إنتاج الأشعة تحت الحمراء القريبة الحساسة، منصة تسليم لقاح كور شل
Summary
توضح هذه المقالة البروتوكولات المستخدمة لإنتاج منصة جديدة لتوصيل اللقاح، “polybubbles”، لتمكين إطلاق انفجار متأخر. واستخدمت البوليسترات بما في ذلك بولي (حمض اللاكتيك شارك الجليكوليك) والبولي كابرولكتون لتشكيل polybubbles والجزيئات الصغيرة والمستضدات واستخدمت كبضائع.
Abstract
إن استراتيجيات إيصال اللقاحات التي يمكن أن تحد من تعرض البضائع للمذيبات العضوية مع تمكين الملامح الجديدة للإطلاق هي ذات أهمية حاسمة لتحسين تغطية التمنيع في جميع أنحاء العالم. هنا ، يتم تقديم رواية قابلة للحقن ، والأشعة فوق البنفسجية ، curt وتأخر إطلاق انفجار تمكين منصة توصيل اللقاح تسمى polybubbles. تم حقن البضائع في البولي بوببلس القائم على البوليستر التي تشكلت في 10٪ carboxymethycellulose – القائم على محلول مائي. تتضمن هذه الورقة بروتوكولات للحفاظ على الشكل الكروي للبولي بوبلز وتحسين وضع البضائع والاحتفاظ بها لزيادة كمية البضائع داخل polybubbles. ولضمان السلامة، تم تحليل محتوى المذيبات المكلورة داخل البولي بوبل باستخدام تحليل تنشيط النيوترونات. وأجريت دراسات الإفراج مع جزيئات صغيرة والبضائع داخل polybubble لتأكيد تأخر إطلاق انفجار. وللمزيد من إظهار إمكانية تسليم البضائع عند الطلب، كانت ألياف النانو مزجت داخل قشرة البوليمر لتمكين التنشيط بالليزر القريب من الأشعة تحت الحمراء.
Introduction
ويؤدي تغطية التحصين المحدودة إلى وفاة 3 ملايين شخص بسبب الأمراض التي يمكن الوقاية منها باللقاحاتتحديداً 1. وتؤدي ظروف التخزين والنقل غير الملائمة إلى هدر اللقاحات الوظيفية، وبالتالي تسهم في خفض التحصين العالمي. وبالإضافة إلى ذلك، فإن عدم اكتمال التطعيم بسبب عدم الالتزام بجداول اللقاحات المطلوبة يتسبب أيضاً في تغطية محدودة باللقاحات، وتحديداً في البلدان النامية2. ويلزم القيام بزيارات متعددة للعاملين الطبيين خلال الفترة الموصى بها لتلقي الجرعات المعززة، مما يحد من النسبة المئوية للسكان الذين يحصلون على التطعيم الكامل. ومن ثم، هناك حاجة إلى وضع استراتيجيات جديدة لتقديم اللقاحات الخاضعة للرقابة للتغلب على هذه التحديات.
وتشمل الجهود الحالية نحو تطوير تكنولوجيات إيصال اللقاحات النظم البوليمرية المستحلب3،4. ومع ذلك، غالباً ما تتعرض البضائع إلى كمية أكبر من المذيبات العضوية التي يمكن أن تسبب تراكم وdenaturation، وتحديدا في سياق البضائع القائمة على البروتين5،6. لقد قمنا بتطوير منصة جديدة لتوصيل اللقاح ، “polybubbles” ، التي يمكن أن تضم مقصورات شحن متعددة مع تقليل حجم البضائع التي تتعرض للمذيبات7. على سبيل المثال، في منصة القذيفة الأساسية متعددة الزهاء، يتم حقن جيب شحن قطره 0.38 مم (SEM) في وسط بولي بوبل 1 مم. وفي هذه الحالة، فإن مساحة سطح البضائع المعرضة لمذيب عضوي ستكون حوالي 0.453 مم2. بعد النظر في كثافة التعبئة من المجالات (الجسيمات الدقيقة) داخل المجال (مستودع البضائع)، والحجم الفعلي للجسيمات الدقيقة (10 ميكرومتر في القطر) التي يمكن أن يصلح في مستودع 0.17 مم3. حجم الجسيمات الدقيقة واحد هو 5.24×10-8 ملم3، وبالتالي فإن عدد الجسيمات الدقيقة التي يمكن أن تناسب المستودع هو ~ 3.2×106 الجسيمات. إذا كان كل الجسيمات الدقيقة لديها 20 جيب البضائع (نتيجة مستحلب مزدوج) من 0.25 ميكرومتر القطر، ثم مساحة السطح من البضائع المعرضة للمذيبات العضوية هو 1274 مم2. مستودع البضائع داخل polybubble وبالتالي سيكون لها ~ 2800-fold أقل مساحة السطح المعرضة للمذيبات العضوية مقارنة مع تلك التي من البضائع العضوية المذيبات المعرضة في الجسيمات الدقيقة. وبالتالي يمكن أن تقلل من منصة البوليستر لدينا كمية البضائع المعرضة للمذيبات العضوية التي يمكن أن تسبب خلاف ذلك تجميع البضائع وعدم الاستقرار.
يتم تشكيل polybubbles على أساس مبدأ فصل المرحلة حيث يتم حقن البوليستر في المرحلة العضوية في محلول مائي مما يؤدي إلى فقاعة كروية. ويمكن بعد ذلك حقن البضائع في المرحلة مائي في وسط polybubble. ويمكن أن يكون من الممكن أن يتحقق آخر مقصورة الشحن داخل polybubble عن طريق خلط شحنة مختلفة مع قذيفة البوليمر. وسوف polybubble في هذه المرحلة تكون مرنة ، وسوف بعد ذلك الشفاء يؤدي إلى هيكل polybubble الصلبة مع البضائع في الوسط. تم اختيار polybubbles كروية على الأشكال الهندسية الأخرى لزيادة قدرة البضائع داخل polybubble مع التقليل من الحجم الكلي للبولي بوبل. تم اختيار polybubbles مع البضائع في المركز لإثبات تأخر إطلاق انفجار. وأدرجت أيضا polybubbles مع الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR)- حساسة (أي، ثيرانوستيك تمكين) عامل، وهي نانورود الذهب (AuNR)، للتسبب في زيادة في درجة حرارة polybubbles. ويمكن أن ييسر هذا التأثير التحلل بشكل أسرع ويمكن استخدامه للتحكم في الحركة في التطبيقات المستقبلية. في هذه الورقة، ونحن وصف نهجنا لتشكيل وتوصيف polybubbles، لتحقيق تأخر إطلاق انفجار من polybubbles، ودمج AuNR داخل polybubbles للتسبب NIR-التنشيط.
Protocol
Representative Results
Discussion
التكنولوجيات والتحديات الحالية
يشيع استخدام الجسيمات الدقيقة والنانوية القائمة على المستحلب كناقلات توصيل المخدرات. على الرغم من أن حركية الإفراج عن البضائع من هذه الأجهزة قد درست على نطاق واسع، والسيطرة على حركية إطلاق انفجار كان تحديا كبيرا11. كما أن براعة الشح?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نود أن نشكر الدكتور بريان E. توملين التابعة لمختبر التحليل عنصري داخل قسم الكيمياء في TAMU الذي ساعد في تحليل تنشيط النيوترونات (NAA).
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 |
Riferimenti
- . 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)
