Darbe Lazer Tahrik olma üzerine Altın Nanopartikül Entegre Fotoğraf duyarlı lipozomlar ve Bunların Mikro-kabarcık Kavitasyon Ölçülmesi Sentezi
Summary
Bu protokol piyasada mevcut malzemeler ile foto-duyarlı lipozomlar entegre altın nanopartikülüne için basit bir hazırlık yöntem açıklanır. Aynı zamanda darbeli lazer tedavisi üzerine sentezlenen lipozom mikro-kabarcık kavitasyon sürecini ölçmek için nasıl gösterir.
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
olasılık maksimize özgüllük ve minimal yan etkileri ile, spatial- temporal- ve dozaj kontrollü modası uyuşturucu teslim çekici bir şekilde dış uyaranlara kullanılarak ilaç salımını tetiklemek için. Eksojen uyaranlara duyarlı sistemlerin (ışık, manyetik alan, ultrason, mikrodalga radyasyon) geniş bir yelpazede arasında, ışık tetiklenen platformlar kliniklerinde onların non-invaziv, sadelik ve uyum sayesinde, caziptir. Geçtiğimiz on yıl içinde 1 Kapsamlı bir araştırma Ancak bu tür yakın kızılötesi ışık sorumlu altın gibi platform teknolojileri, çeşitli sağlamıştır (Au) nanocages akıllı polimerler ile kaplanmış, uyuşturucu, 3 ve kendini monte porphysome nanovesicles ile konjuge 2 fotoğraf kararsız, polimerik nanopartiküller (NPS). 4 bu teknolojiler geliştirme preklinik aşamalarında hala ve başlatılması ve cont sürecine dahil parametrelerin net bir anlayış ve optimizasyon gerektiririlaç salınımı döndürülmektedir.
Böyle bir sistemin hazırlanması için basit ve kolay erişilebilir yöntemlerden biri piyasada yaygın olarak bulunmaktadır ve yoğun klinik öncesi ve hatta klinik çalışmalarda araştırılmıştır her ikisi de termal duyarlı lipozomlar 5,6, Au NPS entegre etmektir. Küçük hayvanlarda veya insanlarda lokal uygulama için kullanıldığı zaman yakın kızılötesi aktive Au nano-(ör nanocages) göre kendi plasmonik dalgaboyunda Au NPlerin derin doku aktivasyonu sınırlama rağmen, bu sistem hala büyük ümit vaat etmektedir. 7 ışık tetiklenen serbest bırakılması için lipozomlar ile Au NPS birleştiren bazı erken çabalar vardır. 8-11 çoğu malzeme yenilik odaklanırken, erişilebilirlik ve ölçeklenebilirlik sorunları ele alınması gerekmektedir. Ayrıca, bu nanocarriers kullanarak serbest bırakma mekanizmalarına raporlar hala sınırlıdır.
Burada, fabrikasyonu fotoğrafın duyarlıeş zamanlı olarak ilaç ve hidrofilik Au NPS yüklü lipozomlar tarif edilmiştir. Kalsein Kapsülleme verimliliği ve sistemin salınım profilini değerlendirmek için bir model bileşik olarak kullanılır. Buna ek olarak, bu sistemde, Au, NPS tarafından emilen ışık lokal bir sıcaklık artışı ile sonuçlanan ısı şeklinde çevreleyen mikro ortama yayar. Hava mikrokabarcıklar lazer ısıtma esnasında üretilen ve lipozomlar (Şekil 1) mekanik bozulmasına yol açar. mikro-kabarcık kavitasyon mekanizması hidrofon ölçümleri ile teyit edilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
İnce film hidratasyon Lipozomların elde edilmesi için geleneksel bir yöntemdir. Organik çözücü (bu durumda kloroform), ilk şişenin üzerine ince bir lipid filmi oluşturmak için 37 ° C'de bir döner buharlaştırıcı içinde lipitleri yok etmek için kullanılan ve daha sonra çıkarıldı. Bu lipid filmi 60 mM Calcein ve 5 nm ve Au NP içeren sulu bir çözelti ile hidre edilmiştir. Hidratlama işlemi sırasında, sıcaklık 50 ° C civarında muhafaza edildi ve şişe sürekli balon döndürülerek ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma kısmen Milli Eğitim Singapur Bakanlığı (CX için RG 64/12) ve Nanotıp NTU-Northwestern Enstitüsü tarafından Tier-1 Akademik Araştırma Fonu tarafından desteklenmiştir.
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).
