JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

We report on a smart application of carbon nanotubes for kinetic stabilization of lipid particles that contain self-assembled nanostructures in their cores. The preparation of lipid particles requires rather low concentrations of carbon nanotubes permitting their use in biomedical applications such as drug delivery.

Abstract

نقدم طريقة سطحي للتحضير جزيئات الدهون ذات البنية النانومترية استقرت أنابيب الكربون النانوية (الأنابيب النانوية الكربونية). احد الجدران (البكر) ومتعددة الجدران تستخدم (functionalized) الأنابيب النانوية الكربونية ومثبتات لإنتاج نوع بيكرينغ النفط في المياه (O / W) المستحلبات. الدهون وهي تستخدم Dimodan U وPhytantriol والمستحلبات، والتي في المياه الزائدة بالنفس تجميع في المرحلة Pn3m مكعب bicontinuous. تجزئة هذه المرحلة لزجة جدا إلى جسيمات أصغر باستخدام ultrasonicator التحقيق في وجود مثبتات السطحي التقليدية أو الأنابيب النانوية الكربونية كما فعلت هنا. في البداية، وفرقت الأنابيب النانوية الكربونية (شكل مسحوق) في الماء لتتبعها بعد ذلك ultrasonication مع الدهن المنصهر لتشكيل مستحلب النهائي. وخلال هذه العملية الأنابيب النانوية الكربونية مكسوة جزيئات الدهون، والتي يفترض بدوره لتطويق قطرات الدهون لتشكيل مستحلب الجسيمات التي هي مستقرة لعدة أشهر. متوسط ​​حجم الجسيمات الشحمية ذات البنية النانومترية استقرت CNT-هو في ص submicronانجى، الذي يقارن بشكل جيد مع الجسيمات استقرت باستخدام السطحي التقليدية. صغير البيانات زاوية الأشعة السينية تشتت يؤكد الإبقاء على المرحلة مكعب الأصلية Pn3m في التفرق الدهون استقرت CNT-بالمقارنة مع المرحلة الدهون نقية (ولاية السائبة). تحول الأزرق وخفض كثافة في مجموعة مميزة وشرائح G 'من الأنابيب النانوية الكربونية لوحظ في رامان الطيفي تميز التفاعل بين المياه السطحية والدهون جزيئات المركز الوطني للاستشعار. وتشير هذه النتائج إلى أن التفاعلات بين الأنابيب النانوية الكربونية والدهون هي المسؤولة عن استقرار المتبادل في المحاليل المائية. حيث أن التركيزات من الأنابيب النانوية الكربونية المستخدمة لتثبيت منخفضة جدا وجزيئات الدهون قادرون على functionalize تشارك المركز الوطني، ومن المتوقع أن تكون تافهة في حين تم تعزيز توافق مع الحياة الخاصة بهم إلى حد كبير سمية الأنابيب النانوية الكربونية. ومن هنا يجد النهج الحالي إمكانات كبيرة في مختلف التطبيقات الطبية الحيوية، على سبيل المثال، لتطوير أنظمة nanocarrier الهجينة لإيصال مultiple جزيئات الوظيفية كما هو الحال في الجمع بين العلاج أو polytherapy.

Introduction

على مدى العقود القليلة الماضية، ظهرت تكنولوجيا النانو باعتبارها أداة قوية خصوصا في مجال التنمية قبل السريرية للدواء لمكافحة الأمراض سيئة السمعة مثل السرطان 1. في هذا السياق، والهياكل النانوية مع حجم <1000 نانومتر يتم استكشاف على نطاق واسع كوسيلة إيصال مختلف الجزيئات الحيوية النشطة مثل المخدرات، والبروتينات، والأحماض النووية والجينات وكلاء التصوير التشخيصي 1-4. إما مغلفة هذه الجزيئات الحيوية داخل النانوية أو مترافق على سطح الجسيمات النانوية ويتم الافراج في موقع العمل من قبل المشغلات مثل درجة الحموضة أو 5،6 درجات الحرارة. وإن كانت صغيرة جدا في الحجم، ومساحة كبيرة من هذه الجسيمات النانوية يبرهن على أن تكون مفيدة كثيرا للتسليم المستهدفة من الجزيئات الحيوية النشطة. السيطرة على حجم الجسيمات وتوافق مع الحياة أمر في غاية الأهمية من أجل تحسين الكفاءة العلاجية، وبالتالي إمكانية تطبيق النانوية 7،8.تم الدهون 13/09، والبوليمرات 14،15، 16،17 المعادن والأنابيب النانوية الكربونية 18،19 يعملون عادة باسم nanocarriers لمختلف التطبيقات الطبية الحيوية والأدوية.

وعلاوة على ذلك، تطبيقات nanocarrier على أساس النانو الذاتي تجميع الدهون لها أهمية واسعة في العديد من التخصصات الأخرى بما في ذلك المواد الغذائية ومستحضرات التجميل 20،21. على سبيل المثال، يتم استخدامها في البروتين تبلور 22، والفصل بين الجزيئات الحيوية 23، ومثبتات الغذاء على سبيل المثال، في الحلويات 24، وفي إيصال الجزيئات النشطة مثل المواد الغذائية والنكهات والعطور 25-31. النانو الدهن الذاتي تجميعها لا تملك إلا أن القدرة على إطلاق الجزيئات النشطة بيولوجيا بشكل مضبوط واستهدفت 32-38 وإنما هي أيضا قادرة على حماية الجزيئات وظيفية من المواد الكيميائية والأنزيمية تدهور 39،40. على الرغم من أن طبقة ثنائية السوائل مستو هو الأكثر بالاتصالاتعلى البنية النانوية التي شكلتها جزيئات الدهون محبة للجهتين في وجود الماء، وغيرها من الهياكل مثل سداسية ومكعب كما يلاحظ عادة 20،41،42. نوع من البنية النانوية شكلت تعتمد على بنية الشكل الجزيئي الدهون "، وتكوين الدهون في الماء وكذلك على الظروف الفيزيائية والكيميائية المستخدمة مثل درجة الحرارة والضغط 43. انطباق النانو الدهون غير مستو ولا سيما ان من مراحل مكعب، ويقتصر بسبب اللزوجة العالية واتساق نطاق غير متجانسة. والتغلب على هذه المشاكل عن طريق تشتيت النانو الدهون في كمية كبيرة من الماء لتكوين المستحلبات التي تحتوي على ميكرون أو submicron الحجم الجسيمات الشحمية النفط في المياه (O / W). بهذه الطريقة، وهو منتج مناسب من اللزوجة المنخفضة يمكن أن تكون مستعدة مع الإبقاء على هيكل الذاتي تجميع الدهون الأصلي داخل الجزيئات المتناثرة. تشكيل هذه الجزيئات داخليا الذاتي تجميعها (مختصر النحو ISAsomes 44 على سبيل المثال، cubosomes من مراحل مكعب وhexosomes من مراحل سداسية) يتطلب عادة مزيج من خطوة مدخلات الطاقة العالية وإضافة مثبتات مثل السطحي أو البوليمرات. البحوث التي أجريت مؤخرا في هذا الاتجاه يدل على تطبيق العديد من الأجسام الصلبة 45 بما في ذلك النانوية السيليكا 46، الطين 47-49 وأنابيب الكربون النانوية (50) لاستقرار المستحلبات المذكورة آنفا، ووصف مناسب كما بيكرينغ 51 أو المستحلبات رامسدن-بيكرينغ 52.

في السنوات الأخيرة، والكربون النانوية مثل الأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار (SWCNTs) على أساس، وتلقى الأنابيب النانوية متعددة الجدران الكربون (MWCNTs) والفلورين قدرا كبيرا من الاهتمام باعتبارها الحيوية رواية 53،54. الشواغل الرئيسية هي سميتها 55-58، الذوبان المياه 59 وبالتالي على توافق مع الحياة 56. وسيلة فعالة لمعالجة هذه القضايا هي وظيفة السطحalization باستخدام جزيئات غير سامة وحيويا مثل الدهون. في وجود الماء والدهون تتفاعل مع الأنابيب النانوية الكربونية بطريقة سطح مسعور من الأنابيب النانوية الكربونية محمية من وسط مائي القطبي في حين أن الجماعات رئيس ماء الدهون المعونة ذوبانها أو التشتت في المياه 60،61. الدهون هي مكونات لا يتجزأ من العضيات الخلوية وكذلك بعض المواد الغذائية، لذلك زخارفها يجب أن تنخفض بشكل مثالي سمية في الجسم الحي من الأنابيب النانوية الكربونية. التطبيقات الطبية الحيوية على أساس مستقل على الأنابيب النانوية الكربونية 18،19 والنانو الدهون 9-13 قيد التطوير اسعة النطاق ولكن التطبيقات التي تجمع بين خصائص هما لم تستكشف جيدا.

في هذا العمل، ونحن توظيف نوعين مختلفين من الدهون وثلاثة أنواع من الأنابيب النانوية الكربونية والتي SWCNTs في شكل البكر في حين أن functionalized MWCNTs مع الهيدروكسيل ومجموعات الكربوكسيل. وقد استخدمنا تركيزات منخفضة جدا من الأنابيب النانوية الكربونية لإعداد التفرق الذييعتمد الاستقرار على عدة عوامل مثل نوع من الدهون، نوع من المركز الوطني للاستشعار، ونسبة من الدهون إلى المركز الوطني للاستشعار المستخدمة، وكذلك على المعلمات صوتنة يعملون مثل الطاقة ومدتها. يوفر هذا البروتوكول الفيديو التفاصيل الفنية من وسيلة لتحقيق الاستقرار حركيا النانوية الدهون باستخدام مختلف CNT-مثبتات.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

تحذير: الأنابيب النانوية الكربونية المستخدمة في هذا العمل هي في شكل الجسيمات النانوية التي قد يكون لها مخاطر إضافية مقارنة مع نظرائهم الأكبر. استنشاق الجرافيت، سواء الطبيعية والاصطناعية، يمكن أن يسبب تغبر الرئة 62 مماثل لتغبر الرئة عامل الفحم. وعلاوة على ذلك، كانت هناك مخاوف تتعلق سمية النانو الكربونية وبعض الدراسات السابقة تشير السمية الحادة والمزمنة المرتبطة استنشاق الأنابيب النانوية الكربونية 63-68. وبالتالي، وتجنب استنشاق مسحوق المركز الوطني للاستشعار ما يرام والتعامل معها بقدر كبير من العناية. في حالة استنشاقه، والانتقال إلى الهواء النقي. إذا هناك صعوبة في التنفس، واستخدام الأكسجين النقي بدلا من ذلك ويسعى استشارة طبية. تركيبات حل / تشتت الأنابيب النانوية الكربونية هي بالأحرى آمنة في التعامل معها.

تحذير: الدهون والسطحي المستخدمة في هذه الدراسة هي المواد المستخدمة في صناعة المواد الغذائية، وبالتالي غير خطرة بشكل عام، لكنها مهيجة للعيون والجلد، وأيضا شديدة الاشتعال. ومن هنا، يرجى استخدام جميع ممارسات السلامة الملائمة مثل استخدام حمامضوابط gineering (غطاء الدخان)، ومعدات الوقاية الشخصية (النظارات الواقية والقفازات ومعطف المختبر، كامل طول السراويل والأحذية المغلقة اصبع القدم) عند التعامل مع أو إعداد عينات جسيمات متناهية الصغر. في حالة ملامسة الجلد أو العينين، وعلى الفور الجلد الاحمرار أو العينين مع الكثير من الماء لمدة 15 دقيقة على الأقل. طلب المشورة الطبية إذا لزم الأمر.

1. إعداد الدهن مراحل السائبة / المياه

تحذير: تخزين الدهون في الثلاجة على 4 درجات مئوية. يجب أن يتم تخزين الدهون الصف نقية في الثلاجة (-20 درجة مئوية). قسامة لهم في قوارير زجاجية صغيرة لتجنب التلوث من المخزون كله، والراحة من التعامل معها. غيرها من المواد الكيميائية بما في ذلك الأنابيب النانوية الكربونية والسطحي يمكن تخزينها في RT لكن الاحتفاظ بها بعيدا عن أشعة الشمس المباشرة.

  1. حافظ على الدهون، أي Dimodan U (DU) وPhytantriol (PT) في RT لمدة 15-20 دقيقة قبل فتح زجاجة / غطاء قارورة من أجل تجنب تكاثف البخار.
    (ملاحظة: DU هو غليسيريد المقطر تضم 96٪ أحادي الجلسريد والباقي diglycerides والأحماض الدهنية الحرة. مكونين أحادي الغليسريد الرئيسية في DU هي ينولييت (62٪) وأوليات (25٪). ومن هنا الجزء مسعور من DU يحتوي أساسا السلاسل C18 (91٪)، والتحديد الدقيق التي هي على النحو التالي؛ C18: 2 (61.9٪)، C18: 1 (24.9٪)، وC18: 0 (4.2٪)، حيث يشير C18 18C سلسلة وعدد بعد القولون يشير عدد من السندات C = C. حزب العمال هي خليط من سداسي البصرية 3،7،11،15-ميثيل-1،2،3-hexadecanetriol. أنها لا تحتوي على مجموعة وظيفية استر ولكن يتكون من ذيل phytanyl تشعبت للغاية مع headgroup ثلاثي هيدروكسي. كل من دو و PT تشكيل مراحل مكعب في وجود المياه الزائدة كما هو الحال بالنسبة للالنوى من جزيئات الدهون استقرت 13، 45) أيضا.
  2. إذابة الدهون عن طريق وضع قارورة في حمام الماء الساخن أو الماء دورق يحتوي على الحفاظ على أعلى من 60 درجة مئوية (تسخين محرك مغناطيسي: 230 فولت، 50 هرتز، 630 W أو ما شابه ذلك لاستخدامها لتسخين الماء في الكأس).
  3. بدلا من ذلك قوارير الحرارة باستخدام سخانات كتلة. لا تسخين الدهون التي تحتوي على قوارير مباشرة على طبق ساخن من أجل تجنب التدرج في درجة الحرارة وتحلل الدهون لاحق.
  4. تزن 500 ملغ من الدهون المنصهر، في أنبوب microcentrifuge وزنه سابقا (مع غطاء المفاجئة المخروطية، 1.5 مل)، وذلك باستخدام ماصة باستير الزجاج مع لمبة اللاتكس.
  5. إضافة 500 مل من الماء عالى النقاء (المياه المقاومة = 18.2 MΩ · سم) إلى أنبوب microcentrifuge أعلاه.
  6. خلط المكونات يدويا لمدة 15 دقيقة باستخدام صغيرة (عرف بني) ملعقة. جعل مثل ملعقة من تسطيح نهاية حادة من إبرة حقنة (0.9 ملم × 40 ملم طول قنية) باستخدام ذو طيات.
  7. أجهزة الطرد المركزي في خليط الدهون / الماء لمدة 10 دقيقة بسرعة 2000 ز س. مرة أخرى يقلب الخليط يدويا لمدة 10 دقيقة، ثم تتوازن لمدة 24 ساعة. قبل توصيف العينات، وإثارة لهم لمدة 5 دقائق ثم تركها في RT.
  8. لضمان تشكيل لمرحلة التوازن الدهون في جميع أنحاء أنبوب كامل، نفذ حوالي 10 دورات تجميد ذوبان الجليد والأسواق العالمية ضغطها حمل rmittently من خطوة الطرد المركزي على النحو المحدد أعلاه. كل من دو و PT شكل لزجة جدا مراحل الدهون بكميات كبيرة مما يجعل من الصعب التعامل معها يدويا (الشكل 1).
    ملاحظة: بروتوكول أعلاه (القسم 1) ضروري فقط، إذا كان أحد ترغب في مقارنة سلوك ذات الهيكلية الدقيقة (نوع شعرية وأبعاد التجميع الذاتي) للجسيمات فرقت مع المرحلة الدهون بكميات كبيرة و / أو استخدامها كوسيلة لمراقبة لتأكيد الإبقاء على البنية النانوية الأصلية.

figure-protocol-4847
الشكل 1. إعداد O / W مستحلب الجسيمات مع الاتساق السوائل من مرحلة الدهون اللزجة بشدة باستخدام مدخلات الطاقة العالية (ultrasonication) واستخدام مختلف CNT-المثبتات، وهي SWCNT، MWCNT-OH، MWCNT-COOH (الشكل مستنسخة من إشارة [50] بإذن من الجمعية الملكية للكيمياء)._upload / 53489 / 53489fig1large.jpg "الهدف =" _ فارغة "> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

2. إعداد السطحي استقرت الدهن الجسيمات

  1. إعداد 0.2٪ (ث / ث) السطحي (F127 pluronic) حل في الماء.
    1. حل 200 ملغ من السطحي (مسحوق أبيض رقيق) في 100 مل من الماء عالى النقاء من قبل التحريك لمدة 20-30 دقيقة (على لوحة المغناطيسية باستخدام شريط مغناطيسي). F127 Pluronic هو السطحي غير الأيونية، ويستخدم عادة باسم استقرار مستحلب. وهو من البوليمرات triblock من PEO 99 -PPO 67 -PEO 99، وبالتالي يستغرق وقتا طويلا لتذوب في الماء.
  2. إضافة 500 ملغ من DU المنصهر أو PT (باستخدام ماصة باستير الزجاج) إلى قارورة زجاجية (التلألؤ الصودا والجير مزودة احباط اصطف غطاء اليوريا، 20 مل).
  3. إضافة 9.5 غرام من حل F127 0.2٪.
  4. على الجهاز ultrasonication التحقيق، المشبك بإحكام القارورة إلى معوجة تقف الفك (الرد السريع الوقوف مع مجموعةالوقوف، المشبك، وقاعدة، ورود، والمطاط 3 الفك وbosshead)، بحيث يمكن أن تصمد أمام الاهتزازات الناتجة عن صوتنة.
  5. إدراج التحقيق سبائك التيتانيوم الصلب (13 ملم طول قطر × 139 ملم) تعلق على خلية Sonicator. ضبط ارتفاع والموقف من القارورة للتأكد من أن الجانبين وأسفل لا تلامس التحقيق. وعلى مسافة 0.5 سم بين تلميح التحقيق والجزء السفلي من القارورة الزجاجية يعطي نتائج جيدة.
  6. يصوتن الخليط لمدة 10 دقيقة في وضع نابض مع نبض 1 ثانية بوساطة 1 ثانية تأخير الوقت 35٪ (من الحد الأقصى) السلطة. القارورة تصبح ساخنة جدا بسبب الحرارة المتولدة أثناء صوتنة. لذلك، السماح لتبرد وصولا الى RT قبل الاستيلاء عليها قبالة المشبك.
  7. تخزين تشتت شكلت حليبي على RT لمدة لا تقل عن 24 ساعة، وذلك قبل استخدامها مرة أخرى. هذا هو لضمان استقرارها ضد الانفصال المرحلة.
    ملاحظة: قبل وبعد استخدام التحقيق، تنظيفه مع الأسيتون، الجافة مع منشفة ورقية، ثم شطفه مع عالى النقاء والمياهد جففه مرة أخرى.

3. إعداد التفرق من الأنابيب النانوية الكربونية الصرفة في المياه

  1. في اثنين من أكواب منفصلة، ​​تزن في 4 ملغ مسحوق MWCNT-OH وMWCNT-COOH، وكلاهما أسود اللون.
  2. إضافة 500 مل من الماء عالى النقاء لكل كوب. باستخدام مسبار ultrasonicator يصوتن خلطات لمدة 2 دقيقة في وضع النبض المستمر بنسبة 40٪ (من الحد الأقصى) السلطة. تركيز ينجم عن ذلك من تشتت MWCNT هو 8 ميكروغرام / مل (المحلول).
  3. تمييع الحل الأسهم MWCNT مع كميات مناسبة من الماء عالى النقاء لتحقيق 6.25، 5، 4، 2 ميكروغرام / التفرق MWCNT مل.
  4. يصوتن هذه التفرق كما هو موضح من قبل (انظر 3.2).
  5. وبالمثل، تفريق 3 ملغ من SWCNT المجفف (أيضا أسود اللون) في 500 مل من الماء عالى النقاء لتقديم 6 ميكروغرام / مل تشتت SWCNT (المحلول).
  6. تمييع الحل الأسهم SWCNT ويصوتن لهم كما هو موضح أعلاه (انظر 3.2) للحصول على 0.5 و 0.4 و 0.3125 و 0.2 ميكروغرام / مل الدهانات SWCNTrsions.
    ملاحظة: جميع التفرق واضحة لمدة 30 دقيقة، وبعد ذلك تبدأ تشارك المركز الوطني ليستقر في القاع.

4. إعداد استقرت CNT-ذات ​​البنية النانومترية الدهن الجسيمات (الشكل 1)

  1. في وزن 500 ملغ من DU المنصهر في قارورة زجاجية.
  2. إضافة 9.5 مل من 6 ميكروغرام / مل SWCNT التشتت إلى القارورة.
  3. يصوتن الخليط CNT-DU باستخدام نفس المعايير المستخدمة لصنع التفرق CNT نقية (انظر 3.2). على التبريد لRT، فإن جزيئات الدهون استقرت CNT-مع الحفاظ البنية النانوية داخليا الذاتي تجميعها يكون جاهزا.
  4. بطريقة مماثلة، وإعداد جزيئات الدهون باستخدام التفرق SWCNT 0.4 ميكروغرام / مل و 0.2 ميكروغرام / مل.
  5. اتبع بروتوكولات 4،1-4،4 لجعل جزيئات الدهون باستخدام MWCNT-OH وMWCNT-COOH ولكن باستخدام تركيزات مختلفة، أي 8 و 4 و 2 ميكروغرام / مل من المركز الوطني للاستشعار.
  6. وبالمثل، وإعداد ثلاثة مختلفة التفرق CNT-PT باستخدام 4 ميكروغرام / مل MWCNT-OH وMWCNT-COOH فضلا عن 0.4 ميكروغرام / مل SWCNT. لاحظ أن التفرق CNT-PT تتطلب طاقة أقل (35٪ من الحد الأقصى) لكن وقتا أطول (15 دقيقة) في وضع النبض المستمر. تبريد التفرق إلى RT وتركها لمدة 24 ساعة قبل توصيف لهم.
    ملاحظة: المعلمات صوتنة قد تختلف عن الدهون مختلفة (كما لDU و PT هنا) وتركيبات مختلفة. أنهم بحاجة إلى أن يكون الأمثل لتحقيق التفرق استقرت بشكل جيد.

5. رصد الاستقرار من التفرق الدهن استقرت CNT-

  1. مراقبة استقرار التفرق عن طريق الملاحظة البصرية: تحقق إذا زعزعت التفرق أو إذا شكلت كتل في التفرق.
  2. التقاط الصور (مع الكاميرا الرقمية) على فترات منتظمة. على سبيل المثال، والتقاط صور من التفرق كل يوم في الأسبوع الأول، ثم كل يومين لمدة أسبوع تليها مرة واحدة في الأسبوع لمدة الأسبوعين المقبلين، وأخيرا مرة واحدة في الشهر وفقا للشرط.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

النتائج

وتمثل النتائج التالية أ) استقرار التفرق، ب) توزيع حجم الجسيمات الشحمية، ج) نوع من التجميع الذاتي ود) الدليل على طلاء الدهون من الأنابيب النانوية الكربونية. تم رصد استقرار التفرق (الشكل 2) باستخدام كاميرا 5 ميجا بيكسل مع التركيز التلقائي وفلا?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

استقرار جزيئات الدهون
وتستخدم ثلاثة الأنابيب النانوية الكربونية مختلفة لتحقيق الاستقرار في التفرق الدهنية؛ اثنتان منها متعددة الجدران وfunctionalized باستخدام -OH والجماعات -COOH، واحد هو واحد الجدران وغير functionalized (البكر). تشارك المركز الوطني تختلف في حجم النحو...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

ليس لدينا شيء في الكشف عنها.

Acknowledgements

ونود أن نشكر الدكتور ماثيو جيه بيكر، والآن في جامعة ستراثكلايد، غلاسكو للدعم مع التجارب رامان والسيد نيك كئيبة لعمله مسبق من هذا المشروع.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Dimodan UDanisco15312Store at 4 °C. Non-hazardous. Irritant to eyes and skin.
Phytantriol (> 95%, GC)TCI Europe N.V.P1674Store at 4 °C. Non-hazardous. Irritant to eyes and skin.
Single walled Carbon Nanotubes (90%)Nanostructured & Amorphous Materials, Inc. 1246YJSStore at room temperature. Away from direct light. Irritating to eyes, skin and respiratory system.
Multi-walled carboxylic acid functionalized Carbon Nanotubes (> 80% Caron basis, > 8% carboxylic acid functionalized)Sigma-Aldrich Co. LLC 755125Store at room temperature. Away from direct light. Causes serious eye irritation. May cause respiratory irritation.
Graphitized Multi-walled hydroxy functionalized Carbon Nanotubes (99.9%)Nanostructured & Amorphous Materials, Inc. (NanoAmor) 1224YJFStore at room temperature. Away from direct light. Irritating to eyes, skin and respiratory system.
Pluronic F127Sigma-Aldrich Co. LLC P2443BioReagent, suitable for cell culture. Not a hazardous substance or mixture. Store at room temperature.
Acetone (99.5%)Fisher Scientific 10134100Highly flammable liquid. Causes serious eye irritation. May cause drowsiness or dizziness.
Jars with loose, enfolding lids (375 ml)VWR International Ltd216-3308
Beaker, 1,000 mlFisher Scientific 12942161heavy duty, low form, with spout and graduations
Pasteur glass pipette (150 mm length) with latex bulbFisher Scientific 10006021
Microcentrifuge tube conical snap cap 1.5 mlFisher Scientific 11558232
SpatulaFisher Scientific 11352204
Heating magnetic stirrerFisher Scientific 11715704
Magnetic stirrer bars (cylindrical, opaque PTFE, 30 mm x 7 mm (l x diameter))Fisher Scientific 10011792
Needle (0.9 mm x 40 mm cannula length)Terumo UK LtdMN-2038MQ
Retort Stand Set - With stand, clamp, base, rod, rubber 3 jaw and bossheadCamlab Ltd, UK1177157
Millipore water equipmentBarnstead Nanopure, Thermoscientific, USA
Progen Genfuge 24D Digital MicrocentrifugeProgen ScientificC-2400
Probe ultra-sonicator, with 13 mm SONICS, Vibracell,  USA
5 MP camera with auto-focus and LED flashSamsung Galaxy Fame Mobile camera
Raman SpectrometerHoriba Jobin-Yvon LabRAM HR800 spectrometer
Mastersizer 3000 Malvern Instruments Ltd, Malvern, United Kingdom
Small angle X-ray scattering (SAXS)SAXSpace camera (Anton Paar, Graz, Austria), X-ray generating equipment (ISO-DEBYEFLEX3003, GE Inspection Technologies GmbH), closed water circuit (Chilly 35, HYFRA, Germany). 

References

  1. Peer, D., et al. Nanocarriers as an emerging platform for cancer therapy. Nature Nanotech. 2, 751-760 (2007).
  2. White, R. R., Sullenger, B. A., Rusconi, C. P. Developing aptamers into therapeutics. J. Clin. Invest. 106, 929-934 (2000).
  3. Itaka, K., Chung, U. I., Kataoka, K. Supramolecular nanocarrier for gene and siRNA delivery. Nippon Rinsho Jpn. J. Clin. Med. 64, 253-257 (2006).
  4. Xu, S., et al. Development of pH-responsive core-shell nanocarriers for delivery of therapeutic and diagnostic agents. Bioorg. Med. Chem. Lett. 19, 1030-1034 (2009).
  5. Soppimath, K. S., Tan, D. C. W., Yang, Y. Y. pH-triggered thermally responsive polymer core-shell nanoparticles for drug delivery. Adv. Mater. 17, 318-323 (2005).
  6. Hans, M., Lowman, A. Biodegradable nanoparticles for drug delivery and targeting. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 6, 319-327 (2002).
  7. Petros, R. A., DeSimone, J. M. Strategies in the design of nanoparticles for therapeutic applications. Nat Rev Drug Discov. 9, 615-627 (2010).
  8. Torchilin, V. P. Multifunctional nanocarriers. Adv Drug Deliver Rev. 64, 302-315 (2012).
  9. Shmeeda, H., et al. Delivery of zoledronic acid encapsulated in folate-targeted liposome results in potent in vitro cytotoxic activity on tumor cells. J. Controlled Release. 146, 76-83 (2010).
  10. Xu, Z., et al. The performance of docetaxel-loaded solid lipid nanoparticles targeted to hepatocellular carcinoma. Biomaterials. 30, 226-232 (2009).
  11. Rosenthal, E., et al. Phase IV study of liposomal daunorubicin (DaunoXome) in AIDS-related Kaposi sarcoma. Am. J. Clin. Oncol.-Canc. 25, 57-59 (2002).
  12. Dong, Y. D., Larson, I., Bames, T. J., Prestidge, C. A., Boyd, B. J. Adsorption of Nonlamellar Nanostructured Liquid-Crystalline Particles to Biorelevant Surfaces for Improved Delivery of Bioactive Compounds. Acs Appl Mater Inter. 3, 1771-1780 (2011).
  13. Rizwan, S. B., Boyd, B. J., Rades, T., Hook, S. Bicontinuous cubic liquid crystals as sustained delivery systems for peptides and proteins. Expert Opin. Drug. Deliv. 7, 1133-1144 (2010).
  14. Yoo, H. S., Park, T. G. Folate receptor targeted biodegradable polymeric doxorubicin micelles. J. Controlled Release. 96, 273-283 (2004).
  15. Khandare, J. J., et al. Dendrimer versus linear conjugate: Influence of polymeric architecture on the delivery and anticancer effect of paclitaxel. Bioconjug. Chem. 17, 1464-1472 (2006).
  16. Prabaharan, M., Grailer, J. J., Pilla, S., Steeber, D. A., Gong, S. Gold nanoparticles with a monolayer of doxorubicin-conjugated amphiphilic block copolymer for tumor-targeted drug delivery. Biomaterials. 30, 6065-6075 (2009).
  17. Fan, J., et al. Targeted anticancer prodrug with mesoporous silica nanoparticles as vehicles. Nanotechnology. 22, (2011).
  18. Bianco, A., Prato, M. Can carbon nanotubes be considered useful tools for biological applications? Adv. Mater. 15, 1765-1768 (2003).
  19. Kam, N. W. S., Dai, H. J. Carbon nanotubes as intracellular protein transporters: Generality and biological functionality. J. Am. Chem. Soc. 127, 6021-6026 (2005).
  20. Kulkarni, C. V. Lipid crystallization: from self-assembly to hierarchical and biological ordering. Nanoscale. 4, 5779-5791 (2012).
  21. Yaghmur, A., et al. Drug Formulations Based on Self-Assembled Liquid Crystalline Nanostructures. , CRC Press. 341-360 (2014).
  22. Kulkarni, C. V. Advances in Planar Lipid Bilayers and Liposomes. 12, Academic Press. 237-272 (2010).
  23. Landau, E. M., Navarro, J. V. US Pat. , US2001/025791A1 (2001).
  24. Kulkarni, C., Belsare, N., Lele, A. Studies on shrikhand rheology. J. Food Eng. 74, 169-177 (2006).
  25. Mezzenga, R., Schurtenberger, P., Burbidge, A., Michel, M. Understanding foods as soft materials. Nature Mater. 4, 729-740 (2005).
  26. Ubbink, J., Burbidge, A., Mezzenga, R. Food structure and functionality: a soft matter perspective. Soft Matter. 4, 1569-1581 (2008).
  27. Dong, Y. D., Larson, I., Hanley, T., Boyd, B. J. Bulk and dispersed aqueous phase behavior of phytantriol: effect of vitamin E acetate and F127 polymer on liquid crystal nanostructure. Langmuir. 22, 9512-9518 (2006).
  28. Yaghmur, A., Glatter, O. Characterization and potential applications of nanostructured aqueous dispersions. Adv. Colloid Interface Sci. 147, 333-342 (2009).
  29. Pardeike, J., Hommoss, A., Müller, R. H. Lipid nanoparticles (SLN, NLC) in cosmetic and pharmaceutical dermal products. Int. J. Pharm. 366, 170-184 (2009).
  30. Yaghmur, A., Rappolt, M., Østergaard, J., Larsen, C., Larsen, S. W. Characterization of bupivacaine-loaded formulations based on liquid crystalline phases and microemulsions: the effect of lipid composition. Langmuir. 28, 2881-2889 (2012).
  31. Singh, H., Ye, A., Horne, D. Structuring food emulsions in the gastrointestinal tract to modify lipid digestion. Prog. Lipid Res. 48, 92-100 (2009).
  32. Angelova, A., Angelov, B., Mutafchieva, R., Lesieur, S., Couvreur, P. Self-Assembled Multicompartment Liquid Crystalline Lipid Carriers for Protein, Peptide, and Nucleic Acid Drug Delivery. Accounts Chem. Res. 44, 147-156 (2011).
  33. Clogston, J., Caffrey, M. Controlling release from the lipidic cubic phase. Amino acids, peptides, proteins and nucleic acids. J. Controlled Release. 107, 97-111 (2005).
  34. Shah, J. C., Sadhale, Y., Chilukuri, D. M. Cubic phase gels as drug delivery systems. Adv. Drug Deliver. Rev. 47, 229-250 (2001).
  35. Boyd, B. J., Whittaker, D. V., Khoo, S. M., Davey, G. Lyotropic liquid crystalline phases formed from glycerate surfactants as sustained release drug delivery systems. Int. J. Pharm. 309, 218-226 (2006).
  36. Drummond, C. J., Fong, C. Surfactant self-assembly objects as novel drug delivery vehicles. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 4, 449-456 (1999).
  37. Zhao, X. Y., Zhang, J., Zheng, L. Q., Li, D. H. Studies of cubosomes as a sustained drug delivery system. J. Dispersion Sci. Technol. 25, 795-799 (2004).
  38. Malmsten, M. Phase transformations in self-assembly systems for drug delivery applications. J. Dispersion Sci. Technol. 28, 63-72 (2007).
  39. Sadhale, Y., Shah, J. C. Stabilization of insulin against agitation-induced aggregation by the GMO cubic phase gel. Int. J. Pharm. 191, 51-64 (1999).
  40. Amar-Yuli, I., Azulay, D., Mishraki, T., Aserin, A., Garti, N. The role of glycerol and phosphatidylcholine in solubilizing and enhancing insulin stability in reverse hexagonal mesophases. J. Colloid Interface Sci. 364, 379-387 (2011).
  41. Rappolt, M. Advances in planar lipid bilayers and liposomes. Leitmannova Liu, A. 5, Elsevier Inc. Amsterdam. 253-283 (2006).
  42. Rappolt, M., Cacho-Nerin, F., Morello, C., Yaghmur, A. How the chain configuration governs the packing of inverted micelles in the cubic Fd 3 m-phase. Soft Matter. 9, 6291-6300 (2013).
  43. Kulkarni, C. V., Wachter, W., Iglesias-Salto, G., Engelskirchen, S., Ahualli, S. Monoolein: a magic lipid? Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 3004-3021 (2011).
  44. Yaghmur, A., de Campo, L., Sagalowicz, L., Leser, M. E., Glatter, O. Emulsified Microemulsions and Oil-Containing Liquid Crystalline Phases. Langmuir. 21, 569-577 (2005).
  45. Kulkarni, C. V., Glatter, O. Ch. 6. Self-Assembled Supramolecular Architectures: Lyotropic Liquid Crystals.Surface and Interfacial Chemistry. Nissim, G. , John Wiley & Sons, Inc. (2012).
  46. Salonen, A., Muller, F. O., Glatter, O. Internally Self-Assembled Submicrometer Emulsions Stabilized by Spherical Nanocolloids: Finding the Free Nanoparticles in the Aqueous Continuous Phase. Langmuir. 26, 7981-7987 (2010).
  47. Guillot, S., Bergaya, F., de Azevedo, C., Warmont, F., Tranchant, J. F. Internally structured pickering emulsions stabilized by clay mineral particles. J. Colloid Interface Sci. 333, 563-569 (2009).
  48. Muller, F., Salonen, A., Glatter, O. Monoglyceride-based cubosomes stabilized by Laponite: Separating the effects of stabilizer, pH and temperature. Colloids Surf., A. 358, 50-56 (2010).
  49. Salonen, A., Muller, F. O., Glatter, O. Dispersions of Internally Liquid Crystalline Systems Stabilized by Charged Disklike Particles as Pickering Emulsions: Basic Properties and Time-Resolved. Langmuir. 24, 5306-5314 (2008).
  50. Gaunt, N. P., Patil-Sen, Y., Baker, M. J., Kulkarni, C. V. Carbon nanotubes for stabilization of nanostructured lipid particles. Nanoscale. 7, 1090-1095 (2015).
  51. Pickerings, S. U. Emulsions. J. Chem. Soc. 91, (2001).
  52. Ramsden, W. Separation of Solids in the Surface-Layers of Solutions and 'Suspensions' (Observations on Surface-Membranes, Bubbles, Emulsions, and Mechanical Coagulation). -- Preliminary Account. Proceedings of the Royal Society of London. 72, 156-164 (1903).
  53. Lin, Y., et al. Advances toward bioapplications of carbon nanotubes. J. Mater. Chem. 14, 527-541 (2004).
  54. Saito, N., et al. Safe Clinical Use of Carbon Nanotubes as Innovative Biomaterials. Chem. Rev. 114, 6040-6079 (2014).
  55. Pulskamp, K., Diabate, S., Krug, H. F. Carbon nanotubes show no sign of acute toxicity but induce intracellular reactive oxygen species in dependence on contaminants. Toxicol. Lett. 168, 58-74 (2007).
  56. Smart, S. K., Cassady, A. I., Lu, G. Q., Martin, D. J. The biocompatibility of carbon nanotubes. Carbon. 44, 1034-1047 (2006).
  57. Colvin, V. L. The potential environmental impact of engineered nanomaterials. Nat. Biotechnol. 21, 1166-1170 (2003).
  58. Firme, C. P., Bandaru, P. R. Toxicity issues in the application of carbon nanotubes to biological systems. Nanomed-Nanotechnol. 6, 245-256 (2010).
  59. Haddon, R. C. Carbon nanotubes. Accounts Chem. Res. 35, 997-997 (2002).
  60. Kapralov, A. A., et al. Adsorption of Surfactant Lipids by Single-Walled Carbon Nanotubes in Mouse Lung upon Pharyngeal Aspiration. Acs Nano. 6, 4147-4156 (2012).
  61. Wallace, E. J., Mark, S. P. S. Carbon nanotube self-assembly with lipids and detergent: a molecular dynamics study. Nanotechnology. 20, 045101(2009).
  62. George, R. B. Chest medicine: essentials of pulmonary and critical care medicine. Lippincott Williams & Wilkins. , (2005).
  63. Monteiro-Riviere, N. A., Nemanich, R. J., Inman, A. O., Wang, Y. Y., Riviere, J. E. Multi-walled carbon nanotube interactions with human epidermal keratinocytes. Toxicol. Lett. 155, 377-384 (2005).
  64. Shvedova, A., et al. Exposure to carbon nanotube material: assessment of nanotube cytotoxicity using human keratinocyte cells. J. Toxicol. Env. Heal. A. 66, 1909-1926 (2003).
  65. Jia, G., et al. Cytotoxicity of carbon nanomaterials: single-wall nanotube, multi-wall nanotube, and fullerene. Environ. Sci. Technol. 39, 1378-1383 (2005).
  66. Sato, Y., et al. Influence of length on cytotoxicity of multi-walled carbon nanotubes against human acute monocytic leukemia cell line THP-1 in vitro and subcutaneous tissue of rats in vivo. Mol. BioSyst. 1, 176-182 (2005).
  67. Bottini, M., et al. Multi-walled carbon nanotubes induce T lymphocyte apoptosis. Toxicol. Lett. 160, 121-126 (2006).
  68. Cui, D., Tian, F., Ozkan, C. S., Wang, M., Gao, H. Effect of single wall carbon nanotubes on human HEK293 cells. Toxicol. Lett. 155, 73-85 (2005).
  69. Huang, T., Toraya, H., Blanton, T., Wu, Y. X-ray powder diffraction analysis of silver behenate, a possible low-angle diffraction standard. J. Appl. Crystallogr. 26, 180-184 (1993).
  70. Bokobza, L., Zhang, J. Raman spectroscopic characterization of multiwall carbon nanotubes and of composites. Express Polym. Lett. 6, 601-608 (2012).
  71. Zhao, Q., Wagner, H. D. Raman spectroscopy of carbon-nanotube-based composites. Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. A -Math. Phys. Eng. Sci. 362, 2407-2424 (2004).
  72. Douroumis, D., Fatouros, D. G., Bouropoulos, N., Papagelis, K., Tasis, D. Colloidal stability of carbon nanotubes in an aqueous dispersion of phospholipid. Int. J. Nanomed. 2, 761-766 (2007).
  73. Worthington, R. J., Melander, C. Combination approaches to combat multidrug-resistant bacteria. Trends Biotechnol. 31, 177-184 (2013).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

108 O W nanocarriers

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved