Yakın Kızılötesi Hassas, Çekirdek Kabuğu Aşı Dağıtım Platformu Üretimi
Summary
Bu makalede, gecikmiş seri sürüm sağlamak için yeni bir aşı dağıtım platformu olan “polybubbles”ı üretmek için kullanılan protokoller açıklanmaktadır. Polikonik (laktik-koglikolik asit) ve polikaprolakon gibi polikrolakon polikasını oluşturmak için polyesterler, küçük moleküller ve antijen ler kargo olarak kullanıldı.
Abstract
Yeni salınım profilleri sağlarken kargonun organik çözücüye maruz kalmasını sınırlandırabilen aşı dağıtım stratejileri, dünya çapında bağışıklama kapsamının iyileştirilmesi için çok önemlidir. Burada, polibubbles adı verilen aşı dağıtım platformu sağlayan yeni bir enjekte edilebilir, ultraviyole- tedavi edilebilir ve gecikmiş patlama salınımı tanıtıldı. Kargo% 10 karboksimethycellulose tabanlı sulu çözelti oluşturulan polyester bazlı polibubbles içine enjekte edildi. Bu kağıt polikabarcıklar küresel şeklini korumak ve polikabarcıklar içinde kargo miktarını en üst düzeye çıkarmak için kargo yerleşimi ve tutma optimize etmek için protokoller içerir. Güvenliği sağlamak için polikasındaki klorlu çözücü içeriği nötron aktivasyon analizi kullanılarak analiz edildi. Serbest bırakma çalışmaları, gecikmiş patlama salınımını onaylamak için polikağın içinde kargo olarak küçük moleküllerle yapılmıştır. Kargonun isteğe bağlı teslimat potansiyelini daha fazla göstermek için, altın nanorodlar yakın kızılötesi lazer aktivasyonu sağlamak için polimer kabuk içinde karıştırıldı.
Introduction
Sınırlı bağışıklama kapsamı özellikle aşı yla önlenebilir hastalıklardan kaynaklanan 3 milyon kişinin ölümüyle sonuçlanır1. Yetersiz depolama ve taşıma koşulları fonksiyonel aşıların israfına yol açar ve böylece küresel bağışıklamanın azalmasına katkıda bulunur. Buna ek olarak, gerekli aşı programlarına bağlı kalarak değil eksik aşılama da sınırlı aşı kapsama neden olur, özellikle gelişmekte olan ülkelerde2. Tıbbi personele birden fazla ziyaret güçlendirici çekim almak için önerilen süre içinde gereklidir, böylece tam aşı ile nüfus yüzdesi sınırlayan. Bu nedenle, bu zorlukları aşmak için kontrollü aşı teslimatı için yeni stratejiler geliştirmek için bir ihtiyaç vardır.
Aşı dağıtım teknolojileri geliştirmeye yönelik mevcut çabalar emülsiyon tabanlı polimerik sistemleri içerir3,4. Ancak, kargo genellikle potansiyel olarak toplama ve denatürasyona neden olabilir organik çözücü daha fazla miktarda maruz, özellikle protein bazlı kargo bağlamında5,6. Biz yeni bir aşı dağıtım platformu geliştirdik, “polybubbles”, potansiyel olarak solvent maruz kalan kargo hacmini en aza indirirken birden fazla kargo bölmeleri ev olabilir7. Örneğin, polikasını çekirdek kabuğu platformumuzda, çapı 0,38 mm (SEM) olan bir kargo cebi, 1 mm’lik polikasının ortasına enjekte edilir. Bu durumda organik çözücüye maruz kalan kargonun yüzey alanı yaklaşık 0,453 mm2olacaktır. Kürelerin (mikro partiküllerin) bir küre (kargo deposu) içindeki ambalaj yoğunluğu göz önüne alındığında, depoya sığabilecek mikro partiküllerin (103μm çapında) gerçek hacmi 0,17 mm 3’tür. Bir mikropartikülün hacmi 5,24×10-8 mm3 olup depoya sığabilecek partikül lerin sayısı ~3.2×106 partikültür. Her mikropartikülün 0,25 μm çapında 20 kargo cebi (çift emülsiyon sonucu) varsa, organik çözücüye maruz2kalan kargonun yüzey alanı 1274 mm 2’dir. Böylece polikabaron içindeki kargo deposu, mikro partiküllerde organik çözücüye maruz kalan organik çözücüye göre ~2800 kat daha az yüzey alanına sahip olacaktır. Polyester bazlı platformumuz böylece organik çözücüye maruz kalan kargo miktarını potansiyel olarak azaltabilir ve bu da kargo toplama ve kararsızlığa neden olabilir.
Polikasında, organik fazdaki polyesterin küresel bir kabarcıkla sonuçlanan sulu bir çözeltiye enjekte edildiği faz ayırma prensibine göre oluşur. Sulu fazdaki kargo daha sonra polikanın ortasına enjekte edilebilir. Başka bir kargo bölmesi potansiyel polimer kabuk ile farklı bir kargo karıştırılarak polikasını içinde elde edilebilir. Bu aşamada polikabar dövülebilir olacak ve daha sonra ortasında kargo ile sağlam bir polikabarcık yapısı neden tedavi edilecektir. Küresel polikasını, polikağın genel boyutunu en aza indirirken polikağın içindeki kargo kapasitesini artırmak için diğer geometrik şekiller in üzerine seçilmiştir. Merkezinde kargo ile Polybubbles gecikmiş patlama serbest göstermek için seçildi. Polybubbles da yakın kızılötesi ile dahil edildi (NIR)- duyarlı (yani, theranostic-sağlayan) ajan, yani altın nanorods (AuNR), polikabarcıkların sıcaklık artışına neden. Bu etki potansiyel olarak daha hızlı bozulmayı kolaylaştırabilir ve gelecekteki uygulamalarda kinetik kontrolü için kullanılabilir. Bu yazıda, polikabarcıklar oluşturmak ve karakterize etmek, polibubbles gecikmiş patlama sürümü elde etmek ve NIR aktivasyonu neden polikabarcıklar içinde AuNR dahil etmek için yaklaşımımızı açıklar.
Protocol
Representative Results
Discussion
Güncel teknolojiler ve zorluklar
Emülsiyon bazlı mikro ve nano tanecikleri yaygın olarak ilaç dağıtım taşıyıcıları olarak kullanılmaktadır. Bu cihazlardan kargo serbest kinetik kapsamlı olarak çalışılmıştır rağmen, patlama serbest kinetik kontrol büyük bir sorun olmuştur11. Kargo çok yönlülüğü ve işlevselliği, aşırı sulu ve organik çözücülere maruz kalma nedeniyle emülsiyon tabanlı sistemlerde de sınırlıdır. Protein bazlı kargo g…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nötron aktivasyon analizine (NAA) yardımcı olan TAMU kimya bölümündeki elemental analiz laboratuarına bağlı Dr. Bryan E. Tomlin’e teşekkür ederiz.
Materials
| 1-Step Ultra Tetramethylbezidine (TMB)-Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) Substrate Solution | Thermo scientific | 34028 | |
| 2-Hydroxy-2-methylpropiophenone | TCI AMERICA | H0991 | |
| 450 nm Stop Solution for TMB Substrate | Abcam | ab17152 | |
| Acryloyl chloride | Sigma Aldrich | A24109-100G | |
| Acriflavine | Chem-Impex International | 22916 | |
| Anhydrous ethyl ether | Fisher Chemical | E138-500 | |
| Anti-HIV1 gp120 antibody conjugated to horseradish peroxidase (HRP) | |||
| Bovine serum albumin (BSA) | Fisher BioReagents | BP9700100 | |
| BSA-CF488 dye conjugates | Invitrogen | A13100 | |
| Bromosalicylic acid | Acros Organics | AC162142500 | |
| Carboxymethylcellulose (CMC) | Millipore Sigma | 80502-040 | |
| Centrimonium bromide (CTAB) | MP Biomedicals | ICN19400480 | |
| Chloroform | Fisher Chemical | C2984 | |
| Coating buffer | Abcam | ab210899 | |
| Dichloromethane (DCM) | Sigma Aldrich | 270997-1L | |
| Diethyl ether | Fisher Chemical | E1384 | |
| Dodeacyl Amine | Acros Organics | AC117665000 | |
| Doxorubicin hydrochloride | Fisher BioReagents | BP251610 | |
| L-ascorbic acid | Acros Organics | A61 100 | |
| Legato 100 Syringe Pump | KD Scientific | 14 831 212 | |
| mPEG thiol | Laysan Bio | NC0702454 | |
| Nonfat dry milk | Andwin Scientific | NC9022655 | |
| Potassium carbonate | Acros Organics | AC424081000 | |
| Phosphate saline buffer | Fisher BioReagents | BP3991 | |
| (Poly(caprolactone) | Sigma Aldrich | 440744-250G | |
| (Poly(caprolactone) triol | Acros Organics | AC190730250 | |
| Poly (lactic-co-glycolic acid) diacrylate | CMTec | 280050 | |
| Potassium carbonate | Acros Organics | AC424081000 | |
| Recombinant HIV1 gp120 + gp41 protein | Abcam | ab49054 | |
| Silver nitrate | Acros Organics | S181 25 | |
| Sodium borohydride | Fisher Chemical | S678 10 | |
| Tetrachloroauric acid | Fisher Chemical | G54 1 | |
| Trehalose | Acros Organics | NC9022655 | |
| Triethyl amine | Acros Organics | AC157910010 |
References
- . Global Immunization: Worldwide Disease Incidence Available from: https://www.chop.edu/centers-programs/vaccine-education-center/global-immunization/diseases-and-vaccines-world-view (2018)
- Paul, A., Bera, M., Gupta, P., Singh, N. D. P. o-Hydroxycinnamate for sequential photouncaging of two different functional groups and its application in releasing cosmeceuticals. Organic and Biomolecular Chemistry. 17 (33), 7689-7693 (2019).
- Kumari, A., Yadav, S. K., Yadav, S. C. Biodegradable polymeric nanoparticles based drug delivery systems. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 75 (1), 1-18 (2010).
- Dai, C., Wang, B., Zhao, H. Microencapsulation peptide and protein drugs delivery system. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 41 (2-3), 117-120 (2005).
- Souery, W. N., et al. Controlling and quantifying the stability of amino acid-based cargo within polymeric delivery systems. Journal of Control Release. 300, 102-113 (2019).
- Wang, W. Advanced protein formulations. Protein Science. 24 (7), 1031-1039 (2015).
- Lee, J., et al. An ultraviolet-curable, core-shell vaccine formed via phase separation. Journal of Biomedical Materials Research Part A. , (2019).
- Kittler, S., Hickey, S. G., Wolff, T., Eychmüller, A. Easy and Fast Phase Transfer of CTAB Stabilised Gold Nanoparticles from Water to Organic Phase. Zeitschrift für Physikalische Chemie. 229, 235 (2015).
- Soliman, M. G., Pelaz, B., Parak, W. J., del Pino, P. Phase Transfer and Polymer Coating Methods toward Improving the Stability of Metallic Nanoparticles for Biological Applications. Chemistry of Materials. 27 (3), 990-997 (2015).
- Arun Kumar, S., Good, J., Hendrix, D., Yoo, E., Kim, D., Deo, K. A., Jhan, Y. Y., Gaharwar, A. K., Bishop, C. J. Nanoengineered Light-Activatable Polybubbles for On?Demand Therapeutic Delivery. Adv. Funct. Mater. , 2003579 (2020).
- Wuthrich, P., Ng, S. Y., Fritzinger, B. K., Roskos, K. V., Heller, J. Pulsatile and delayed release of lysozyme from ointment-like poly(ortho esters). Journal of Controlled Release. 21 (1), 191-200 (1992).
- Wang, W. Instability, stabilization, and formulation of liquid protein pharmaceuticals. International Journal of Pharmaceutics. 185 (2), 129-188 (1999).
- Wong, D. Y., Hollister, S. J., Krebsbach, P. H., Nosrat, C. Poly(epsilon-caprolactone) and poly (L-lactic-co-glycolic acid) degradable polymer sponges attenuate astrocyte response and lesion growth in acute traumatic brain injury. Tissue Engineering. 13 (10), 2515-2523 (2007).
- Davoodi, P., et al. Drug delivery systems for programmed and on-demand release. Advanced Drug Delivery Reviews. 132, 104-138 (2018).
- Huang, Y. C., Lei, K. F., Liaw, J. W., Tsai, S. W. The influence of laser intensity activated plasmonic gold nanoparticle-generated photothermal effects on cellular morphology and viability: a real-time, long-term tracking and monitoring system. Photochemical and Photobiological Sciences. 18 (6), 1419-1429 (2019).
- Link, S., Burda, C., Nikoobakht, B., El-Sayed, M. A. Laser-Induced Shape Changes of Colloidal Gold Nanorods Using Femtosecond and Nanosecond Laser Pulses. The Journal of Physical Chemistry B. 104 (26), 6152-6163 (2000).
- . Chlorine Available from: https://www.epa.gov/sites/production/files/2016-09/documents/chlorine.pdf (2000)
