توليف الذهب الجسيمات النانوية الليبوزومات المتكاملة صور متجاوبة وقياس تلك Microbubble التجويف على نبض الليزر الإثارة
Summary
يصف هذا البروتوكول طريقة تحضير بسيط للجسيمات متناهية الصغر من الذهب متكاملة الجسيمات الشحمية-صور متجاوبة مع المواد المتاحة تجاريا. كما يبين كيفية قياس عملية التجويف microbubble من الجسيمات الشحمية توليفها على علاج ليزر نابض.
Abstract
Photo-responsive nanoparticles (NPs) have received considerable attention because of their potential in providing spatial, temporal, and dosage control over the drug release. However, most of the relevant technologies are still in the development process and are unprocurable by clinics. Here, we describe a facile fabrication of these photo-responsive NPs with commercially available gold NPs and thermo-responsive liposomes. Calcein is used as a model drug to evaluate the encapsulation efficiency and the release kinetic profile upon heat/light stimulation. Finally, we show that this photo-triggered release is due to the membrane disruption caused by microbubble cavitation, which can be measured with hydrophone.
Introduction
إمكانية لتحريك الافراج عن المخدرات باستخدام مؤثرات الخارجية هو وسيلة جذابة لتقديم الأدوية في الموضات spatial-، temporal- والتي تسيطر عليها الجرعة مع خصوصية مكبر والآثار السلبية الحد الأدنى. من بين مجموعة واسعة من أنظمة خارجية-المحفزات التي تستجيب (ضوء، المجال المغناطيسي والموجات فوق الصوتية، أشعة الميكروويف)، منصات أثار ضوئية جذابة، بسبب من غير الغازية، والبساطة والقدرة على التكيف في العيادات. 1 بحوث مستفيضة في العقد الماضي قدمت مجموعة متنوعة من التقنيات منصة، مثل الذهب مسؤولة بالقرب من الأشعة تحت الحمراء، الضوء (الاتحاد الافريقي) قفص نانوي المغلفة مع البوليمرات الذكية، 2-صورة عطوب، النانوية البوليمرية (NPS) مترافق مع الأدوية و 3 و nanovesicles porphysome الذاتي تجميعها. 4 ولكن ، هذه التقنيات لا تزال في مراحل ما قبل السريرية للتنمية، وتتطلب فهم واضح والتحسين من المعلمات المشاركين في عملية بدء وتابعالمتداول الافراج عن المخدرات.
واحد من أبسط ويمكن الوصول إليها بسهولة طرق لإعداد مثل هذا النظام هو دمج الاتحاد الافريقي مصادر القدرة النووية مع الجسيمات الشحمية حراريا الحساسة 5،6، متاحة على نطاق واسع في السوق وكلاهما وتم التحقيق فيها على نطاق واسع في التجارب قبل السريرية والسريرية حتى. وعلى الرغم من القيود المفروضة على تنشيط الأنسجة العميق من الاتحاد الافريقي مصادر القدرة النووية في الطول الموجي من plasmonic، بالمقارنة مع النانو الاتحاد الافريقي الأشعة تحت الحمراء القريبة تنشيط (على سبيل المثال، قفص نانوي)، وهذا النظام لا يزال يحمل وعودا كبيرة عند استخدامها في الحيوانات الصغيرة أو للتسليم الموضعي في البشر. 7 هناك بعض الجهود المبكرة في الجمع بين الاتحاد الافريقي مصادر القدرة النووية مع الجسيمات الشحمية لإطلاق أثار خفيفة 8-11 في حين أن معظمهم من التركيز على الجدة من المواد، وتحتاج إلى معالجة المسائل المتعلقة بإمكانية الوصول وتطويره. وعلاوة على ذلك، تقارير عن آليات الإفراج استخدام هذه nanocarriers لا تزال محدودة.
هنا، وتلفيق الصور تستجيبوقد وصفت الجسيمات الشحمية، تحميل في وقت واحد مع المخدرات ومصادر القدرة النووية الاتحاد الافريقي ماء. يستخدم Calcein كمركب نموذج لتقييم كفاءة التغليف والتعريف الافراج عن النظام. وبالإضافة إلى ذلك، في هذا النظام، وعلى ضوء استيعابها من قبل الاتحاد الافريقي مصادر القدرة النووية تبدد إلى المكروية المحيطة بها في شكل حرارة، مما أدى إلى زيادة في درجة الحرارة المحلية. يتم إنشاء microbubbles الهواء أثناء التسخين ليزر ويسبب اضطراب الميكانيكية من الجسيمات الشحمية (الشكل 1). وأكد آلية التجويف microbubble بواسطة القياسات مائي.
Protocol
Representative Results
Discussion
رقيقة ترطيب الفيلم هو الأسلوب التقليدي لإعداد الجسيمات الشحمية. استخدمت المذيبات العضوية (كلوروفورم في هذه الحالة) أولا بحل الدهون ومن ثم إزالتها في المبخر الدوار عند 37 درجة مئوية لتوليد طبقة رقيقة الدهون في القارورة. كان رطب هذا الفيلم الدهون مع محلول مائي يحتوي عل?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل جزئيا من قبل صناديق بحوث العلمية الشق 1 من سنغافورة وزارة التربية والتعليم (RG 64/12 إلى CX) ومعهد جامعة تايوان الوطنية-نورث وسترن من النانوي.
Materials
| 1,2-Dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DPPC) | Avanti Polar Lipids (Alabama, US) | 850355P | Powder, Store at -20 °C |
| 1-palmitoyl-2-hydroxy-sn-glycero-3-phosphocholine (MPPC) | Avanti Polar Lipids (Alabama, US) | 855675P | Powder, Store at -20 °C |
| 1, 2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanol-amine-N-[methoxy(polyethylene glycol)-2000] (ammonium salt) (DSPE-PEG2000) | Avanti Polar Lipids (Alabama, US) | 880120P | Powder, Store at -20 °C |
| Gold Nanoparticles | Sigma Aldrich | 752568-100mL | 5nm particles, stabilized at 0.1mM PBS |
| Calcein | Sigma Aldrich | C0875-10g | 60mM, pH 7.4 – adjusted using NaOH |
| phosphate buffered saline (PBS) | Sigma Aldrich | P5493 | 0.1 mM, pH 7.4 |
| Double distilled water | Millipore Milli-DI water purification system | ||
| Triton X100 | Sigma, Life Sciences | X-100 | To disrupt the liposomes to calculate total encapsulation |
| Rotavapor | Buchi (Switzerland) | R 210 | Used for Lipososme preparation |
| Heating bath | Buchi (Switzerland) | B 491 | Used for Lipososme preparation |
| Vacuum Controller | Buchi (Switzerland) | V-850 | Used for Lipososme preparation |
| Vacuum Pump | Buchi (Switzerland) | V-700 | Used for Lipososme preparation |
| Recirculation bath with temperature controller | Polyscience | Used for Lipososme preparation | |
| Mini-extruder assembly with heating block | Avanti Polar Lipids (Alabama, US) | 610000 | Used for extrusion of liposomes |
| Syringes, 1000 uL | Avanti Polar Lipids (Alabama, US) | 610017 | Used for extrusion of liposomes |
| Polycarbonate filter membrane, 200nm | Whatmann | 800281 | Used for extrusion of liposomes |
| Filter Support | Avanti Polar Lipids (Alabama, US) | 610014 | Used for extrusion of liposomes |
| PD 10 Desalting coulumns, Sephadex G-25 medium | GE Healthcare, Life sciences | 17-0851-01 | Used to purify the liposomes |
| Centrifuge | Sigma Laboratory Centrifuges | 3K30 | Used to concentrate the liposomal solution |
| Rotor | Sigma | 19777-H | Used to concentrate the liposomal solution |
| Zetasizer | Nano ZS Malvern | Used for the determination of liposome size and zetapotential | |
| UV- Visible Spectrophotometer | Shimadzu | UV-2450 | Used to measure the absorbance of the samples |
| Fluorescent Spectrofluorometer | Molecular Devices | SpectraMax M5 | Used to measure the fluorescence emission of the samples |
| Nd:YAG Laser | NewWave Research | 532 nm; Maximum power: 17mJ; Width: 406 ns; Used for sample irradiation | |
| HNR Hydrophone | ONDA | HNR-1000 | 1000 mm diameter and 450 nV/Pa sensitivity, Proper working frequency range: 0.25-10 MHz; Calibration: 50 mV/Bar; Used to measure the acoustic signals |
| Digital Osciloscope | LECORY – Wave Runner 64Xi-A | Frequency: 600 MHz; Max sample rate : 10 Gs/s (at two channel); Used to record the measured acoustic signals |
References
- McCoy, C. P., et al. Triggered drug delivery from biomaterials. Expert Opin. Drug Deliv. 7 (5), 605-616 (2010).
- Yavuz, M. S., et al. Gold nanocages covered by smart polymers for controlled release with near-infrared light. Nat. Mater. 8 (12), 935-939 (2009).
- Gohy, J. F., Zhao, Y. Photo-responsive block copolymer micelles: design and behavior. Chem. Soc. Rev. 42 (17), 7117-7129 (2013).
- Lovell, J. F., et al. Porphysome nanovesicles generated by porphyrin bilayers for use as multimodal biophotonic contrast agents. Nat. Mater. 10 (4), 324-332 (2011).
- Needham, D., Dewhirst, M. W. The development and testing of a new temperature-sensitive drug delivery system for the treatment of solid tumors. Adv. Drug Deliv. Rev. 53 (3), 285-305 (2001).
- Landon, C. D., Park, J. Y., Needham, D., Dewhirst, M. W. Nanoscale drug delivery and hyperthermia: the materials design and preclinical and clinical testing of low temperature-sensitive liposomes used in combination with mild hyperthermia in the treatment of local cancer. Open Nanomed. J. 3, 38-64 (2011).
- Sykes, E. A., Dai, Q., Tsoi, K. M., Hwang, D. M., Chan, W. C. Nanoparticle exposure in animals can be visualized in the skin and analysed via skin biopsy. Nat. Commun. 5, 3796 (2014).
- Paasonen, L., et al. Gold nanoparticles enable selective light-induced contents release from liposomes. J. Control. Release. 122 (1), 86-93 (2007).
- Wu, G., et al. Remotely Triggered Liposome Release by Near-Infrared Light Absorption via Hollow Gold Nanoshells. J. Am. Chem. Soc. 130 (26), 8175-8177 (2008).
- Leung, S. J., Kachur, X. M., Bobnick, M. C., Romanowski, M. Wavelength-Selective Light-Induced Release from Plasmon Resonant Liposomes. Adv. Funct. Mater. 21 (6), 1113-1121 (2011).
- Volodkin, D. V., Skirtach, A. G., Möhwald, H. Near-IR Remote Release from Assemblies of Liposomes and Nanoparticles. Angew. Chem. Int. Ed. 48 (10), 1807-1809 (2009).
- Mills, J. K., Needham, D. Lysolipid incorporation in dipalmitoylphosphatidylcholine bilayer membranes enhances the ion permeability and drug release rates at the membrane phase transition. Biochim. Biophys. Acta. 1716 (2), 77-96 (2005).
- Jiang, K., Smith, D. A., Pinchuk, A. O. Size-dependent Photothermal Conversion Efficiencies of Plasmonically Heated Gold Nanoparticles. J. Phys. Chem. C. 117 (51), 27073-27080 (2013).
- Chongsiriwatana, N., Barron, A., Giuliani, A., Rinaldi, A. C. Comparing bacterial membrane interaction of antimicrobial peptides and their mimics. Antimicrobial Peptides. 618, 171-182 (2010).
- Egerev, S., et al. Acoustic signals generated by laser-irradiated metal nanoparticles. Appl. Opt. 48 (7), C38-C45 (2009).
- González, M. G., Liu, X., Niessner, R., Haisch, C. Strong size-dependent photoacoustic effect on gold nanoparticles by laser-induced nanobubbles. Appl. Phys. Lett. 96, 174104 (2010).
