Nanosponge перестройки в размер и плотность сшивки
Summary
Эта статья описывает процесс настройки размера и сшивки плотность ковалентно высокоструктурированные наночастиц из линейной Полиэфиры, содержащие Кулон функциональность. На пошив параметры синтеза (молекулярная масса полимера, кулон функции включения и сшивателя эквиваленты), наночастиц желаемый размер и сшивки плотности может быть достигнуто для наркотиков доставки приложений.
Abstract
Мы описываем протокол для синтеза линейных Полиэфиры, содержащие Кулон эпоксид функциональность и их включения в nanosponge с контролируемой размерами. Этот подход начинается с Синтез функционализированных лактон, который является ключом к функционализации Кулон результирующая полимер. Валеролактон (VL) и хлористый аллил Валеролактон (AVL) затем Сополимеризованная с помощью кольцо открытие полимеризации. После полимеризации модификация затем используется для установки эпоксид остаток на некоторых или всех групп аллиловый кулон. Эпоксидно Амин химии используется форма наночастиц в разбавленный раствор полимера и малые молекулы диамин сшивателя, основанный на желаемый nanosponge размер и сшивки плотности. Nanosponge размеры могут характеризоваться передачи электронной микроскопии (ТЕА) imaging для определения измерения и распределения. Этот метод предоставляет путь, по которому весьма перестраиваемый полиэфиры можно создать перестраиваемый наночастиц, который может использоваться для инкапсуляции малые молекулы препарата. Из-за характера позвоночника эти частицы гидролитически и ферментативно разложению для контролируемого выпуска широкого спектра гидрофобные малых молекул.
Introduction
Именно настройки размера и сшивки плотность наночастиц на основе межмолекулярные сшивки имеет большое значение для влияния и руководства наркотиков релиз профиль этих наносистем1. Проектирование nanosponge перестройки, т.е., подготовка частиц различных сетевых плотностей, зависит функциональность Кулон прекурсор полимера и эквиваленты гидрофильные сшивателя включены. В этом подходе концентрация прекурсоров и сшивателя в растворителе имеет важное значение для формы наночастиц дискретных размер, а не гель оптом. Спектроскопия количественных ядерного магнитного резонанса (ЯМР) как характеристика техника позволяет для точного определения включены Кулон функциональность и молекулярной массы полимера. После того, как образуются наночастиц, они могут сосредоточены и солюбилизирован в органические вещества, не имея характер nanogel.
Последние работы в наночастиц доставки лекарств была сосредоточена на использование поли (молочно-co-гликолевая кислота) (PLGA) самостоятельной сборки наночастиц2,3,4,5,6. PLGA имеет разложению Эстер связей, которые делают его пригодным для наркотиков доставки приложений и часто сочетается с poly(ethylene glycol) (PEG) из-за его хитрость свойства7. Однако благодаря собственн-собранные характер формирования PLGA частиц, частиц нельзя солюбилизирован в органические для дальнейшего функционализации. В отличие от PLGA наночастиц предложенный метод обеспечивает ковалентных сшивки, формировании наночастиц с определенными размерами и морфологии, которые являются стабильными в органические и деградируют в водных растворах1. Преимущества этого подхода являются возможность дальнейшего химически functionalize поверхности nanosponge8, и его стабильность в органических растворителях может использоваться для после загрузки частиц с фармацевтических соединений1,9. С помощью этого метода инкапсуляции гидрофобные малых молекул может быть достиган осадков в водной среде. Гидрофобность полиэстер позвоночника вместе с гидрофильной короткие сшивателя дает эти частицы аморфных характер при температуре тела. Кроме того после загрузки наркотиков, частицы могут образовывать тонкой суспензий в водной быть легко вводится в естественных условиях. Это наша цель в этой работе для оценки параметров для синтеза этих полиэстер nanosponges и определить те, которые имеют жизненно важное значение для разработки и управления размер и морфология.
Protocol
Representative Results
Discussion
В приложениях доставки наркотиков важно Получение воспроизводимых nanosponge размеров. Несколько параметров в полимеризации и nanosponge синтеза влияет на размер и crosslink плотность результирующего частицы. В нашем анализе были определены три важных параметров: молекулярная масса полимера, эпок…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
LK благодарны за финансирование от национального научного фонда выпускников исследовательских стипендий программа (DGE-1445197) и Кафедра химии Университета Вандербильта. LK и EH хотели бы поблагодарить финансирование для инструмента Осириса ТЕА (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 |
Referências
- van der Ende, A. E., Sathiyakumar, V., Diaz, R., Hallahan, D. E., Harth, E. Linear release nanoparticle devices for advanced targeted cancer therapies with increased efficacy. Polym Chem. 1 (1), 93 (2010).
- Sharma, S., Parmar, A., Kori, S., Sandhir, R. PLGA-based nanoparticles: A new paradigm in biomedical applications. Trends Anal Chem. 80, 30-40 (2016).
- Cao, L. B., Zeng, S., Zhao, W. Highly Stable PEGylated Poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) Nanoparticles for the Effective Delivery of Docetaxel in Prostate Cancers. Nanoscale Res Lett. 11 (1), 305 (2016).
- Chelopo, M. P., Kalombo, L., Wesley-Smith, J., Grobler, A., Hayeshi, R. The fabrication and characterization of a PLGA nanoparticle-Pheroid® combined drug delivery system. J Mater Sci. 52 (6), 3133-3145 (2016).
- Guan, Q., et al. Preparation, in vitro and in vivo evaluation of mPEG-PLGA nanoparticles co-loaded with syringopicroside and hydroxytyrosol. J Mater Sci Mater Med. 27 (2), 24 (2016).
- Cannava, C., et al. Nanospheres based on PLGA/amphiphilic cyclodextrin assemblies as potential enhancers of Methylene Blue neuroprotective effect. RSC Adv. 6, 16720-16729 (2016).
- Locatelli, E., Franchini, M. C. Biodegradable PLGA-b-PEG polymeric nanoparticles: synthesis, properties, and nanomedical applications as drug delivery system. J Nanopart Res. 14 (12), (2012).
- van der Ende, A. E., Croce, T., Hamilton, S., Sathiyakumar, V., Harth, E. M. Tailored polyester nanoparticles: post-modification with dendritic transporter and targeting units via reductive amination and thiol-ene chemistry. Soft Matter. 5 (7), 1417 (2009).
- Lockhart, J. N., Stevens, D. M., Beezer, D. B., Kravitz, A., Harth, E. M. Dual drug delivery of tamoxifen and quercetin: Regulated metabolism for anticancer treatment with nanosponges. J Control Release. 220 (Pt. B), 751-757 (2015).
- Shriner, R. L., Hermann, C. K. F., Morrill, T. C., Curtin, D. Y., Fuson, R. C. . The Systematic Identification of Organic Compounds. , (2004).
- Derome, A. E. . Modern NMR Techniques for Chemistry Research. , (1987).
- Williams, D. B., Barry Carter, C. . Transmission Electron Microscopy: A Textbook for Materials Science. , (2009).
- van der Ende, A. E., Kravitz, E. J., Harth, E. M. Approach to Formation of Multifunctional Polyester Particles in Controlled Nanoscopic Dimensions. J Am Chem. Soc. 130 (27), 8706-8713 (2008).
- Stevens, D. M., Watson, H. A., LeBlanc, M. A., Wang, R. Y., Chou, J., Bauer, W. S., Harth, E. M. Practical polymerization of functionalized lactones and carbonates with Sn(OTf)2 in metal catalysed ring- opening polymerization methods. Polym Chem. 4, 2470-2474 (2013).
