Nanosponge Tunability आकार और Crosslinking घनत्व में
Summary
यह आलेख crosslinked नैनोकणों रैखिक polyesters लटकन कार्यक्षमता वाले से covalently का आकार और crosslinking घनत्व ट्यूनिंग के लिए एक प्रक्रिया का वर्णन करता है। संश्लेषण पैरामीटर (बहुलक आण्विक वजन, लटकन कार्यक्षमता शामिल करने, और crosslinker समकक्ष) सिलाई द्वारा, एक वांछित nanoparticle आकार और crosslinking घनत्व दवा वितरण के लिए आवेदन प्राप्त किया जा सकता।
Abstract
हम रैखिक polyesters युक्त लटकन epoxide कार्यक्षमता और नियंत्रित आयामों के साथ एक nanosponge में अपने निगमन के संश्लेषण के लिए एक प्रोटोकॉल का वर्णन। जो आने वाले पॉलिमर की लटकन functionalization के लिए महत्वपूर्ण है एक मामलों lactone के संश्लेषण के साथ इस दृष्टिकोण शुरू होता है। Valerolactone (VL) और allyl valerolactone (AVL) फिर अंगूठी-उद्घाटन बहुलकीकरण का उपयोग copolymerized हैं। बाद बहुलकीकरण संशोधन तब एक epoxide moiety कुछ या सभी लटकन allyl समूहों पर स्थापित करने के लिए उपयोग किया जाता है। Epoxy-amine रसायन विज्ञान प्रपत्र नैनोकणों के लिए पॉलिमर और छोटे अणु diamine crosslinker वांछित nanosponge आकार और crosslinking सघनता के आधार पर दोनों का एक पतला समाधान में कार्यरत है। Nanosponge आकार संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (TEM) के आयाम और वितरण निर्धारित करने के लिए इमेजिंग द्वारा होती जा सकता है। इस विधि द्वारा जो उच्च का स्वरित्र polyesters का स्वरित्र नैनोकणों, जो छोटे अणु दवा encapsulation के लिए इस्तेमाल किया जा सकता बना सकते हैं एक मार्ग प्रदान करता है। रीढ़ की हड्डी की प्रकृति के कारण, इन कणों hydrolytically और enzymatically सड़ सकने hydrophobic छोटे अणुओं की एक विस्तृत श्रृंखला की एक नियंत्रित रिहाई के लिए कर रहे हैं।
Introduction
ठीक ट्यूनिंग intermolecular crosslinking पर आधारित नैनोकणों के आकार और crosslinking के घनत्व को प्रभावित करने और इन nanosystems1की दवा जारी प्रोफाइल गाइड करने के लिए काफी महत्व की है। डिजाइन nanosponge tunability, अर्थात्, विभिन्न नेटवर्क घनत्व के कणों की तैयारी, अग्रदूत बहुलक की लटकन कार्यक्षमता और हाइड्रोफिलिक शामिल crosslinker के समकक्ष पर निर्भर है। इस दृष्टिकोण में, अग्रदूत और विलायक में crosslinker की एकाग्रता प्रपत्र नैनोकणों एक थोक जेल के बजाय एक असतत आकार के लिए महत्वपूर्ण है। एक चरित्र चित्रण तकनीक के रूप में मात्रात्मक परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी (एनएमआर) का उपयोग शामिल लटकन कार्यक्षमता और बहुलक आण्विक वजन का सटीक निर्धारण के लिए अनुमति देता है। एक बार नैनोकणों का गठन कर रहे हैं, वे कर सकते हैं हो केंद्रित और ऑर्गेनिक्स में solubilized एक nanogel के चरित्र के बिना।
हाल ही में काम nanoparticle दवा वितरण में पाली के उपयोग पर ध्यान केंद्रित है (लैक्टिक-सह-glycolic एसिड) (PLGA) स्वयं इकट्ठे नैनोकणों2,3,4,5,6। PLGA सड़ सकने एस्टर संबंधों को जो यह दवा वितरण अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है और अक्सर अपने चुपके गुण7कारण poly(ethylene glycol) (खूंटी) के साथ संयुक्त है। हालांकि, PLGA कण गठन की स्व-इकट्ठे प्रकृति के कारण, कणों solubilized जा सकता आगे functionalization के लिए ऑर्गेनिक्स में। PLGA नैनोकणों के विपरीत, एक nanoparticle निर्धारित आकार और आकृति विज्ञान, जो ऑर्गेनिक्स में स्थिर हैं और जलीय समाधान1में नीचा साथ गठन covalent crosslinking प्रस्तावित विधि प्रदान करता है। इस दृष्टिकोण का लाभ आगे रासायनिक nanosponge8की सतह functionalize करने की क्षमता हैं, और कार्बनिक विलायकों में अपनी स्थिरता दवा यौगिकों1,9के साथ कणों के बाद लोड करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता। इस विधि के साथ, encapsulation hydrophobic छोटे अणुओं के जलीय मीडिया में वर्षण से प्राप्त किया जा सकता। हाइड्रोफिलिक लघु crosslinker के साथ पॉलिएस्टर रीढ़ की hydrophobicity इन कणों शरीर के तापमान पर एक बेढब वर्ण देता है। इसके अलावा, दवा के बाद लोड हो रहा है, कण जलीय मीडिया में आसानी से इंजेक्शन में vivoबनना ठीक निलंबन फार्म कर सकते हैं। यह हमारा लक्ष्य इन पॉलिएस्टर nanosponges के संश्लेषण के लिए मापदंड का मूल्यांकन और उन है जो डिजाइन और आकार और आकृति विज्ञान के नियंत्रण के लिए vitally महत्वपूर्ण हैं यह निर्धारित करने के लिए इस काम में है।
Protocol
Representative Results
Discussion
प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य nanosponge आकार प्राप्त करने के दवा वितरण अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण है। बहुलकीकरण और nanosponge के संश्लेषण में एक से अधिक पैरामीटर परिणामस्वरूप कण के आकार और crosslink घनत्व को प्रभावि?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
LK राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन स्नातक अनुसंधान फैलोशिप प्रोग्राम (डीजीई-1445197) और Vanderbilt विश्वविद्यालय रसायन विज्ञान विभाग से धन के लिए आभारी है। LK और EH ओसीरसि TEM साधन (NSF EPS 1004083) के लिए धन शुक्रिया अदा करना चाहूँगा।
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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