolymerized entonces mediante la polimerización de la anillo-abertura. Modificación después de la polimerización entonces se utiliza para instalar un grupo epóxido en algunos o todos los grupos alilo de colgante. Química de epoxy-amina se emplea en forma de nanopartículas en una solución diluida de polímeros y pequeñas moléculas diamina crosslinker basado en la densidad deseada de nanosponge tamaño y reticulación. Tamaños de Nanosponge se caracteriza por la transmisión imágenes de microscopía electrónica (TEM) para determinar la dimensión y distribución. Este método proporciona un camino por el cual poliéster altamente armonioso puede crear nanopartículas sintonizables, que pueden ser utilizadas para la encapsulación de fármacos de molécula pequeña. Debido a la naturaleza de la columna vertebral, estas partículas son hidrolítico y enzimáticamente degradables para una liberación controlada de una amplia gama de pequeñas moléculas hidrofóbicas.
Introduction
Precisamente, ajuste la densidad tamaño y reticulación de nanopartículas basadas en la reticulación intermolecular es de gran importancia para influir y orientar el perfil de liberación de fármaco de estos nanosistemas1. Diseño afinabilidad de nanosponge, es decir, preparación de partículas de densidad de red diferente, es dependiente sobre la funcionalidad del colgante del polímero precursor y los equivalentes del crosslinker hidrofílico incorporado. En este enfoque, la concentración de los precursores y el crosslinker en el solvente es importante forma de nanopartículas de un tamaño discreto, en lugar de un gel a granel. Utilizando espectroscopia cuantitativa de resonancia magnética nuclear (RMN) como una técnica de caracterización permite la determinación precisa de funcionalidad incorporado colgante y peso molecular de polímero. Una vez que las nanopartículas se forman, pueden ser concentrados y solubilizados en materia orgánica sin tener el carácter de un nanogel.
Trabajo reciente en el suministro de medicamentos nanopartículas se ha centrado en el uso de poli (láctico-co-ácido glicólico) (PLGA) montado por nanopartículas2,3,4,5,6. EGLP tiene vínculos éster degradable que hacen conveniente para aplicaciones de suministro de drogas y se combina a menudo con poly(ethylene glycol) (PEG) debido a sus propiedades stealth7. Sin embargo, debido a la naturaleza uno mismo-montada de la formación de partículas PLGA, las partículas no solubilizadas en materia orgánica para otros funcionalización. En contraste con nanopartículas PLGA, el método propuesto proporciona reticulación covalente formando una nanopartícula con tamaños definidos y morfología, que son estables en materia orgánica y degradan en soluciones acuosas1. Ventajas de este enfoque son la capacidad más funcionalizar químicamente la superficie de la nanosponge8, y su estabilidad en solventes orgánicos puede ser utilizado para la posterior carga de las partículas con compuestos farmacéuticos1,9. Con este método, encapsulación de pequeñas moléculas hidrofóbicas se logra por precipitación en medios acuosos. La hidrofobicidad de la columna vertebral poliéster junto con el crosslinker corto hidrofílico le da a estas partículas un carácter amorfo a la temperatura corporal. Además, después del cargamento de droga, las partículas pueden formar suspensiones finas en medios acuosos para ser fácilmente inyectados en vivo. Es nuestro objetivo en este trabajo para evaluar los parámetros de la síntesis de estos nanosponges poliéster y determinarlos que son de vital importancia para el diseño y control de tamaño y morfología.
Protocol
Representative Results
Discussion
Obtener medidas reproducibles nanosponge es vital en aplicaciones de suministro de drogas. Varios parámetros en la síntesis de polimerización y nanosponge afectan el tamaño y reticulación de la densidad de la partícula resultante. Tres parámetros importantes fueron identificados en nuestro análisis: peso molecular de polímero, epóxido colgante funcionalidad y crosslinker equivalentes. Para producir una gama de pesos moleculares y funciones epóxido para síntesis de nanosponge, debe modificarse la estequiometr?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
LK es agradecido para la financiación del programa nacional de ciencia Fundación postgrado investigación beca (DGE-1445197) y Departamento de química de la Universidad de Vanderbilt. LK y EH quisiera agradecer la financiación para el instrumento Osiris TEM (NSF EPS 1004083).
Materials
| 2,2'-(Ethylenedioxy)bis(ethylamine) | Sigma-Aldrich | 385506-100ML | |
| 3-methyl-1-butanol | Sigma-Aldrich | 309435-100ML | anhydrous, ≥99% |
| Acetone | Sigma-Aldrich | 179124-4L | |
| Allyl bromide | Sigma-Aldrich | A29585-5G | ≥99% |
| Ammonium chloride | Fisher Scientific | A661-500 | saturated solution in DI water |
| Cell culture water | Sigma-Aldrich | W3500-500ML | Filtered through 0.45 μm syringe filter |
| Dichloromethane (DCM) | Sigma-Aldrich | 270997-100ML | anhydrous, ≥99%, contains 40-150 ppm amylene as stabilizer |
| Ethyl Acetate | Fisher Scientific | E145SK-4 | |
| EZFlow 0.2 μm Syringe Filter | Foxx Life Sciences | 386-2116-OEM | Hydrophillic PTFE, 13 mm |
| EZFlow 0.45 μm Syringe Filter | Foxx Life Sciences | 386-3126-OEM | Hydrophillic PTFE, 25 mm |
| Fisherbrand Disposable Borosilicate Glass Test Tubes with Plain End | Fisher Scientific | 14-961-31 | |
| Fisherbrand Microcentrifuge Tubes | Fisher Scientific | 14-666-318 | 1.5 mL |
| Hamilton Microliter Syringe, 100 μL | Hamilton Company | 80600 | Model 710 N SYR, Cemented NDL, 22s ga, 2 in, point style 2 |
| Hexamethylphosphoramide | Sigma-Aldrich | H11602-100G | ≥99%, contains ≤1000 ppm propylene oxide as stabilizer |
| Hexanes | Fisher Scientific | H292-4 | |
| Magnesium sulfate anhydrous | Fisher Scientific | M65-500 | |
| Meta-chloroperoxybenzoic acid | Sigma-Aldrich | 273031-100G | Purified to ≥99% by buffer wash |
| Methanol (MeOH) | Sigma-Aldrich | 322415-100ML | anhydrous, ≥99% |
| N-butyllithium solution | Sigma-Aldrich | 230707-100ML | 2.5 M in hexanes |
| N,N-diisopropylethylamine | Sigma-Aldrich | 550043-500ML | ≥99% |
| Parafilm M | Sigma-Aldrich | P7793-1EA | |
| PELCO Pro Reverse (Self-Closing) Tweezers | Ted Pella, Inc. | 5375-NM | |
| Phosphotungstic acid hydrate | Alfa Aesar | 40116 | |
| Q55 Sonicator | Qsonica | Q55-110 | 55 Watts, 20 kHz |
| SiliaMetS Cysteine | Silicycle | R80530B-10g | |
| SnakeSkin Dialysis Clips | Thermo Scientific | 68011 | |
| SnakeSkin Dialysis Tubing, 10K MWCO | Thermo Scientific | 68100 | |
| Sodium bicarbonate | Fisher Scientific | 5233-500 | saturated solution in DI water |
| TEM grid | Ted Pella, Inc. | 01822-F | Ultrathin Carbon Type-A, 400 mesh, Copper, approx. grid hole size: 42µm |
| Tetrahydrofuran (THF) | Sigma-Aldrich | 401757-1L | Anhydrous, ≥99.9%, inhibitor-free |
| Tin(II) trifluoromethanesulfonate | Sigma-Aldrich | 388122-1G | |
| Vortex-Genie 2 | Scientific Industries | SI-0236 | |
| Whatman Filter Paper, Grade 1 | Fisher Scientific | 09-805H | Circles, 185 mm |
| δ-valerolactone | Sigma-Aldrich | 389579-100ML | Purified by vacuum distillation |
References
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