制定通过Nanoprecipitation技术嵌段聚合物纳米粒子

摘要

本文介绍了nanoprecipitation方法使用嵌段共聚物的合成聚合物为基础的纳米粒子。我们将讨论合成的嵌段共聚物，nanoprecipitation技术，和潜在的应用。

摘要

纳米技术是一项相对较新的科学的分支，它涉及到利用规模的纳米颗粒（纳米颗粒）的独特性能。纳米粒子可以被设计在一个精确的时尚，他们的规模，组成和表面化学可仔细控制。这使前所未有的自由，他们的货物的基本特性，如溶解度，扩散，生物分布，释放特性和免疫原性，修改一些。自创建以来，已经利用纳米粒子科学和医学的许多领域，包括药物递送，成像和细胞^生物学 1-4 。但是，它并没有得到充分利用“纳米技术实验室”由于感知技术壁垒之外。在这篇文章中，我们描述了一个简单的方法合成的聚合物为基础的纳米颗粒平台，具有广泛的应用潜力。

第一步是合成一个嵌段共聚物，既是一个疏水区和亲水域。使用模型聚合物PLGA和PEG，我们描述了共轭反应，使用EDC / NHS的^化学 5（图1） 。我们还讨论了聚合物的净化过程。合成的嵌段共聚物可以自组装在nanoprecipitation过程中通过疏水 - 亲水相互作用成​​纳米粒子。

所描述的聚合物纳米粒子是非常灵活。可以利用纳米颗粒的疏水核心，进行药物输送experiments6难溶性药物。此外，纳米粒子可以克服难溶性的分子生物学试剂，如渥曼青霉素，这就需要一个像DMSO溶剂，有毒溶剂的问题。然而，二甲基亚砜细胞毒性，干扰实验。这些难溶性药物和试剂，可以有效地交付使用聚合物纳米粒子的毒性极小。高分子纳米粒子也可以被载入与荧光染料和细胞内贩卖的研究利用。最后，这些聚合物纳米粒子可以通过表面的PEG目标配体的结合。这些有针对性的纳米粒子，可以利用标签或细胞^中的7-10的特定抗原决定簇。

研究方案

1。 PLGA - B - PEG聚合物的合成

1. 聚（D，L -乳酸- CO -乙醇酸）（PLGA）终端羧基 - 羧酸（PLGA）是溶解在浓度为5mm的PLGA（材料一节中提到的）在任何溶剂。 PLGA可以在这个浓度轻轻搅拌溶解。
2. 国民保健服务（分子量115.09）和EDC（分子量191.7）溶解在PLGA溶液浓度为25mm。 （EDC和NHS在添加了5次计量过剩相比，以PLGA）。 PLGA -羧酸转化为PLGA - NHS轻轻搅拌约1小时的PLGA - 羧酸溶液加入EDC和NHS。
3. 反应产物PLGA - NHS加入甲醇洗涤液沉淀出来。约10倍体积的甲醇过量添加到解决方案。解决的办法是在2000年的离心XG沉淀出PLGA - NHS和上清液（EDC和NHS删除的痕迹，这与甲醇洗涤过程至少重复3次。
4. PLGA - NHS颗粒是下一个30分钟的洗涤液中取出任何痕迹的真空干燥。
5. 现在重新PLGA - NHS沉淀溶解在相同的溶剂，在相同浓度最初是用来溶解的PLGA。异型聚乙二醇（胺 - 聚乙二醇 - 羧酸），然后加入浓度为5mm的PLGA溶液（配比1:1）。混合溶液中孵育24小时并不断搅拌。
6. 24小时后，反应产物PLGA - B - PEG嵌段共聚物沉淀，加入过量的洗涤液甲醇。重复三次以上所述的洗衣机和离心过程。这将删除所有多余的未反应的聚乙二醇。
7. PLGA - B - PEG嵌段共聚物，是在真空条件下干燥。

2。 PLGA - B - PEG纳米粒子的制备

这些嵌段共聚物PLGA的核心与PEG在表面覆盖的纳米粒子可以准备。在这种纳米粒子，可封装各种不同的疏水性药物。荧光化合物可以被封装在纳米粒子或可结合的PLGA，因此，这些纳米粒子可以被用于荧光成像。

Nanoprecipitation方法是用来制造纳米粒子，尤其是当封装所需的货物是高度疏水的性质。

1. PLGA - B - PEG嵌段共聚物和药物/货运（封装）溶于任何溶剂溶解的PLGA。 PLGA的可溶于许多共同的溶剂，包括乙腈，DCM，四氢呋喃，丙酮或乙酸乙酯。溶剂的选择是至关重要的，因为它影响纳米粒子的性质。因此，应该用适当的溶剂，在这一步。
2. 聚合物/药物混合，然后滴加3-5卷搅拌水，给人一种最终聚合物浓度约300毫克/毫升。 （图2）
3. 搅拌是持续了2小时减压，让纳米粒子自组装形成的有机溶剂中删除的痕迹。
4. 采伐和净化：纳米粒子，然后集中在2700 X克离心10分钟使用Amicon过滤器（截留分子量20KDa），洗净，在PBS重组。这将删除所有联合国包埋药物/货物。可以进行基本的生物物理表征，如大小，表面电荷，和载药效率，更好地了解纳米粒子的性质。

3。存储

冷冻干燥是一种常用的方法来存储纳米^粒子 11 。冷冻干燥将保持长期稳定的¹²纳米粒子的物理和化学特性。冷冻干燥过程中可能会导致粒子的压力和破坏制定，所以常用的冷冻保护剂（保护冻结应力）和lyo防护剂（保护干燥应力）。这些防护剂的选择是由所需长度的存储^时间 13 。

1. 在冷冻干燥，有样品中总凝固，冻结它的Tg以下。
2. 在干燥的步骤，删除冰升华。应该优化，实现了高效的冷冻干燥过程的温度和压力。

4。代表性的成果：

PLGA - B - PEG迪嵌段共聚物的表征

不同的技术可以被用来确认成功的共轭聚合物。 PLGA - B - PEG的组成，可以使用一个400 MHz 1H核磁共振（NMR）的特点。凝胶渗透色谱（GPC），形成产品的分子量（PLGA - B - PEG）可以验证。 PLGA - B - PEG分子量distributioN曲线和洗脱时间应仅PLGA和PEG不同。结合，这些技术特点而形成的产品，并确定是否成功的共轭反应。

PLGA - B - PEG表征

可以测量动态光散射粒度和粒度分布。不同的参数，在nanoprecipitation过程中影响粒子的大小。所使用的最初的聚合物（PLGA和PEG）分子量也影响粒径分布。过渡电子显微镜（TEM）也可以用来确认图3可以看出，纳米粒子尺寸分布和结构。粒度范围一般是在纳米范围内。大颗粒大小，粒度分布不均匀，可能表明在共轭反应或nanoprecipitation方法需要优化的错误。此外，表面zeta电位可以衡量的ZetaPALS。
药物/货物装卸效率是可以量化的标准高效液相色谱法。

可以执行的颗粒溶解在有机溶剂和高效液相色谱法来衡量药物/货物（图4）的吸收。可以做药物释放动力学研究，其中已知的固定数量的纳米粒子在30滑动阿仪的微型透析单位透析。在固定的时间间隔，在透析单元的内容是收集和添加有机溶剂等体积溶解的纳米颗粒。高效液相色谱法对这些样本进行量化药物/货物内容。

图1。 EDC / NHS的化学

图2。 Nanoprecipitation准备聚合物纳米粒子的方法，含有PEG - PLGA嵌段和药物或货物装载到粒子溶剂（乙腈或DCM）的有机溶液滴加_3-5毫升搅拌H 2 O

图3。传输的nanopartices电子显微镜 TEM图像的PEG - PLGA纳米粒的wortamin。磷钨酸作为造影剂。

图4。从纳米粒子药物控释纳米粒子在PBS透析后释放紫杉醇。指出，粒子被拆除透析录音带和乙腈solublized。解决的办法是用HPLC法测定。纳米粒子的两个单独的地段进行了比较。

讨论

nanoprecipitation方法使用嵌段共聚物是一种简单，快速的方法，工程师聚合物纳米粒子。由此产生的纳米粒子组成一个疏水核心，可用于难溶化合物的交付使用。表面的亲水层，使优良的水溶性，同时提供了可能进一步靶向配体共轭基团。

有许多纳米颗粒平台，包括脂质体，聚合物纳米粒子，树枝状，金属粒子，量子点^14。在这些平台中，聚合物纳米粒子的平台是一个?...

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
试剂	公司	目录编号	评论
东区区议会	Thermo Scientific的	22980	共轭试剂
NHS的	Thermo Scientific的	24500	共轭试剂
胺聚乙二醇 - 羧酸	Laysan生物公司	NH2 - PEG - CM - 5000	聚合物（可以使用任何的PEG兆瓦，5000这里列出）
PLGA - carbxylate	Lactel	B6013 - 2	聚合物
二氯甲烷（DCM）	Sigma - Aldrich公司	34856	溶剂
乙腈>纯度达99％	Sigma - Aldrich公司	34851	溶剂
甲醇>纯度达99％	Sigma - Aldrich公司	34860	洗