가역 디설파이드 가교 미셀 제조를위한 손쉬운 효율적인 접근법
Summary
To deliver cancer drugs to tumor sites with high specificity and reduced side effects, new methods based on nanoparticles are required. Here, we describe disulfide cross-linked micelles that can be easily prepared by hydrogen peroxide-mediated oxidation and are able to dissociate efficiently under a reducing tumor environment to release payloads.
Abstract
나노 의학은 생물 의학 응용 프로그램에 대한 규모 나노 미터 입자의 고유 한 특성을 이용합니다 치료의 새로운 형태이다. 치료 결과를 극대화하고, 약물과 관련된 부작용을 감소시키는 약물 전달을 향상 오늘날 나노 의학의 초석 일부이다. 특히 나노 입자는 암 치료의 다양한 응용 프로그램을 발견했다. 디자인, 응용 프로그램 및 종양 미세 환경에 따라 생산에 높은 수준의 유연성을 제공 나노 입자는 임상 적으로 신속한 번역 더 효과적 일 것으로 예상된다. 고분자 미셀 나노 캐리어는 약물 전달 응용 프로그램에 대한 인기있는 선택입니다.
이 글에서, 우리는 잘 정의 된 양친 선형 수지상 공중 합체 (telodendrimer, TD)의 자기 조립 (self-assembly)에 따라 약물로드, 이황화 가교 미셀을 합성하는 간단하고 효과적인 프로토콜을 설명합니다. TD는 폴리에틸렌 GL 구성된다친수성 세그먼트 용액 계 펩티드 화학 제를 사용하여 아민 종결 된 PEG에 코어 형성 용 소수성 잔기에 부착 단계적 같은 티올 콜산 클러스터와 ycol (PEG). 파클리탁셀 (PTX)과 같은 화학 요법 약물은 표준 용매 증발 법을 사용하여로드 될 수있다. 오 2 – 매개 산화는 이전에 TDS 농도에 무료 티올 그룹에서 내 미셀 이황화 가교를 형성하기 위해 사용 하였다. 그러나 반응이 느리고 대규모 생산에 가능하지 않았다. 최근는 H 2 O 2 – 매개 산화법 더 가능하고 효율적인 방식으로 탐구하였으며, 이는 96 배 빠른 속도로 이전에보고 된 방법보다이었다. 이 방법을 사용 PTX로드, 이황화 가교 나노 입자 50g을 성공적으로 좁은 입자 크기 분포와 높은 약물 적재 효율로 생산되고있다. 얻어진 미셀 용액의 안정성은 그러한 w 공동 배양 같은 방해 조건을 이용하여 분석또는 환원제없이 세제, 도데 실 황산나트륨, 제 i. 이들 비 – 가교 상대 비교할 때 약물로드 디설파이드 가교 미셀 적은 용혈 활성을 보여 주었다.
Introduction
나노 기술은 생물 의학 분야 (1)의 수를 도움이되고 빠른 신흥 분야이다. 나노 입자는 기존 치료제의 다른 유형 가능하지 않은 특성을 설계 및 튜닝을위한 기회를 제공한다. 나노 담체는 약물 순환 시간을 연장, 생분해에 대한 약물의 안정성을 향상시키는 약물 용해도 문제를 극복하고, 미세 조정 표적 약물 전달 및 공동 전달 조영제 1.2이 될 수있다. 나노 입자 기반 배달 시스템은 암 이미징 및 치료에 약속을 개최합니다. 종양 vasculatures는 거대 분자에 누설하고 향상된 침투성 및 보존 (EPR) 효과 3를 통해 종양 부위에 나노 입자를 순환의 우선 축적으로 이어질 수 있습니다. 적극적으로 항암 약물 캐리어로 추진되고있는 여러 가지 나노 캐리어 (예를 들어, 리포좀, 하이드로 겔 및 고분자 미셀) 중 고분자 미셀은 일을 통해 폭 넓은 인기를 얻고있다전자 지난 십 4,5.
고분자 미셀은 정맥 내 투여에 잠재적으로 그들의 unimers 해리 선도의 임계 미셀 농도 (CMC) 미만으로 희석 할 수 있고, 열역학 시스템이다. 가교 전략에 unimers 미셀 해리를 최소화하기 위해 사용되어왔다. 그러나, 과도하게 미셀 안정화시켜 전체 치료 효과를 감소 대상 부위에서 방출로부터 약물을 방지 할 수있다. 여러 가지 화학적 방법은 수 있도록 탐구 된 가교 산화 환원에 대한 응답으로 또는 환원 이황화 결합 6,7 및 pH의 절단 (8) 또는 가수 분해 가능한 에스테르 결합 9,10와 같은 외부 자극에 분해.
우리는 이전에 telodendrimers (TD)이라고 설계 및 수지상 콜산 (CA) 및 블록 선형 폴리에틸렌 글리콜 (PEG) 공중 합체로 이루어진 미셀 나노 입자의 합성을보고 11-15 </> SUP. 이 TDs를은 (N = 분자량 킬로 달톤 (K)에서, y는 콜산의 수 (CA) 단위 =) PEG NK -CAy로 표시됩니다. 그들은 이러한 소수성 코어 파클리탁셀 (PTX)과 독소루비신 (DOX)로 캡슐화 약물에 작은 크기, 긴 수명, 높은 효율을 특징으로한다. 이러한 PEG, 리신, 및 CA 등 TD의 빌딩 블록은 생체 적합성 및 PEG 코로나의 존재는 망상 내피 시스템에 의해 미셀 나노 입자의 비특이적 흡수를 방지하는 "은폐"나노 입자의 특성을 부여 할 수있다.
티올 선형 덴드리머 용이 우리 표준의 TDS 수지상 올리고 라이신 백본에 시스테인을 도입함으로써 생성 될 수있다. 이 문서의 TDS 소수성 코어에 이황 가교 (도 1)을 도입함으로써 가역적 가교 미셀 약물 전달체의 제조를위한 손쉬운 프로토콜을 제공한다.
Protocol
Representative Results
Discussion
여러 가지 나노 입자는 약물 전달에 잠재적 인 사용을 위해 조사되었다. 리포좀 독소루비신과 파클리탁셀 (PTX)는 인간 혈청 알부민 나노 집계가 암 치료에 대한 FDA의 승인을 nanotherapeutics 중입니다 -loaded. 임상 적 효과가 있지만, 그러나, 이러한 nanotherapeutics 모두는 상대적으로 크기가 "큰"이며, 그들은 간과 폐에 축적되는 경향이있다. 상대적으로 작은 입자 크기와 높은 약물 적재 용량 고분…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors thank Ms.Alisha Knudson for the editorial help. They would also like to acknowledge the financial support from the NIH/NCI (3R01CA115483, to K.S.L.), the DoD PRMRP Award (W81XWH-13-1-0490, to K.S.L.), the NIH/NCI (1R01CA199668, to Y.L.), and the NIH/NICHD (1R01HD086195, to Y.L.).
Materials
| MeO-PEG5K-NH2 | Rapp Polymere | 125000-2 | |
| Fmoc-Lys(Fmoc)-OH | Aaptec | AFK107 | |
| Fmoc-Lys(Boc)-OH | Anaspec | AS-20132 | |
| Fmoc-Cys(Trt)-OH | Aapptec | AAC105 | |
| Dimethylformamide | Fisher Scientific | BP1160-4 | |
| Ethyl ether | Fisher Scientific | E134-20 | |
| N,N-Diisopropylethylamine | Sigma Aldrich | D125806 | |
| Trifluoroacetic acid | Sigma Aldrich | T6508 | Corrosive, handle with care |
| 4-methyl piperidine | Alfa-Aesar | L-02709 | |
| Ebes linker | Anaspec | AS-61924 | |
| Cholic acid | Sigma Aldrich | C1129 | |
| 1,2-Ethanedithiol | Sigma Aldrich | 02390 | Handle inside fume hood. Bleach gloves after usage |
| Triisopropylsilane | Sigma Aldrich | 233781 | |
| Chloroform (anhydrous) | Sigma Aldrich | 288306 | |
| Hydrogen peroxide solution 30% | Aaron Industries | NA | |
| HoBt-Cl | Aaptec | CXZ096 | |
| DIC | Sigma Aldrich | D125407 | |
| Female athymic nude mice (Nu/Nu strain), 6–8 weeks age | Harlan (Livermore, CA) | ||
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