액정 나노 입자 캐리어의 소수성화물 캡슐화의 대상 플라즈마 멤브레인 배달
Summary
액정 나노 입자 (LCNP) nanocarrier는 살아있는 세포의 세포막에 소수성화물의 제어 전달을위한 수단으로 이용된다.
Abstract
세포에 약물 / 조영제의 제어 전달은 치료제의 개발 및 세포 신호 전달 과정의 연구에 중요하다. 최근에는 나노 입자 (NPS는) 이러한 전달 시스템의 개발에 상당한 가능성을 보여 주었다. 여기서, 액정 NP (LCNP) 기반 전달 시스템은 플라즈마의 소수성 영역으로 NP 코어 내에서 수 불용성 염료, 3,3'- dioctadecyloxacarbocyanine 퍼클로레이트 (DIO)의 제어 전달을 위해 사용되어왔다 막 이중층. 국민 연금의 합성 중에 색소를 효율적으로 다중 분광 분석에 의해 확인 된 바와 같이, 소수성 LCNP 코어에 통합 하였다. 만약 NP 표면 (DIO-LCNP-PEG-Chol을)에 PEG 화 콜레스테롤 유도체의 활용은 HEK 293T / 17 세포의 세포막에 염료 로딩 NP에 결합 할 수 있었다. 시분 레이저 스캐닝 공 초점 현미경 및 포스터 공명 에너지 전달 (FRET) 이미징 통과를 확인LCNP 코어와 세포막 이중층에의 삽입에서 DIO의 유출을 필자. 마지막으로, LCNP-PEG-Chol을 같은 DIO의 전달은 DIO의 세포 독성을 약화; DIO의 NP 양식 디오 무료 벌크 용액으로부터 전달에 비해 ~ 30~40% 적은 독성을 나타냈다. 이 접근법은 소수성 분자화물의 막 – 특정 전송 및 변조를위한 효율적인 양상으로서 LCNP 플랫폼의 유용성을 보여준다.
Introduction
살아있는 세포를 (적어도 하나의 차원에서 재료 ≤100 ㎚) 나노 인터페이싱의 출현 이후 지속적인 목표는 다양한 애플리케이션을위한 나노 입자 NPS ()의 고유 사이즈 – 의존 특성을 활용할 수있다. 이러한 응용 프로그램은 세포와 조직 라벨 / 영상 (생체 외 및 생체 내에서 모두), 실시간 감지, 약물 및 기타화물 1의 제어 전달을 포함한다. 이러한 관련 NP 속성의 예는 반도체 나노 결정의 크기에 의존 방출 (양자점, 양자점)를 포함; 금 나노 입자의 광열 특성; 리포좀의 수성 코어의 큰 적재량; 이러한 단층 카본 나노 튜브와 그래 핀 등의 탄소 동소체의 전도도 및 탄도.
최근에 상당한 관심 콘트라스트 / 영상 A와 약물 및 다른화물의 제어 NP에 대한 변조의 사용이 생겨났다남자용 화장실. 여기서의 이론적 근거는 크게 / 강화에서 NP 제형으로 제공함으로써 약물화물의 전체 용해도 전달 용량 순환 시간 및 최종 허가를 최적화하는 것이다. 이 NP-매개 약물 전달 (NMDD)로 알려지게하고 있으며, 다양한 암 임상 시험의 다양한 단계에서 더 많은 수백을 치료하는 병원에서 사용하기위한 일곱 FDA 승인 NP 약물 제형은 현재이 있습니다. "적은 비용으로 더 많은 달성;"본질적으로, 목표는 것입니다 즉, 넓은 표면적을 이용하여 적은 투여 투여보다 약을 전달하기위한 골격으로 NP를 사용하려면 부피 (예를 들어, 이러한 양자점 및 금속 산화물 등의 경질 입자) NP에 또는 로딩 그들의 큰 내부 체적 대형화물 페이로드 (예를 들어, 리포좀 또는 미셀). 여기서의 목적은 수성 안정성 및 향상된 순환을 촉진하는 동시에, 특히 대한 여러 전신적 전달 투여 요법에 대한 필요성을 감소시키는매우 효과적인 반면, 수성 매질에 난용이며, 도전 소수성 약물화물.
따라서, 본원에 기술 된 작업의 목적은 친 지성 세포막 이중층 소수성화물의 특정 제어 및 전달을위한 신규 NP 지지체의 사용 가능성을 확인 하였다. 일에 대한 의욕은 수성 미디어에서 세포에 소수성 분자의 전달에 고유 제한 용해도 어려움이었다. 전형적으로, 이러한 소수성 분자의 전달은 내부 부하를 제한 할 수 독성 손상 세포 및 조직 생존 2 또는 미셀 담체 수있는 유기 용매 (예를 들어, DMSO) 또는 양쪽 성 계면 활성제 (예, 폴록 사머)의 사용을 필요 용량. 여기에 선택된 NP 캐리어는 이전에 3를 개발 한 새로운 액정 NP (LCNP) 배합이었고, 그건 ~ 40 배를 달성하기 위해 이전에 표시했다 배양 된 세포를 4 항암제 독소루비신의 효능 향상.
여기에 기술 된 연구에서, 선택된 대표화물은 전위차 막 염료, 3,3'- dioctadecyloxacarbocyanine 과염소산 (DIO)을했다. DIO 거실 고정 신경 세포막 전위 측정에 선행 성 역행 추적을 위해 사용 된 수 불용성 염료 및 일반 멤브레인 라벨링 5, 6, 7, 8, 9. 인해 소수성 특성, DIO는 일반적으로 결정질 형태 (10)에 단층 세포 나 조직에 직접 첨가하거나, 매우 높은 농도로 인큐베이션 농도 원액 (11), (12)에서 희석 후 (~ 1-20 μM).
내용의 "LCNP 플랫폼> 여기서, 접근 방식이었다 사용은 DIO. DIO에 대한 배달 차량으로 그 내부 코어를 완전히 소수성 및 표면이 동시에 친수성 및 바이오 콘쥬 게이션 의무가있는 다기능 NP는, 합성시 LCNP 코어에 통합 및 NP 표면이어서 세포막에 DIO-LCNP 앙상블 결합 멤브레인을 촉진하는 PEG 화 콜레스테롤 잔기로 기능화된다.이 접근법은 큰 충실도 멤브레인 레지던스 원형질막으로 DIO 분할 전달 시스템 초래 DIO의 유리 형태는 벌크 용액으로부터 전달보다 시간 (DIO 무료). 또한,이 방법은 DIO의 LCNP 매개 전달이 실질적으로 변조하고 친 유성 세포막 이중층으로 염료의 특정 파티션의 속도를 구동하는 것을 보여 주었다.입니다 부수적 LCNP 제제로 제공하여 40 % ~하여 유리 약물의 독성을 감소시키는 동안 달성했다. <p cl엉덩이 = "jove_content"> 여기에 기술 된 방법 일 포함 또는 난 용성 또는 수용액에 완전히 용해되지 소수성이 강한화물의 세포 전달을 필요로 연구자를위한 강력한 수 있도록 기술이 될 것으로 예상된다.Protocol
Representative Results
Discussion
NMDD의 지속적인 목표는 동시 개선 된 약효와 결합 된 제어 및 표적 세포 및 조직에 약물 전달 제제이다. 이 중요한 문제를 제기했다있는 약물 분자의 하나의 특정 클래스는 수성 매질에 더 용해도에 드물게이 소수성 약물 / 이미징 에이전트입니다. 이 문제는 임상에 체외 세포 배양 시스템에서 강력한 약물의 전환을 괴롭혀하고 "보류"되는 유망한 약물 분자의 수 결과 또는 포?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 NRL 자료 기금 프로그램 (작업 단위 MA041-06-41-4943)에 의해 지원되었다. ON은 국가 연구위원회 박사후 연구 Associateship에 의해 지원됩니다.
Materials
| 1-ethyl-3-(3-(dimethylamino)-propyl)carbodiimide hydrochloride (EDCA) | ThermoFisher | E2247 | |
| 3,3′-dioctadecyloxacarbocyanine perchlorate (DiO) | Sigma Aldrich | D4292-20MG | Hazardous/ make stock solution in DMSO |
| Cholesterol poly(ethylene glycol) amine hydrochloride | Nanocs, Inc. | PG2-AMCS-2k | |
| Countess automated cell counter | ThermoFisher | C10227 | |
| Dioctadecyl-3,3,3′,3′-tetramethylindocarbocyanine perchlorate (DiI) | Sigma Aldrich | 468495-100MG | Hazardous/ make stock solution in DMSO |
| Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) | ThermoFisher | 21063045 | Warm in 37°C before use |
| Dulbecco's Phosphate Buffered Saline (DPBS) | ThermoFisher | 14040182 | Warm in 37°C before use |
| Dynamic light scattering instrument | ZetaSizer NanoSeries (Malvern Instruments Ltd., Worcestershire, UK) | ||
| Fibronectin Bovine Protein, Plasma | ThermoFisher | 33010018 | Make stock solution 1mg/mL using DPBS. Use 20-30 µg/mL for coating MetTek dish, 2 h@ 37°C |
| Formaldehyde (16%, W/V) | ThermoFisher | 28906 | Hazardous, dilute to 4% using DPBS |
| Human embryonic kidney cells (HEK 293T/17) | American Type Culture Collection | ATCC® CRL-11268™ | |
| Live cell imaging solution (LCIS) | ThermoFisher | A14291DJ | Warm in 37°C before use |
| MatTek 14 mm # 1.0 coverglass insert cell culture dish | MatTek corporation | P35G-1.0-14-C | |
| Modified Eagle Medium (DMEM) containing 25 mM HEPES | ThermoFisher | 21063045 | Warm in 37°C before use |
| N-hydroxysulfosuccinimide sodium salt (NHSS) | ThermoFisher | 24510 | |
| Nikon A1si spectral confocal microscope | Nikon Instruments | ||
| Trypan Blue Stain (0.4%) | ThermoFisher | T10282 | mix as a 50% to the cell suspension before counting the cells |
| Zeta potential instrument | ZetaSizer NanoSeries (Malvern Instruments Ltd., Worcestershire, UK) | ||
| Ultrasonic Processor | Sonics and Materials Inc | GEX 600-5 | |
| Mini Cetntrifuge | Benchmark | Mini-fuge-04477 | |
| PD-10 Sephadex™ G-25 Medium | GE Healthcare | 17-0851-01 | |
| Bio-Rad ChemiDoc XRS Imaging System | Bio-RAD | 76S/07434 | |
| Trypsin-EDTA(0.25%), phenol red | ThermoFisher | 25200056 |
Referências
- Nag, O. K., Field, L. D., Chen, Y., Sangtani, A., Breger, J. C., Delehanty, J. B. Controlled actuation of therapeutic nanoparticles: an update on recent progress. Ther. Deliv. 7 (5), 335-352 (2016).
- Galvao, J., Davis, B., Tilley, M., Normando, E., Duchen, M. R., Cordeiro, M. F. Unexpected low-dose toxicity of the universal solvent DMSO. FASEB J. 28 (3), 1317-1330 (2014).
- Spillmann, C. M., Naciri, J., Anderson, G. P., Chen, M. S., Ratna, B. R. Spectral tuning of organic nanocolloids by controlled molecular interactions. ACS Nano. 3 (10), 3214-3220 (2009).
- Spillmann, C. M., Naciri, J., Algar, W. R., Medintz, I. L., Delehanty, J. B. Multifunctional Liquid Crystal Nanoparticles for Intracellular Fluorescent Imaging and Drug Delivery. ACS Nano. 8 (7), 6986-6997 (2014).
- Timmers, M., Vermijlen, D., Vekemans, K., De Zanger, R., Wisse, E., Braet, F. Tracing DiO-labelled tumour cells in liver sections by confocal laser scanning microscopy. J. Microsc. 208 (Pt 1), 65-74 (2002).
- Mufson, E. J., Brady, D. R., Kordower, J. H. Tracing neuronal connections in postmortem human hippocampal complex with the carbocyanine dye DiI. Neurobiol Aging. 11 (6), 649-653 (1990).
- Köbbert, C., Apps, R., Bechmann, I., Lanciego, J. L., Mey, J., Thanos, S. Current concepts in neuroanatomical tracing. Prog. Neurobiol. 62 (4), 327-351 (2000).
- Honig, M. G., Hume, R. I. Dil and DiO: versatile fluorescent dyes for neuronal labelling and pathway tracing. Trends Neurosci. 12 (9), 333-341 (1989).
- Gan, W. B., Bishop, D. L., Turney, S. G., Lichtman, J. W. Vital imaging and ultrastructural analysis of individual axon terminals labeled by iontophoretic application of lipophilic dye. J. Neurosci. Methods. 93 (1), 13-20 (1999).
- Godement, P., Vanselow, J., Thanos, S., Bonhoeffer, F. A study in developing visual systems with a new method of staining neurones and their processes in fixed tissue. Development. 101 (4), 697-713 (1987).
- Ragnarson, B., Bengtsson, L., Haegerstrand, A. Labeling with fluorescent carbocyanine dyes of cultured endothelial and smooth muscle cells by growth in dye-containing medium. Histochemistry. 97 (4), 329-333 (1992).
- Korkotian, E., Schwarz, A., Pelled, D., Schwarzmann, G., Segal, M., Futerman, A. H. Elevation of intracellular glucosylceramide levels results in an increase in endoplasmic reticulum density and in functional calcium stores in cultured neurons. J. Biol. Chem. 274 (31), 21673-21678 (1999).
- Garrett, R. H., Grisham, C. M. . Bioquímica. , (2013).
- Berne, B. J., Pecora, R. . Dynamic Light Scattering. , 41155-41159 (2000).
- Kremers, G. J., Piston, D. W., Davidson, M. W. . Basics of FRET Microscopy. , (2016).
- Chen, H., Kim, S., Li, L., Wang, S., Park, K., Cheng, J. X. Release of hydrophobic molecules from polymer micelles into cell membranes revealed by Förster resonance energy transfer imaging. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105, 6596-6601 (2008).
- Campling, B. G., Pym, J., Galbraith, P. R., Cole, S. P. C. Use of the MTT assay for rapid determination of chemosensitivity of human leukemic blast cells. Leukemia Res. 12, 823-831 (1988).
- Nag, O. K., Naciri, J., Oh, E., Spillmann, C. M., Delehanty, J. B. Lipid raft-mediated membrane tethering and delivery of hydrophobic cargos from liquid crystal-based nanocarriers. Bioconjug. Chem. 27 (4), 982-993 (2016).
- Karve, S., et al. Revival of the abandoned therapeutic wortmannin by nanoparticle drug delivery. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 109 (21), 8230-8235 (2012).
