삼투압을 이용한 폴리에스테르 기반 폴리머좀의 변조 형상
Summary
폴리머솜은 깁의 자유 에너지를 최소화하기 위해 구형 모양으로 형성되는 자체 조립 된 폴리머 소포입니다. 약물 전달의 경우, 더 긴 구조가 유익하다. 이 프로토콜은 염을 사용하여 삼투압을 유도하고 내부 소포 볼륨을 줄이기 위해 소금을 사용하여 긴 종횡비와 함께 더 많은 막대와 같은 폴리머좀을 만드는 방법을 설정합니다.
Abstract
중합체는 약물 전달 응용 프로그램에 대한 소수성 및 소수성 페이로드를 모두 캡슐화 할 수있는 양용 블록 합합체에서 만든 멤브레인 바인딩, 이중 층 소포입니다. 그들의 약속에도 불구하고, 중합체는 고체 나노 입자 과학자에 의해 입증된 바와 같이, 세포에 의해 쉽게 채택되지 않는 그들의 구형 모양 때문에 응용에 제한됩니다. 본 기사는 구형 폴리(ethylene glycol)의 종횡비를 증가시켜 주체 폴리머솜(PEG)을 기반으로 하는 염기반 방법을 설명한다. 이 방법은 폴리머좀을 길게 하고 궁극적으로 형성 후 투석에 염화나트륨을 추가하여 최종 형상을 조절할 수 있다. 염 농도는 이러한 방법에 설명된 바와 같이, 중합체 및 표적 형상의 기저로서 사용되는 블록 중합체의 소수성에 기초하여 다양할 수 있다. 길쭉한 나노 입자는 마진이 관찰되는 정맥과 같은 더 큰 직경의 혈관에서 내피를 더 잘 표적으로 할 가능성이 있습니다. 이 프로토콜은 중합체의 이중 로딩, 긴 순환 이점과 함께 신장 기술을 활용하여 치료 나노 입자 응용 프로그램을 확장 할 수 있습니다.
Introduction
형상 변조는 나노 입자 매개 약물 전달을 개선하는 비교적 새롭고 효율적인 방법입니다. 형태학의 변화는 입자의 표면적을 증가시킬 뿐만 아니라, 더 큰 운반 능력을 허용하지만 안정성, 순환 시간, 생체 이용률, 분자 표적화 및 제어 방출1을개선하기 위해 전반적으로 영향을 미칩니다. 이 방법에 있는 초점의 나노 입자인 중합체는, 세포 섭취에서 비실용적이지 않은 것으로 입증되고 이물질로서 면역 계통에서 보다 쉽게 검출되는 구형 모양으로 열역학적으로 자기 조립하는 경향이 있다. 탈장 또는 막대로 구조를 길게 할 수 있게 되면 약물 운반선이 원토세포를 모방하여 대식세포를 회피하고 원하는 표적2,3,4,5,6,7을보다 성공적으로 전달할 수 있다. 중합체의 중요한 이점은, 페이로드의 막 경계 보호, 멤브레인의 자극 반응성, 그리고 소수성 및 소수성약물의이중 캡슐화를 포함8,9,10,그(것)들을 강하게 약물 납품을 위한 강한 후보를 만드는 모양 변조 도중 유지됩니다.
폴리머솜의 모양을 조절하는 데는 여러 가지 방법이 있으며, 각각의 장점과 단점이 있습니다. 그러나 이러한 방법의 대부분은 용매 구동 및 염분 구동 삼투압변화(11)의두 가지 범주로 나뉩니다. 두 가지 접근법은 중합체가 구형 평형 형태로 형성된 후에 존재하는 굽힘 에너지를 극복하는 것을 목표로 합니다. 삼투압 그라데이션을 도입함으로써, 중합체는 강한 굽힘에너지(11,12)에도불구하고 길쭉한 구조물로 구부러질 수밖에 없다.
용매 기반 방법은 김과 반 헤스트13의작품에서 영감을 얻은 모양 변화를 탐구한다. 그들은 유기 용매및 물 혼합물에서 폴리머솜을 가소화하여 소포 막에 유기 용매를 트랩하고 소포 코어에서 물을 밀어 낸다. 결국 파티클의 내부 볼륨이 너무 낮아서 길게 됩니다. 이 방법은 약속을 보여 주었지만 실용성이 부족합니다. 이 방법은 변조에 관여하는 각 개별 중합체 백본에 대해 상이한 용매를 필요로 한다. 따라서 모양 변경을 촉진하기 위해 널리 적용되지 않습니다. 반대로, 염기반 방법은 균일하며 많은 블록 공합체 계 중합체에 삼투압을 도입할 수 있는 하나의 범용 드라이버를 활용한다.
이 프로젝트는 L’Amoreaux 외14에서도입 한 소금 기반 방법을 활용합니다. 이 프로토콜은 투석의 두 라운드를 포함한다. 하나는 폴리(에틸렌 글리콜)-b-폴리(lacticacid) (PEG-PLA) 폴리머좀을 제조 하는 동안 이중층에 갇혀 있을 수 있는 유기 용매를 제거 하 여 정화 하 고 고화하는 것을 목표로 하고, 모양 변화를 촉진 하는 하나. 두 번째 투석 단계는 모양 변화를 유도하기 위해 삼투압 그라데이션을 생성하는 50mM NaCl 솔루션을 소개합니다. 이 방법은 용액의 고온 응력으로 인해 소포가15를축소할 수 있음을 주목하는 Salva 외.에 의해 지원됩니다. 이 방법은 50-200 mM NaCl에서 두 개의 다른 폴리에스테르 계 중합체 및 다양한 염분 그라데이션을 살펴보는 이전에 발표된방법(14)을 기반으로 합니다. 폴리 에스테르는 생체 적합성 및 생분해로 인해 사용됩니다. 염분 그라데이션은 블록 중합체 백본의 소수성에 따라 모양에 다양한 영향을 미칩니다. 그것은 프롤레이트, 막대 및 stomatocytes를 만드는 데 사용할 수 있습니다. 이 염 유도 방법은 복제의 용이성과 실험적 다재다능함 때문에 선택되었습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
자체 조립 된 시스템은 통제 할 수없는 것으로 악명이 높습니다. 크기, 모양 및 구조를 포함한 최종 특성은 선택한 수륙 양용 필의 소수성 특성 및 선택된 용매 환경에 의해 구동됩니다. 양용 블록 공합체는 Gibb의 자유로운 에너지를 최소화하고 열역학평형(23)으로이어지는 구형 모양쪽으로 경향을 보이고, 따라서 중합체를 형성한다. 그들의 평형 특성 때문에, 중합체는 모양을 길…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 프로젝트는 학생 개시 연구 프로젝트 프로그램을 통해 국립 보건 원 번호 5P20GM103499-19에 의해 부분적으로 지원되었습니다. 이 작품은 클렘슨의 크리에이티브 조회 프로그램에 의해 부분적으로 지원되었습니다. 우리는 또한 처음에이 프로토콜을 만들기 위해 노력 니콜라스 L’Amoreaux와 아온 알리를 인정, 여기에 인용 된 첫 번째 논문을 게시14.
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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