Formulering av Diblock polymera nanopartiklar genom Nanoprecipitation Teknik
Summary
Den här artikeln beskriver en nanoprecipitation metod för att syntetisera polymerbaserade nanopartiklar med diblock sampolymerer. Vi kommer att diskutera en syntes av diblock sampolymerer, det nanoprecipitation teknik och potentiella tillämpningar.
Abstract
Nanoteknik är en relativt ny gren av vetenskap som innebär att utnyttja de unika egenskaperna hos partiklar som är nanometer i skala (nanopartiklar). Nanopartiklar kan vara konstruerad på ett precist sätt där deras storlek, sammansättning och ytkemi kan kontrolleras noggrant. Detta möjliggör stor frihet att ändra några av de grundläggande egenskaperna hos deras last, såsom löslighet, diffusivitet, biodistribution, släpp egenskaper och immunogenicitet. Sedan starten har nanopartiklar använts på många områden inom naturvetenskap och medicin, drug delivery, imaging och cellbiologi 1-4. Det har dock inte utnyttjats fullt ut utanför "nanoteknik laboratorier" på grund av upplevda tekniska hinder. I den här artikeln beskriver vi en enkel metod för att syntetisera en polymer baserad nanopartikel plattform som har ett brett spektrum av potentiella tillämpningar.
Det första steget är att syntetisera en diblock co-polymer som har både en hydrofob domän och hydrofila domän. Använda PLGA och PEG som modell polymerer, beskrev vi en konjugering reaktion med EDC / NHS kemi 5 (Fig. 1). Vi diskuterar också polymeren reningsprocessen. Den syntetiserade diblock co-polymer kan själv montera in nanopartiklar i nanoprecipitation processen genom hydrofoba-hydrofila interaktioner.
Det beskrivna polymera nanopartiklar är mycket mångsidig. Den hydrofoba kärnan i nanopartiklar kan användas för att bära svårlösliga läkemedel för drug delivery experiments6. Dessutom kan nanopartiklar lösa problemet med giftiga lösningsmedel för svårlösliga molekylärbiologiska reagens, såsom wortmannin, vilket kräver ett lösningsmedel som DMSO. Däremot kan DMSO vara toxiska för cellerna och störa experimentet. Dessa svårlösliga läkemedel och reagenser effektivt kan levereras med hjälp av polymera nanopartiklar med minimal toxicitet. Polymer nanopartiklar kan också laddas med fluorescerande färg och används för intracellulära människohandel studier. Slutligen kan dessa polymera nanopartiklar vara konjugerad med inriktning ligander igenom ytan PEG. Sådana riktade nanopartiklar kan användas för att märka specifika epitoper på eller i celler 7-10.
Protocol
Discussion
Den nanoprecipitation metod med diblock sampolymerer representerar en enkel, snabb metod att konstruera polymera nanopartiklar. Den resulterande nanopartiklar består av en hydrofob kärna som kan utnyttjas för leverans av svårlösliga föreningar. Ytan hydrofila skiktet ger utmärkt löslighet i vatten samtidigt som en fraktion för eventuella ytterligare konjugering till en inriktning ligand.
Det finns många nanopartiklar plattformar, inklusive liposomer, polymera nanopartiklar, dendrim…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete har finansierats av golfare mot cancer, Carolina Centrum för nanoteknik Excellence Pilot bidrag, University Cancer Research Fund och Folkhälsoinstitutet K-12 Career Development Award.
Materials
| Reagent | Company | Catalogue Number | Comments |
| EDC | Thermo Scientific | 22980 | Conjugation Reagent |
| NHS | Thermo Scientific | 24500 | Conjugation Reagent |
| amine-PEG-carboxylate | Laysan Bio Inc. | Nh2-PEG-CM-5000 | Polymer (Can use any PEG MW, 5000 is listed here) |
| PLGA-carbxylate | Lactel | B6013-2 | Polymer |
| Dichloromethane (DCM) | Sigma-Aldrich | 34856 | Solvent |
| Acetonitrile >99% purity | Sigma-Aldrich | 34851 | Solvent |
| Methanol >99% purity | Sigma-Aldrich | 34860 | Wash |
References
- Drotleffa, S., Lungwitz, U., Breuniga, M., Dennis, A., Blunk, T., Tessmarc, J., Goëpferich, A. Biomimetic polymers in pharmaceutical and biomedical sciences. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 58, 385-407 (2004).
- Bulte, J. W. M. . Nanoparticles in Biomedical Imaging. 3, (2008).
- Omid, C., Farokhzad, R. L. Impact of Nanotechnology on Drug Delivery. ACS NANO. 3, 16-20 (2009).
- Li, Y. -. P., Pei, Y. -. Y., Xian-Ying, Z., Zhou-Hui, G., Zhao-Hui, Z., Wei-Fang, Y., Jian-Jun, Z., Jian-Hua, Z., Xiu-Jian, G. PEGylated PLGA nanoparticles as protein carriers: synthesis, preparation and biodistribution in rats. Journal of Controlled Release. 71, 203-211 (2011).
- Hermanson, G. T. . Bioconjugate techniques. , (2008).
- Jeong, B., Bae, Y. H., Lee, D. S., Kim, S. W. Biodegradable block copolymers as injectable drug-delivery systems. Nature. 388, 860-862 (1997).
- Yoo, H. S., Park, T. G. Folate receptor targeted biodegradable polymeric doxorubicin micelles. Journal of Controlled Release. 96, 273-283 (2004).
- Cheng, J., Teply, B. A., Sherifi, I., Sung, J., Luther, G., Gu, F. X., Levy-Nissenbaum, E., Radovic-Moreno, A. F., Langer, R., Farokhzad, O. C. Formulation of Functionalized PLGA-PEG Nanoparticles for In Vivo Targeted Drug Delivery. Biomaterials. 28, 869-876 (2007).
- Gu, F., Zhang, L. F., Teply, B. A., Mann, N., Wang, A., Radovic-Moreno, A. F., Langer, R., Farokhzad, O. C. Precise engineering of targeted nanoparticles by using self-assembled biointegrated block copolymers. Proceedings of the National Academy of Science. 105, 2586-2591 (2008).
- Sanna, V., Pintus, G., Roggio, A. M., Punzoni, A., Posadino, A. M., Arca, A., Marceddu, S., Bandiera, P., Uzzau, S., Sechi, M. Targeted Biocompatible Nanoparticles for the Delivery of (-)-Epigallocatechin 3-Gallate to Prostate Cancer Cells. J. Med. Chem. 54, 1321-1332 (2011).
- Abdelwahed, W., Degobert, G., Stainmesse, S., Fessi, H. Freeze-drying of nanoparticles: Formulation, process and storage considerations. Advanced Drug Delivery Reviews. 58, 1688-1713 (2006).
- Holzer, M., Vogel, V., Mäntele, W., Schwartz, D., Haase, W., Langer, K. Physico-chemical characterisation of PLGA nanoparticles after freeze-drying and storage. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 72, 428-437 (2009).
- Lee, M. K., Kim, M. Y., Kim, S., Lee, J. Cryoprotectants for Freeze Drying of Drug Nano-Suspensions: Effect of Freezing Rate. Journal of Pharmaceutical Sciences. 98, 4808-4817 (2009).
- Wang, A. Z. Biofunctionalized targeted nanoparticles for therapeutic applications. Expert opinion on biological therapy. 8, 1063-1070 (2008).
- Jeong, B., Bae, Y. H., Kim, S. W. Drug release from biodegradable injectable thermosensitive hydrogel of PEG-PLGA-PEG triblock copolymers. J. Control Release. 63, 155-163 (2000).
- Gref, R. Biodegradable long-circulating polymeric nanospheres. Science. 263, 1600-1603 (1994).
