Nanosponge accordabilità in dimensioni e densità di reticolazione
Summary
Questo articolo viene descritto un processo per la sintonizzazione la densità dimensioni e reticolazione di covalenza reticolato nanoparticelle dai poliesteri lineari contenenti funzionalità di sospensione. Adattando i parametri di sintesi (peso molecolare del polimero, incorporazione di funzionalità pendente e crosslinker equivalenti), una densità di dimensione e reticolazione di nanoparticella desiderato può essere raggiunto per le applicazioni di consegna di droga.
Abstract
Descriviamo un protocollo per la sintesi di poliesteri lineari contenenti ciondolo epossido funzionalità e la loro incorporazione in un nanosponge con dimensioni contenute. Questo approccio inizia con la sintesi di un lattone funzionalizzato che è la chiave per la funzionalizzazione di pendente del polimero risultante. Valerolactone (VL) e allil-valerolactone (AVL) sono quindi copolimerizzati mediante polimerizzazione per apertura di anello. Modificazione post-polimerizzazione viene quindi utilizzato per installare una parte di epossido su alcuni o su tutti i gruppi di allile pendente. Chimica a resina epossidica-ammina è impiegato alle nanoparticelle di forma in una soluzione diluita di polimero e di piccola molecola diammina crosslinker basato sulla densità desiderata nanosponge dimensioni e reticolazione. Nanosponge dimensioni possono essere caratterizzati da trasmissione microscopia elettronica (TEM) imaging per determinare la dimensione e la distribuzione. Questo metodo fornisce un percorso mediante il quale altamente sintonizzabile poliesteri possono creare sintonizzabile nanoparticelle, che possono essere utilizzate per l’incapsulamento di piccola molecola farmaco. A causa della natura della spina dorsale, queste particelle sono idroliticamente ed enzimaticamente degradabile per un rilascio controllato di una vasta gamma di piccole molecole idrofobiche.
Introduction
Tuning precisamente la densità dimensioni e reticolazione delle nanoparticelle basate su reticolazione intermolecolare è di grande importanza per influenzare e guidare il profilo di rilascio del farmaco di questi nanosistemi1. Progettazione nanosponge accordabilità, vale a dire, preparando particelle delle densità di rete diversi, dipende la funzionalità di sospensione del polimero precursore e gli equivalenti del reticolante idrofila incorporato. In questo approccio, la concentrazione del precursore e crosslinker nel solvente è importante forma nanoparticelle di una dimensione discreta, piuttosto che un gel di massa. Utilizzando quantitativi risonanza magnetica spettroscopia (RMN) come una tecnica di caratterizzazione permette la determinazione precisa della funzionalità incorporata pendente e peso molecolare del polimero. Una volta che le nanoparticelle sono formate, possono essere concentrati e solubilizzati in sostanze organiche senza avere il carattere di un nanogel.
Lavoro recente nella veicolazione delle nanoparticelle è incentrato sull’uso di poli (lattico-co-glicolico) (PLGA) self-assembled nanoparticelle2,3,4,5,6. PLGA ha legami estere degradabile che lo rendono idoneo per applicazioni di consegna di droga ed è spesso combinato con poly(ethylene glycol) (PEG) a causa della sua proprietà stealth7. Tuttavia, a causa della natura auto-assemblata di formazione di particelle PLGA, le particelle non possono essere solubilizzate in sostanze organiche per ulteriore funzionalizzazione. In contrasto con nanoparticelle PLGA, il metodo proposto offre reticolazione covalente formando una nanoparticella con dimensioni definite e morfologia, che sono stabili nel biologico e degradano in soluzioni acquose1. Vantaggi di questo approccio sono la possibilità di ulteriore funzionalizzare chimicamente la superficie del nanosponge8, e la sua stabilità in solventi organici può essere utilizzato per il post-carico delle particelle con composti farmaceutici1,9. Con questo metodo, incapsulamento di piccole molecole idrofobiche può essere realizzato mediante precipitazione in mezzi acquosi. L’idrofobicità del backbone poliestere insieme il reticolante breve idrofila conferisce a queste particelle un carattere amorfo a temperatura corporea. Inoltre, dopo la droga di caricamento, la particella può formare sospensioni bene in mezzi acquosi per essere prontamente iniettati in vivo. È il nostro obiettivo in questo lavoro per valutare i parametri per la sintesi di questi nanospugne poliestere e determinare quelli che sono di vitale importanza per la progettazione e il controllo delle dimensioni e morfologia.
Protocol
Representative Results
Discussion
Come ottenere formati riproducibili nanosponge è di vitale importanza nelle applicazioni di consegna di droga. Più parametri nella sintesi di polimerizzazione e nanosponge influenzano la dimensione e crosslink densità della particella risultante. Tre parametri importanti sono stati identificati nella nostra analisi: peso molecolare del polimero, epossido ciondolo funzionalità e crosslinker equivalenti. Al fine di produrre una gamma di pesi molecolari e le funzionalità di epossido per la sintesi di nanosponge, la ste…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
LK è grato per un finanziamento tramite la National Science Foundation Graduate Research Fellowship programma (DGE-1445197) e il dipartimento di chimica Università di Vanderbilt. LK ed EH vorrei ringraziare i finanziamenti per lo strumento 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 |
Riferimenti
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