Nanosponge ayar boyutu ve Crosslinking yoğunluğu
Summary
Kovalent çapraz nano tanecikleri doğrusal polyester kolye işlevleri içeren üzerinden boyutu ve crosslinking yoğunluğunu ayarlama için bir süreç bu makalede. Sentez parametreleri (polimer molekül ağırlığı, kolye işlevselliği birleşme ve crosslinker eşdeğerleri) uyarlayarak, istenen nanopartikül boyutu ve crosslinking yoğunluğu ilaç teslim uygulamalar için elde edilebilir.
Abstract
Biz doğrusal polyester kolye Epoksit işlevsellik ve kontrollü boyutları ile bir nanosponge içine onların birleşme içeren sentezi için bir iletişim kuralı tanımlamak. Bu yaklaşım anahtarı elde edilen polimer kolye functionalization functionalized bir lactone sentezi ile başlar. Valerolactone (VL) ve allil-valerolactone (AVL) sonra yüzük-açılış polimerizasyon kullanarak copolymerized. Sonrası polimerizasyon değişiklik daha sonra bazı veya tüm kolye Alil grupların bir epoksi yan yüklemek için kullanılır. Epoksi Amin kimya polimer ve istenen nanosponge boyut ve crosslinking yoğunluk dayalı küçük molekül diamin crosslinker seyreltik bir çözümde formu nano tanecikleri için istihdam edilmektedir. Nanosponge boyutları boyut ve dağıtım belirlemek için iletim elektron mikroskobu (TEM) görüntüleme tarafından karakterize edilebilir. Bu yöntem son derece ayarlanabilir polyesterler küçük molekül uyuşturucu kapsülleme için kullanılabilir ayarlanabilir nano tanecikleri oluşturabilirsiniz bir yol sağlar. Omurga yapısı nedeniyle, bu parçacıklar hidrofobik küçük moleküller geniş bir kontrollü bir yayın için hydrolytically ve enzimatik parçalanabilir.
Introduction
Tam olarak cins crosslinking dayalı nano tanecikleri boyutu ve crosslinking yoğunluğunu ayarlama etkisi ve uyuşturucu yayın profil bu nanosystems1rehberlik için büyük önem taşıyor. Tasarlama nanosponge ayar, Yani, farklı ağ yoğunluğunu parçacıkların hazırlanıyor, güvenen habercisi polimer kolye işlevselliğini ve dahil hidrofilik crosslinker karşılıkları. Bu yaklaşım, öncü ve solvent crosslinker konsantrasyon formu nano tanecikleri toplu jel yerine ayrı bir boyut için önemlidir. Nicel Nükleer manyetik rezonans spektroskopisi (NMR) bir karakterizasyonu teknik olarak kullanarak eklenen kolye işlevselliği ve polimer molekül ağırlığı kesin belirlenmesi için sağlar. Bir kez nano tanecikleri oluşur, konsantre ve bir nanogel karakteri kalmadan organik çözündürüldükten.
Nanopartikül ilaç dağıtım, son eser Poli kullanımı üzerinde odaklanmıştır (laktik-co-glikolik asit) (PLGA) kendi kendine monte nano tanecikleri2,3,4,5,6. PLGA ilaç teslim uygulamalar için ideal hale parçalanabilir ester bağları vardır ve çoğunlukla poly(ethylene glycol) (PEG) nedeniyle onun stealth özellikleri7ile birlikte. Ancak, PLGA parçacık oluşumu kendi kendine monte yapısı nedeniyle, parçacıklar organik daha fazla functionalization için çözündürüldükten olamaz. PLGA nano tanecikleri aksine, kovalent çapraz bir nanopartikül tanımlanmış boyut ve Morfoloji, organics içinde istikrarlı ve sulu çözümler1‘ aşağılamak ile şekillendirme önerilen yöntemdir. Bu yaklaşımın avantajları daha fazla kimyasal olarak nanosponge8yüzeyine functionalize yeteneği vardır ve istikrarı organik çözücüler içinde ilaç bileşikleri1,9parçacıkların sonrası yükleme için kullanılabilir. Bu yöntemle, kapsülleme hidrofobik küçük moleküllerin yağış sulu medya içine elde edilebilir. Polyester omurga hidrofilik kısa crosslinker birlikte hydrophobicity bu parçacıklar, vücut sıcaklığında amorf bir karakter verir. Ayrıca, yükleme uyuşturucu sonra sulu ortamda kolayca enjekte içinde vivoolmak iyi süspansiyonlar parçacık oluşturabilir. Bu polyester nanosponges sentezi parametrelerini değerlendirmek ve bu tasarım ve boyut ve Morfoloji kontrolü için son derece önemli olan belirlemek için bu çalışmada hedefimizdir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Tekrarlanabilir nanosponge boyutları elde etmek ilaç teslim uygulamalarında hayati önem taşımaktadır. Birden çok parametre polimerizasyon ve nanosponge sentez ortaya çıkan Partikül boyutu ve crosslink yoğunluğunu etkiler. Üç önemli parametreler bizim analizde tespit edildi: polimer molekül ağırlığı, epoksi kolye işlevselliği ve crosslinker eşdeğerleri. Moleküler ağırlık ve epoksi işlevleri nanosponge sentezi için bir dizi üretmek için VL –co –AVL kopolimer stoichiometry değişt…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
LK Ulusal Bilim Vakfı lisansüstü araştırma Bursları (DGE-1445197) ve Vanderbilt Üniversitesi Kimya bölümü fon için müteşekkir olduğunu. LK ve EH Osiris TEM enstrüman (NSF EPS 1004083) için fon teşekkür etmek istiyorum.
Materials
| 2,2'-(Ethylenedioxy)bis(ethylamine) | Sigma-Aldrich | 385506-100ML | |
| 3-methyl-1-butanol | Sigma-Aldrich | 309435-100ML | anhydrous, ≥99% |
| Acetone | Sigma-Aldrich | 179124-4L | |
| Allyl bromide | Sigma-Aldrich | A29585-5G | ≥99% |
| Ammonium chloride | Fisher Scientific | A661-500 | saturated solution in DI water |
| Cell culture water | Sigma-Aldrich | W3500-500ML | Filtered through 0.45 μm syringe filter |
| Dichloromethane (DCM) | Sigma-Aldrich | 270997-100ML | anhydrous, ≥99%, contains 40-150 ppm amylene as stabilizer |
| Ethyl Acetate | Fisher Scientific | E145SK-4 | |
| EZFlow 0.2 μm Syringe Filter | Foxx Life Sciences | 386-2116-OEM | Hydrophillic PTFE, 13 mm |
| EZFlow 0.45 μm Syringe Filter | Foxx Life Sciences | 386-3126-OEM | Hydrophillic PTFE, 25 mm |
| Fisherbrand Disposable Borosilicate Glass Test Tubes with Plain End | Fisher Scientific | 14-961-31 | |
| Fisherbrand Microcentrifuge Tubes | Fisher Scientific | 14-666-318 | 1.5 mL |
| Hamilton Microliter Syringe, 100 μL | Hamilton Company | 80600 | Model 710 N SYR, Cemented NDL, 22s ga, 2 in, point style 2 |
| Hexamethylphosphoramide | Sigma-Aldrich | H11602-100G | ≥99%, contains ≤1000 ppm propylene oxide as stabilizer |
| Hexanes | Fisher Scientific | H292-4 | |
| Magnesium sulfate anhydrous | Fisher Scientific | M65-500 | |
| Meta-chloroperoxybenzoic acid | Sigma-Aldrich | 273031-100G | Purified to ≥99% by buffer wash |
| Methanol (MeOH) | Sigma-Aldrich | 322415-100ML | anhydrous, ≥99% |
| N-butyllithium solution | Sigma-Aldrich | 230707-100ML | 2.5 M in hexanes |
| N,N-diisopropylethylamine | Sigma-Aldrich | 550043-500ML | ≥99% |
| Parafilm M | Sigma-Aldrich | P7793-1EA | |
| PELCO Pro Reverse (Self-Closing) Tweezers | Ted Pella, Inc. | 5375-NM | |
| Phosphotungstic acid hydrate | Alfa Aesar | 40116 | |
| Q55 Sonicator | Qsonica | Q55-110 | 55 Watts, 20 kHz |
| SiliaMetS Cysteine | Silicycle | R80530B-10g | |
| SnakeSkin Dialysis Clips | Thermo Scientific | 68011 | |
| SnakeSkin Dialysis Tubing, 10K MWCO | Thermo Scientific | 68100 | |
| Sodium bicarbonate | Fisher Scientific | 5233-500 | saturated solution in DI water |
| TEM grid | Ted Pella, Inc. | 01822-F | Ultrathin Carbon Type-A, 400 mesh, Copper, approx. grid hole size: 42µm |
| Tetrahydrofuran (THF) | Sigma-Aldrich | 401757-1L | Anhydrous, ≥99.9%, inhibitor-free |
| Tin(II) trifluoromethanesulfonate | Sigma-Aldrich | 388122-1G | |
| Vortex-Genie 2 | Scientific Industries | SI-0236 | |
| Whatman Filter Paper, Grade 1 | Fisher Scientific | 09-805H | Circles, 185 mm |
| δ-valerolactone | Sigma-Aldrich | 389579-100ML | Purified by vacuum distillation |
References
- van der Ende, A. E., Sathiyakumar, V., Diaz, R., Hallahan, D. E., Harth, E. Linear release nanoparticle devices for advanced targeted cancer therapies with increased efficacy. Polym Chem. 1 (1), 93 (2010).
- Sharma, S., Parmar, A., Kori, S., Sandhir, R. PLGA-based nanoparticles: A new paradigm in biomedical applications. Trends Anal Chem. 80, 30-40 (2016).
- Cao, L. B., Zeng, S., Zhao, W. Highly Stable PEGylated Poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) Nanoparticles for the Effective Delivery of Docetaxel in Prostate Cancers. Nanoscale Res Lett. 11 (1), 305 (2016).
- Chelopo, M. P., Kalombo, L., Wesley-Smith, J., Grobler, A., Hayeshi, R. The fabrication and characterization of a PLGA nanoparticle-Pheroid® combined drug delivery system. J Mater Sci. 52 (6), 3133-3145 (2016).
- Guan, Q., et al. Preparation, in vitro and in vivo evaluation of mPEG-PLGA nanoparticles co-loaded with syringopicroside and hydroxytyrosol. J Mater Sci Mater Med. 27 (2), 24 (2016).
- Cannava, C., et al. Nanospheres based on PLGA/amphiphilic cyclodextrin assemblies as potential enhancers of Methylene Blue neuroprotective effect. RSC Adv. 6, 16720-16729 (2016).
- Locatelli, E., Franchini, M. C. Biodegradable PLGA-b-PEG polymeric nanoparticles: synthesis, properties, and nanomedical applications as drug delivery system. J Nanopart Res. 14 (12), (2012).
- van der Ende, A. E., Croce, T., Hamilton, S., Sathiyakumar, V., Harth, E. M. Tailored polyester nanoparticles: post-modification with dendritic transporter and targeting units via reductive amination and thiol-ene chemistry. Soft Matter. 5 (7), 1417 (2009).
- Lockhart, J. N., Stevens, D. M., Beezer, D. B., Kravitz, A., Harth, E. M. Dual drug delivery of tamoxifen and quercetin: Regulated metabolism for anticancer treatment with nanosponges. J Control Release. 220 (Pt. B), 751-757 (2015).
- Shriner, R. L., Hermann, C. K. F., Morrill, T. C., Curtin, D. Y., Fuson, R. C. . The Systematic Identification of Organic Compounds. , (2004).
- Derome, A. E. . Modern NMR Techniques for Chemistry Research. , (1987).
- Williams, D. B., Barry Carter, C. . Transmission Electron Microscopy: A Textbook for Materials Science. , (2009).
- van der Ende, A. E., Kravitz, E. J., Harth, E. M. Approach to Formation of Multifunctional Polyester Particles in Controlled Nanoscopic Dimensions. J Am Chem. Soc. 130 (27), 8706-8713 (2008).
- Stevens, D. M., Watson, H. A., LeBlanc, M. A., Wang, R. Y., Chou, J., Bauer, W. S., Harth, E. M. Practical polymerization of functionalized lactones and carbonates with Sn(OTf)2 in metal catalysed ring- opening polymerization methods. Polym Chem. 4, 2470-2474 (2013).
