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방법 논문

유망한 약물 전달 시스템으로서의 상 변화 디메틸디옥타데실암모늄 껍질 미세방울: 포유류 종양 세포의 3D 스페로이드에 대한 결과

1.6K 조회수

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DOI:

10.3791/62255

⸱

2021년 3월 14일

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* These authors contributed equally

이 논문에서

요약

디메틸디옥타데실암모늄 브로마이드 껍질로 개발된 데카플루오로펜탄 미세방울은 탁월한 콜로이드 안정성과 활성성 생체 계면을 나타냈습니다. DDAB-MD는 인간 삼중음성 유방암(MDA-MB-231) 3D 모델에 대한 독소루비신의 향상된 흡수 및 항종양 활성과 함께 원형질막에 대한 높은 친화력을 특징으로 하는 효율적인 약물 저장소임이 입증되었습니다.

초록

방대한 테라노스틱 시나리오에서 상변화 과플루오로카본 미세방울(MD)의 현저한 개선은 합성 효율, 안정성 및 약물 전달 능력과 관련하여 MD 조성의 최적화를 통해 이루어집니다. 이를 위해 디메틸디옥타데실암모늄 브로마이드(DDAB) 양이온성 계면활성제 쉘로 안정화된 데카플루오로펜탄(DFP) MD를 설계했습니다. 펄스 고출력 절연에 의해 몇 초 내에 고농도의 DDAB-MD를 쉽게 얻을 수 있어 1μm 크기의 낮은 다분산 방울이 생성되었습니다. DDAB 쉘의 긴 포화 탄화수소 사슬과 함께 매우 긍정적인 ζ-전위는 액적과 그 안의 약물 화물을 안정화하는 핵심 요소입니다. DDAB 쉘과 세포 원형질막의 높은 친화력은 종양 세포 계면에서 약물 농도를 증가시키고 흡수를 촉진하여 국소 화학요법제 전달을 가능하게 합니다. 이를 통해 DDAB-MD는 매우 낮은 약물 투여량에서 높은 항종양 활성을 나타내는 관련 약물 전달 도구로 바뀔 수 있습니다.

이 연구에서 이러한 접근법의 효능은 포유류 종양 세포의 3D 스페로이드인 MDA-MB-231에 대한 독소루비신의 효과를 획기적으로 향상시키는 것으로 나타났습니다. 다세포 종양 스페로이드(즉, 구형 형태로 빽빽하게 밀집된 세포) 형태로 개발된 3차원(3D) 세포 배양액을 사용하면 2D 세포 배양에 비해 많은 이점이 있습니다: 기존의 체외 연구와 동물 실험 사이의 격차를 해소할 수 있는 잠재력이 있을 뿐만 아니라 보다 예측 가능한 체외 검사를 수행할 수 있는 능력을 향상시킬 것입니다 전임상 약물 개발을 위한 스크리닝 분석 또는 오프라벨 약물 및 새로운 공동 표적화 전략의 잠재력을 평가합니다.

서론

높은 항종양 효능을 보장하고 부작용을 줄일 수 있는 약물 전달 벡터는 심각한 화학-약학적 과제로 남아 있는 동시에 주요 목표입니다 1,2. 현재까지 이들의 진전은 처음에는 불충분한 현장 약물 방출과 임계 수준의 비특이적 독성 3,4,5의 대조로 인해 제한적이었습니다. 최근 몇 년 동안 리포좀, 고분자 미셀, 폴리머솜 6,7,8,9,10을 포함한 항암제의 투여를 개선하기 위해 여러 약물 전달 시스템이 구현되었습니다. 이러한 시스템은 약물의 순환 시간과 선택성을 증가시키는 동시에 건강한 장기 및 조직의 분포 및 축적을 줄일 수 있는 잠재력을 보여줍니다. 어쨌든, ....

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프로토콜

참고: 모든 시약과 기기는 재료 표에 나열되어 있습니다.

1. 미세방울의 제작 및 특성화

  1. Dox 로드 DDAB-MD 준비
    1. DDAB 분말을 에탄올에 용해시켜 10mM의 최종 농도와 1mL의 최종 부피를 얻습니다. Dox 분말 2mg을 에탄올에 용해시키는 Dox 스톡 용액 1mL를 준비합니다.
      주의: Dox는 급성 경구 독성, 범주 4 및 발암성, 범주 1B를 가진 것으로 알려져 있습니다. 장갑과 건강 마스크가 있는 흄 후드 아래에서만 사용하십시오.
    2. 15mL 플라스틱 눈금 원심분리기 튜브에 250μL의 DFP를 300μL의 DDAB 용액(오일 상)에 추가합니다.
      참고 : DFP의 순도는 60 % (GC), 밀도 1.6g / mL (20 °C), 끓는점은 55 °C입니다. Dox 순도는 98, 0-102, 0%(HPLC)입니다. DDAB 순도는 ≥98%(TLC)입니다. 에탄올의 순도는 97%입니다.
    3. 오일 상태에 2.15mL의 탈이온수를 부드럽게 첨가하여 2상 물/오일 혼합물을 만듭니다. 상당한 양의 Dox가 수상으로 분할되는 것을 방지하기 위해 인조네이션 직전에 10μL의 Dox 용액을 유상에 ....

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결과

Dox@DDAB-MD는 그림 1에 개략적으로 설명된 대로 프로토콜(섹션 1)에 따라 개발되었습니다. 얻어진 MD는 DFP 코어를 캡슐화하는 DDAB의 단층으로 만들어집니다(그림 1A). DDAB의 양이온 전하 및 초음파 처리 절차는 DFP 및 물 계면23에 적층 된 DDAB 다층 층의 형성을 방지합니다.

CLSM 현미경 사진(그림 1B)은 1.5 x 1010 MDs/mL의 농도, 평균 직경이 약 1μm인 농축된 구형 액적의 생성을 보여줍니다. Dox의 적색 형광은 MD에서 약물 화물의 안정적인 캡슐화 및 감금을 나타냅니다. DLS 측정은 MD의 크기 분포가 0.1의 다분산 지수(PDI)± 평균값 1.1 0.1 μm로 좁다는 것을 .......

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토론

항종양제로서 안트라사이클린의 효능을 향상시키기 위해 본 연구에서는 화학요법제인 독소루비신(Dox)을 캡슐화한 DDAB 껍질 PFC 방울의 형성 및 이러한 제형이 공격적인 삼중음성 유방암 세포인 MDA-MB-231과 상호 작용하는 효과를 제시합니다.

DOX@DDAB-MD 구축
Dox 로드 MD는 매우 빠르고, 재현성이 뛰어나며, 사용자 친화적이고, 효율적인 프로토콜을 사용하여 insonation 방법에 의해 공식화되었습니다. 이 방법을 사용하면 약 1μm를 중심으로 하는 매우 좁은 크기 분포를 가진 MD를 얻을 수 있고 상당한 양의 약물을 캡슐화할 수 있습니다. 프로토콜의 다음 단계는 특별한 주의가 필요합니다: a) 1.1.3단계: MD의 약물 로딩 및 보관을 최대화합니다. Dox 알코올 용액은 물 상태에서 상당한 양의 Dox가 분할되는 것을 피하기 위해 .......

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공개 사항

이해 상충: 저자는 이해 상충이 없음을 선언합니다.

인간/동물의 권리: 이 논문에는 저자가 인간 또는 동물을 대상으로 수행한 연구가 포함되어 있지 않습니다.

감사의 글

이 작업은 보조금 계약 AMPHORA(766456)에 따라 European Union Horizon 2020 연구 및 혁신 프로그램에서 자금을 지원받았습니다.

....

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
&마이크로;-페트리 접시Ibidi8115635mm 높이, IbiTreat
1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-DecafluoropentaneSigma-Aldrich138495-42-8b.p. 55° C
12-웰 배양 플레이트Corning
15 ml 원심분리기 튜브Falcon89039-664
3D-페트리 접시 12:256마이크로 티슈 (Sigma-Aldrich)Z764000-6EA소형
3D-페트리 접시 12:81마이크로 티슈 (Sigma-Aldrich)Z764019-6EA대형
5%CO2 배양 인큐베이터, 37° CThermo ScienificHERAcell 150i
50ml 원심분리기 튜브Falcon352070
생물 안전 캐비닛, II 레벨
CalceinSigma-Aldrich
Calcein-AMSigma-Aldrich148504-34-1
원심분리기 Hettich Universal 320RHettich Lab. 기술
DAPISIGMA-Aldrich
Dimethyldioctadecylammonium bromide powderSigma-Aldrich3700-67-2
DMEM (Dulbecco's Modified Eagle Medium)Corning15-013-CV
Doxorubicin hydrochlorideSigma-Aldrich25316-40-9
DPBS (Dulbecco의 변형 된 PBS)코닝21-030-CVpH 7,4
에탄올 70 %시그마 - 알드리치
EZ-C1 디지털 ecliplse니콘 악기실버 버전 3.91
소 태아 혈청 (FBS)코닝35-079-CV
고니오미터 BI-200SMBrookhaven Instruments Corporations
레이저 Ar+ 스펙트럼 물리학
레이저 He-NeMelles-Griot
L-글루타민Corning25-005-CI
Mcroscope Nikon Eclipse TiNikon Instruments
MDA-MB 231 세포주ATCC
Microsoft ExcelMicrosoft
Microplates 리더 SparkTecan 그룹
NanoZetaSizer ZSMalvern Instruments Ltd
Neubauer 개선 챔버718605
NIS 요소 소프트웨어Nikon InstrumentsAR 4.30
Pen/StreptoCorning30-002-CI
Photocorrelator BI-9000 ATBrookhaven Instruments Corporations62927-1
광도계 HC120Brookhaven Instruments CorporationsN° 1275
피펫터 및 팁, 다양한 크기의Gilson
Propidium IodideSIGMA-Aldrich
혈청학적 피펫, 다양한 크기의Corning
고체 상태 레이저Suwtech 레이저N° 22368
T25 플라스크Sarstedt83.3910.002
T75 플라스크Sarstedt83.3911.002
Trypsin/EDTA 0.05%EuroCloneECB3052D
Vibra-Cell VCX-400Sonics & 재료, inc
수조37° 씨
DMSO cam sCMOS Andor Zyla 4.2 Andor Instruments 의 4mM 스톡 솔루션

참고문헌

  1. Aryal, S., Park, H., Leary, J. F., Key, J. Top-down fabrication-based nano/microparticles for molecular imaging and drug delivery. International Journal of Nanomedicine. 14, 6631-6644 (2019).
  2. Peng, Y., et al.

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