Nanosponge accordabilité en taille et en densité de réticulation
Summary
Cet article décrit un processus pour le réglage de la densité de taille et de la réticulation de façon covalente réticulé nanoparticules de polyesters linéaires comportant une fonction pendentif. En adaptant les paramètres de synthèse (poids moléculaire de polymères, incorporation de fonctionnalités pendentif et RETICULATION équivalents), une densité de taille et réticulation de nanoparticules souhaitées peut être obtenue pour demandes de livraison de drogue.
Abstract
Les auteurs décrivent un protocole pour la synthèse de polyesters linéaires contenant pendentif époxyde fonctionnalité et leur incorporation dans un nanosponge avec dimensions contrôlées. Cette démarche commence par la synthèse d’une lactone fonctionnalisée qui est la clé de la fonctionnalisation de pendentif du polymère qui en résulte. Valérolactone (VL) et allyl-valérolactone (AVL) sont retrouvées ensuite à l’aide de polymérisation par ouverture. Après polymérisation modification est utilisée pour installer un groupement époxyde sur certains ou tous les groupes d’allyle. Chimie de l’époxy-amine est employé aux nanoparticules de forme dans une solution diluée de polymère et de petites molécules diamine RETICULATION basé sur la densité de réticulation et de taille nanosponge désiré. Nanosponge tailles peuvent être caractérisées par transmission d’images de microscopie électronique (met) pour déterminer la dimension et la distribution. Cette méthode fournit une voie par laquelle polyesters hautement accordables peuvent créer des nanoparticules accordables, qui peuvent être utilisés pour l’encapsulation de drogue de petite molécule. En raison de la nature de la colonne vertébrale, ces particules sont hydrolytique et enzymatiquement dégradables pour une libération contrôlée d’un large éventail de molécules petites hydrophobes.
Introduction
Tuning avec précision la taille et réticulation de la densité de nanoparticules issus d’intermoléculaire réticulation est d’une grande importance pour influencer et orienter le profil de libération de médicaments de ces nanosystèmes1. Conception nanosponge accordabilité, c’est-à-direpréparer des particules de densité de réseau différent, est dépendante de la fonctionnalité de pendentif du polymère précurseur et les équivalents de la RETICULATION hydrophile constituée. Dans cette approche, la concentration du précurseur et RETICULATION dans le solvant est importante pour la forme de nanoparticules d’une taille discrète plutôt qu’un gel en vrac. Utilisant la spectroscopie quantitative la résonance magnétique nucléaire (RMN) comme une technique de caractérisation permet la détermination précise des fonctionnalités incorporées de pendentif et de poids moléculaire de polymères. Une fois que les nanoparticules sont forment, ils peuvent être concentrés et solubilisées dans matières organiques sans avoir le caractère d’un nanogel.
Des travaux récents NANOPARTICULE drug delivery a porté sur l’utilisation de poly (lactique-co-glycolique acide) (PLGA) self-assembled nanoparticules2,3,4,5,6. PLGA a liens dégradables ester qui le rendent approprié pour des applications de livraison de drogue et est souvent combiné avec poly(ethylene glycol) (PEG) en raison de ses propriétés furtif7. Cependant, en raison de la nature auto-assemblés PLGA formation de particules, les particules ne peuvent pas être solubilisées dans organiques pour davantage de fonctionnalisation. Contrairement aux nanoparticules PLGA, la méthode proposée fournit réticulation covalente formant une NANOPARTICULE avec tailles définies et la morphologie, qui sont stables en matières organiques et se dégradent dans des solutions aqueuses1. Avantages de cette approche sont la possibilité d’autres chimiquement fonctionnaliser la surface de la nanosponge8, et sa stabilité dans les solvants organiques peut être utilisée pour le chargement après des particules avec des composés pharmaceutiques1,9. Avec cette méthode, l’encapsulation de molécules hydrophobes de petites est possible par précipitation en milieu aqueux. L’hydrophobicité du squelette polyester ainsi que de la RETICULATION hydrophile court donne à ces particules un caractère amorphe à la température corporelle. En outre, après la drogue de chargement, la particule peut former des suspensions fines en milieu aqueux pour être facilement injecté in vivo. C’est notre objectif dans ce travail d’évaluer les paramètres pour la synthèse de ces nanosponges de polyester et de déterminer celles qui sont importantes pour la conception et le contrôle de la taille et la morphologie.
Protocol
Representative Results
Discussion
L’obtention reproductible nanosponge tailles est vital dans les demandes de livraison de drogue. Plusieurs paramètres dans la synthèse de la polymérisation et nanosponge affectent la taille et crosslink de la densité de la particule qui en résulte. Trois paramètres importants ont été identifiés dans notre analyse : poids moléculaire de polymères, la fonctionnalité pendentif époxyde et RETICULATION équivalents. Afin de produire un éventail de poids moléculaires et fonctionnalités époxyde pour la synth…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
LK est reconnaissante pour le financement de la National Science Foundation Research Fellowship programme d’études supérieures (DGE-1445197) et le département de chimie de l’Université Vanderbilt. LK et EH tiens à remercier le financement de l’instrument 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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