浸透圧を用いたポリエステル系ポリマーの変形形状
Summary
ポリマーソームは、ギブの自由エネルギーを最小限に抑えるために球形で形成される自己組織化されたポリマー小胞である。薬物送達の場合、より細長い構造が有益である。このプロトコルは、塩を使用して浸透圧を誘導し、内部の小胞体積を減少させるために、細長いアスペクト比を持つ、より多くの棒状ポリマーソームを作成する方法を確立します。
Abstract
ポリマーソームは、薬物送達用途のための疎水性および親水性ペイロードの両方をカプセル化することができる両親媒性ブロック共重合体から作成された膜結合、二重層小胞である。その約束にもかかわらず、ポリマーソームは、固体ナノ粒子科学者によって示されるように、細胞によって容易に取り込まれていない球形のために適用が制限されている。本稿では、球状ポリ(エチレングリコール)(PEG)系ポリマーソームのアスペクト比を高める塩ベースの方法について説明します。この方法はポリマーソームを伸び、最終的には形成後の透析に塩化ナトリウムを加えることによって最終的な形状を制御することができる。塩濃度は、この方法で説明したように、ポリマー類および標的形状の塩基として使用されているブロック共重合体の疎水性に基づいて変化させることができる。細長いナノ粒子は、マージンが観察される静脈のような、より大口径の血管内の内皮をより良く標的にする可能性を有する。このプロトコルは、ポリマーソームの二重ローディング、長い循環の利点と並行して伸びる技術を利用することによって治療ナノ粒子の適用を拡大することができる。
Introduction
形状変調は、ナノ粒子媒介薬物送達を改善する比較的新しく効率的な方法です。形態の変化は粒子の表面積を増加させるだけでなく、より大きな運搬能力を可能にするが、安定性、循環時間、バイオアベイラビリティ、分子ターゲティング、および制御放出1を改善するために全面的に影響を及ぼす。この方法で焦点を当てたナノ粒子であるポリマーソームは、熱力学的に球形に自己集合する傾向があり、細胞の取り込みでは非現実的であることが証明されており、免疫系では異物としてより容易に検出される。構造をプロレートまたはロッドに伸ばしることができることは、薬物キャリアがネイティブ細胞を模倣することによってマクロファージを回避し、より正常に所望の目標2、3、4、5、6、7に送達することを可能にする。重合体の重要な利点は、ペイロードの膜結合保護、膜の刺激応答性、および親水性および疎水性薬物の二重カプセル化8、9、10を含む、それらが形状変調中に薬物送達の有力な候補を維持する。
ポリマーソームの形状を調節する方法は多くあり、それぞれに長所と短所があります。しかし、これらの方法のほとんどは、溶媒駆動および塩駆動浸透圧変化11の2つのカテゴリに分類される。どちらのアプローチも、ポリマーソームが球状平衡形状に形成された後に存在する曲げエネルギーを克服することを目的とする。浸透圧勾配を導入することにより、ポリマーソームは、強い曲げエネルギー11、12にもかかわらず、細長い構造に曲げることを余儀なくされる。
溶媒ベースの方法は、キムとファンヘスト13の仕事に触発された形状の変化を探ります。彼らは有機溶媒と水混合物でポリマーソームを可塑化し、小胞膜中の有機溶媒をトラップし、小胞コアから水を追い出した。最終的には、パーティクルの内部ボリュームが非常に低いため、粒子が伸びるほどになります。この方法は約束を示していますが、実用性に欠けている。この方法では、変調に関与する個々のポリマー骨格ごとに異なる溶媒が必要です。そのため、形状変化を促進するために広く適用されるわけではない。逆に、塩ベースの方法は均一であり、多くのブロック共重合体系ポリマーに浸透圧を導入することができる1つの普遍的なドライバを利用する。
本プロジェクトでは、ラモローら14によって導入された塩ベースの方法を利用する。このプロトコルは、透析の2ラウンドを含みます。一つは、製造中に二重層に閉じ込められた可能性のある有機溶剤を除去することによりポリ(エチレングリコール)-b-ポリ(PEG-PLA)ポリマーを精製し、固めることを目的とし、形状変化を促進するものである。2番目の透析工程では、50 mM NaCl溶液を導入し、浸透圧勾配を作成して形状変化を促進します。この方法は、溶液中の高調圧ストレスが小胞を15に縮小させることに注意してSalvaらによってサポートされています。この方法は、2つの異なるポリエステル系ポリマー類と50〜200 mM NaClの様々な塩勾配を見て、以前に公開された方法14 に基づいています。ポリエステルは、その生体適合性と生分解のために使用されます。塩勾配は、ブロックコポリマー骨格の疎水性に応じて形状に様々な影響を及ぼす。これは、プロレート、ロッド、およびトマト細胞を作成するために使用することができます。この塩駆動法は、複製の容易さと実験的な汎用性のために選択されました。
Protocol
Representative Results
Discussion
自己組み立て型システムは、制御不能と言われています。サイズ、形状、構造を含む最終的な特性は、選択された両親媒性の疎水性特性および選択された溶媒環境によって駆動されます。両親媒性ブロックコポリマーは、ギブの自由エネルギーを最小限に抑え、熱力学的平衡23に導く球形に向かう傾向があり、ポリマーソームを形成する。その平衡性のために、ポリマーソ?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
このプロジェクトは、国立衛生研究所プロジェクト番号5P20GM103499-19が学生主導の研究プロジェクトプログラムを通じて資金を提供しました。この作品は、クレムソンのクリエイティブ・ア問い合わせプログラムによっても部分的にサポートされました。我々はまた、最初にこのプロトコルの作成に取り組んだニコラス・ラモローとアオン・アリを認め、ここで引用された最初の論文を出版する14.
Materials
| 15*45 vials screw thread w/cap attached | Fisherbrand | 9609104000 | |
| Dimethyl Sulfoxide | Fisher Chemical | D128-1 | |
| Dimethyl Sulfoxide | BDH | BDH1115-1LP | |
| Isoremp stirrers, hotplates, and stirring hotplates | Fisher scientific | CIC00008110V19 | |
| LEGATO 130 SYRINGE PUMP | kd Scientific | 788130 | |
| PEG(1000)-b-PLA(5000), Diblock Polymer | Polysciences Inc | 24381-1 | note the molecular weights when replicating |
| Poly(ethylene glycol) (2000) Methyl ether-block-poly(lactide-co-glycolide) (4500) | Sigma aldrich | 764825-1G | note the molecular weights when replicating |
| Single-Use Syringe/BD PrecisionGlide Needle combination, sterile, BD medical | BD medical | BD305620 | Tuberculin |
| Sodium Chloride | BDH | BDH9286 | |
| Zetasizer Nano ZS | Malvern |
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