Diese Forschung wurde von der National Natural Science Foundation of China (31700840) finanziert; das wichtigste wissenschaftliche Forschungsprojekt der Provinz Henan (18B430013, 18A150049). Diese Forschung wurde vom Nanhu Scholars Program for Young Scholars of XYNU unterstützt. Die Autoren danken dem Bachelor-Studenten Zebo Qu vom College of Life Sciences in XYNU für seine hilfreichen Arbeiten. Die Autoren möchten das Analyse- und Prüfzentrum von XYNU für die Nutzung ihrer Geräte würdigen.

VORSICHT: Achten Sie darauf, alle relevanten Sicherheitsdatenblätter (MSDS) zu konsultieren, bevor Sie alle Chemikalien verwenden. Mehrere der Chemikalien, die zur Herstellung von Copolymer- und Nanopartikeln verwendet werden, sind akut toxisch. Nanopartikel haben auch potenzielle Gefahren. Achten Sie darauf, alle geeigneten Sicherheitspraktiken und persönliche Schutzausrüstung zu verwenden, einschließlich Handschuhe, Labormantel, Kapuzen, Hose in voller Länge und schuhen.
1. Synthese von Doppelcarboxyl-Polyethylenglycol (CT-PEG)33
<ol><li>1,46 g (14,6 mmol) Bernsteinanhydrid (SA) und 209 mg (1,71 mmol) 4-Dimethylaminopyridin (DMAP) zu einem 100 ml runden Bodenkolben geben.</li>
	<li>Fügen Sie 15 ml wasserfreies Tetrahydrofuran (THF) in den Kolben in Schritt 1.1 und passen Sie einen Glasstopfen. Halten Sie den Kolben 30 min bei 0 °C.</li>
	<li>4,28 g (4,28 mmol) Polyethylenglykol (PEG) und 1,8 ml Triethylamin (TEA) zu einem neuen Kolben geben.</li>
	<li>Fügen Sie 15 ml wasserfreies THF in den kolben, der in Schritt 1.3 verwendet wird, und passen Sie einen Glasstopfen an. Übertragen Sie die Lösung langsam auf den kolben, der in Schritt 1.2 verwendet wird, mit einer Spritze unter Stickstoffatmosphäre.</li>
	<li>Rühren Sie die Lösung bei 0 °C für 2 h, dann setzen Sie die Reaktion bei Raumtemperatur (RT) über Nacht fort.</li>
	<li>Mit einem Rotationsverdampfer (40 °C, 0,1 MPa) konzentrieren Sie die Reaktionslösung und entfernen Sie das THF-Lösungsmittel.</li>
	<li>Lösen Sie bei RT die Reaktionslösung aus Schritt 1,6 in 15 ml von 1,325 g/ml Dichlormethan (DCM), und fügen Sie dann 15 ml Kaltdiethylether (Et2O) hinzu, um das Niederschlagsprodukt (Polyethylenglykoldiacid) zu erhalten. Entfernen Sie das Lösungsmittel über Filterpapier. HINWEIS: Der Niederschlagsschritt kann 3x wiederholt werden.</li>
	<li>Trocknen Sie die Ausscheidungen unter Vakuum bei RT für 48 h.</li>
</ol>2. Synthese von PEI-g-PEG Copolymer
<ol><li>Fügen Sie 305,47 mg CT-PEG ab Schritt 1,8 und 5 ml Dimethylsulfoxid (DMSO) in einen Kolben und rühren Sie bei RT, um sicherzustellen, dass CT-PEG vollständig in DMSO gelöst ist.</li>
	<li>49,46 mg 1-(3-dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimidhydrochlorid (EDC) in 5 ml DMSO auflösen, dann die Lösung in Schritt 2.1 verwendeten Kolben hinzufügen und 30 min bei RT rühren.</li>
	<li>29,69 mg N-Hydroxysuccinimid (NHS) in 5 ml DMSO auflösen und die Lösung dem in Schritt 2.1 verwendeten Kolben hinzufügen. Weiter bei RT für 3 h rühren.</li>
	<li>Lösen Sie 28,6 l Polyethylenimin (PEI) in 10 ml DMSO auf und fügen Sie die Lösung tropfenweise dem kolben, der in Schritt 2.1 verwendet wird, hinzu. Mindestens 3 Tage umrühren.</li>
	<li>Übertragen Sie die reagierende Lösung von Schritt 2.4 auf einen Dialysebeutel (1.000 Molekulargewichtsabschaltung [MWCO]). Legen Sie den Dialysebeutel in einen 1 L Becher mit 500 ml Reinstwasser als Dialysat. Das Reinstwasser alle 12 Stunden für 3 Tage wechseln.</li>
	<li>Übertragen Sie die Lösung in Schritt 2.5 in einen anderen Dialysebeutel (10.000 MWCO). Legen Sie den Dialysebeutel in einen 1 L Becher mit 500 ml Reinstwasser als Dialysat. Das Reinstwasser alle 12 Stunden für 3 Tage wechseln.</li>
	<li>Konzentrieren Sie die Lösung ab Schritt 2.6 mit einem Rotationsverdampfer (40 °C, 0,1 MPa) und trocknen Sie die Probe ein, um das PEI-g-PEG-Pulver zu erhalten.</li>
</ol>3. Synthese von PEI-g-PEG@AuNPs
<ol><li>5 mg zubereitetes PEI-g-PEG (Schritt 2.7) in 5 ml Reinstwasser in einem neuen Kolben auflösen und mit einem Glasstopfen aufpassen.</li>
	<li>100 ml 0,3 mM HAuCl4 Lösung in den Kolben geben und die Lösung für 3 h bei RT rühren. HINWEIS: Die Farbe der Lösung sollte sofort von gelb zu orange geändert werden.</li>
	<li>1 ml 1 mg/ml NaBH4 Lösung in den Kolben geben und die Lösung für 3 h bei RT rühren. HINWEIS: Die Reaktionslösung sollte sofort burgundum werden.</li>
	<li>Dialysieren Sie das Reaktionsprodukt mit einem Dialysebeutel (1.000 MWCO) für 3 Tage, wie in Schritt 2.5 beschrieben, um die PEI-g-PEG@AuNPs Lösung zu erhalten.</li>
</ol>4. Synthese von DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs
<ol><li>1 ml 2,2 mg/ml DOX-Lösung und 20 ml PEI-g-PEG@AuNPs Lösung in einen neuen Kolben geben und mit einem Glasstopfen passen.</li>
	<li>0,727 mg EDC in 1 ml Reinstwasser auflösen und die EDC-Lösung in den in Schritt 4.1 verwendeten Kolben geben.</li>
	<li>0,437 mg NHS in 1 ml Reinstwasser auflösen. Fügen Sie die NHS-Lösung in den Kolben und rühren Sie bei RT für 1 h.</li>
	<li>Dialysieren Sie das Reaktionsprodukt mit einem Dialysebeutel (1.000 MWCO) für 3 Tage, wie in Schritt 2.5 beschrieben, um die DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs Lösung zu erhalten.</li>
</ol>5. Synthese von AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs
<ol><li>Fügen Sie 20 ml DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs Lösung und 4OD AS1411 (OD = optische Dichte; 1OD ≈ 33 g) zu einem neuen Kolben hinzu.</li>
	<li>28,76 mg EDC in 1 ml Reinstwasser auflösen und die EDC-Lösung in den in Schritt 5.1 verwendeten Kolben geben.</li>
	<li>17,27 mg NHS in 1 ml Reinstwasser auflösen. Fügen Sie die NHS-Lösung in den kolben in Schritt 5.1 verwendet und rühren Sie die Reaktion für 1 h bei RT.</li>
	<li>Dialyse das Reaktionsprodukt mit einem Dialysebeutel (1.000 MWCO) für 3 Tage, wie in Schritt 2.5 beschrieben, um AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs zu erhalten.</li>
</ol>6. Beispielcharakterisierung
<ol><li>Lösen Sie das CT-PEG-Polymer (Schritt 1.8) und das PEI-g-PEG-Copolymer (Schritt 2.7) in Chloroform-d in Kernspinresonanzröhren (NMR). Analysieren Sie die Proben mit einem 600 MHz NMR Spektrometer, das mit einem supraleitenden Magneten von 14,09 T und einer 5,0 mm 600 MHz Breitband-Z-Gradienten-Hochauflösungssonde ausgestattet ist, um die chemische Struktur zu bestätigen34.</li>
	<li>Dispergieren Sie AuNPs, DOX und AS1411 und bereitete PEI-g-PEG@AuNPs (Schritt 3.4), DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs (Schritt 4.4) und AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs (Schritt 5.4) bzw. in Reinstwasser vor. Übertragen Sie dann auf Küvetten und zeichnen Sie ultraviolett-sichtbare Spektren (UV-vis) mit einem UV-Vis-Spektrophotometer auf.</li>
	<li>Befestigen Sie einen doppelseitigen Klebstoff (ca. 2 mm x 2 mm) an der Aluminiumfolie und tauchen Sie die Probenlösung (PEI-g-PEG@AuNPs, DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs und AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs) gleichmäßig auf das gesamte Band. Analysieren Sie die Proben mit einem Röntgenphotoelektronenspektroskopie-Analysator.</li>
	<li>DISpergieren Sie PEI-g-PEG@AuNPs, DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs und AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs-Lösungen in Reinstwasser. Übertragen Sie dann auf Küvetten und bewerten Sie die Größenverteilung mithilfe dynamischer Lichtstreuung.</li>
	<li>DISpergieren Sie PEI-g-PEG@AuNPs, DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs und AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs Lösungen in Reinstwasser (ein Tropfen Probe pro 5 ml Reinstwasser für jede Probe). Beschallung für 2 h. Tauchen Sie das Kupfergitter in Probenlösungen ein und trocknen Sie unter einer Infrarotlampe. Charakterisieren Sie die Morphologie mit einem Transmissionselektronenmikroskop.</li>
	<li>1 mg AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs in eine 20 kDa MWCO Dialysekassette injizieren und dann in 80 ml Phosphatgepufferte Kochsaline (PBS) mit 5% Rinderserumalbumin (BSA) geben. Bei 37 °C umrühren.</li>
	<li>Sammeln Sie an den vorgegebenen Zeitpunkten 100 L-Aliquots und ersetzen Sie sie durch frische PBS. Verwenden Sie ein UV-Vis-Spektrophotometer, um die DOX-Fluoreszenzintensität der Aliquots zu messen.</li>
</ol>7. CCK-8-Assay von AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs Nanopartikeln
<ol><li>Wachsen Sie A549-Zellen in Dulbeccos modifiziertem Eagle-Medium (DMEM), ergänzt durch 10% fetales Rinderserum, 100 U/ml Penicillin und 100 g/ml Streptomycin unter einer befeuchteten Atmosphäre von 95% Luft und 5%CO2 bei 37 °C. Ersetzen Sie das Kulturmedium alle 2 Tage. Verwenden Sie Zellen in Durchgang 5 für die Zellproliferations- und Zytotoxizitätstests, um die Zytotoxizität der hergestellten AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs Nanopartikel quantitativ zu bewerten.</li>
	<li>Fügen Sie 100 l Nanopartikellösung in jeden Brunnen ein, der 1 ml Zellmedium enthält. Nach der Kultivierung für 24 h und 48 h, entfernen Sie die Kulturmedien von Zellkulturplatten, und fügen Sie dann 300 l frische Kulturmedien und 30 l Zellzählset-8 (CCK-8) Kit-Lösungen sofort zu jedem Brunnen hinzu. 4 h in einemCO2-Inkubator bei 37 °C inkubieren.</li>
	<li>Übertragen Sie 200 L Reaktionslösungen aus Schritt 7.2 in eine 96-Wellplatte. Lesen Sie die optische Dichte (OD) jedes Brunnens bei 570 nm mit einem Mikroplattenleser.</li>
	<li>Beobachten Sie die Morphologie der Zellen bei 24 h und 48 h unter dem Mikroskop.</li>
</ol>

<ol>
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M., Zarghami, N., Abolmali, S., Akbarzadeh, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polyelectrolyte+complexes+of+hTERT+siRNA+and+polyethyleneimine:+Effect+of+degree+of+PEG+grafting+on+biological+and+cellular+activity.">Polyelectrolyte complexes of hTERT siRNA and polyethyleneimine: Effect of degree of PEG grafting on biological and cellular activity.</a> Artificial Cells, Nanomedicine, and Biotechnology. 44 (6), 1561-1568 (2016).</li></ol>

Die Autoren haben nichts zu verraten.

Das 1H NMR-Spektrum (Abbildung 2) bestätigt die erfolgreiche Synthese von CT-PEG-Copolymer und PEI-g-PEG-Copolymer. Die Molekulargewichte von PEG und PEI betrugen 1.000 bzw. 1.200. Zusätzlich wurde das EDC/NHS-Katalytiksystem verwendet, um PEI-g-PEG-Copolymer über Amidreaktionen zu synthetisieren. Es sollte beachtet werden, dass, wenn sich die Molekulargewichte von PEG und PEI für die Synthese von PEI-g-PEG-Copolymer änderten, die Reaktionszeit und das katalytische System neu bewertet werden müssen. Auch der Reaktionszustand für die PEI-g-PEG-Copolymerbeschichtung auf AuNPs muss weiter angepasst werden, vor allem, weil das Molekülgewicht und die Struktur des PEG-g-PEI Copolymers die Beschichtungseffizienz und den Durchmesser von AuNPs beeinflussen können. Danach kann auch die Morphologie von copolymer funktionalisierten AuNPs geändert werden. Die Anzahl der Aminogruppen aus PEI-Polymer kann die Struktur der endgültigen PEI-g-PEG-Copolymersynthese beeinflussen, und die Vernetzungswirkung zwischen PEI und CT-PEG wird unweigerlich auftreten. Daher muss Schritt 2.4 sorgfältig durchgeführt werden, und die PEI-Lösung muss langsam Drop-by-Drop hinzugefügt werden. Nach der Synthesereaktion muss die Dialyse (Schritte 2.5 und 2.6) betrieben werden, um das vernetzte Copolymer und die unreagierten Polymere zu entfernen.
Darüber hinaus werden DOX und AS1411 auf PEI-g-PEG@AuNPs über Amidreaktionen sequenziell funktionalisiert und das EDC/NHS-Katalysatorsystem verwendet. Es dauert 3 Tage für jede Reaktion (Schritt 4.3 und Schritt 5.3) hier; Wenn die Reaktionszeit jedoch weniger als 3 Tage benötigt, verringert sich die Effizienz der Funktionalisierung. Wenn Sie mehr als 3 Tage benötigen, wurde das gleiche Ergebnis erzielt. Es sollte beachtet werden, dass chemische EDC, NHS, und nicht angeschlossene DOX oder AS1411 durch Dialysebehandlung entfernt werden können (Schritt 4.4 und Schritt 5.4). UV-Vis-Spektren und XPS sind wirksame Methoden zur Erforschung der erfolgreichen Funktionalisierung von Copolymer auf Nanopartikeln, und es wurden konsistente Ergebnisse erzielt (Abbildung 3 und Abbildung 4).
Im Gegensatz zu den charakteristischen UV-Vis-Bändern von AuNPs, DOX und AS1411 sind einzigartige Spitzen von PEI-g-PEG@AuNPs, DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs und AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs aufgrund der Überlappung der einzelnen Peak eine Herausforderung zu beobachten. Darüber hinaus haben wir eine andere Methode durchgeführt, um DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs herzustellen (synthetisieren DOX-g-PEI-g-PEG zuerst, und Die Durchführung der Funktionalisierung auf AuNPs); Gold-Nanopartikel, die einen solchen Ansatz verfolgen, haben jedoch zu einer niedrigen DOX-Ladeeffizienz35,36geführt. Daher ist zu beachten, dass die Methode zur Synthese von DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs in dieser Arbeit eine ausreichende DOX-Ladeeffizienz sowie ein weiteres Freigabeprofil gewährleisten wird. Berücksichtigt ein Experiment die DOX-Ladeeffizienz von Gold-Nanopartikeln nicht, gibt es andere Methoden, um AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs zu erhalten. Dazu gehören die Synthese von DOX-g-PEI-g-PEG oder AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG über eine Amidreaktion zuerst, dann die Funktionalisierung auf Gold-Nanopartikeln. So können das hier verwendete Verfahren sowie die erhaltenen Copolymere auf verschiedene medizinische Anwendungen wie Dietissue-Engineering angewendet werden.
Die Größenverteilung und Morphologie der vorbereiteten Nanopartikel kann von DLS und TEM untersucht werden. DLS-Daten (Abbildung 5) zeigen, dass die Nanopartikel des Hydratationsdurchmessers von verschiedenen Beschichtungen abweichen und für jede Probe mehr als ein Peak erscheint. Hinsichtlich der Struktur von PEI-g-PEG (Abbildung 1) wird die Normalverteilungskurve von DLS nicht beobachtet. Es sei darauf hingewiesen, dass die Nanopartikel während des DLS-Tests in Reinstwasser dispergiert werden, unterschiedliche Volumenverhältnisse verwendet werden und aufgrund von Wechselwirkungen zwischen Copolymeren auf der Oberfläche von Nanopartikeln noch Multipeaks vorhanden sind. So werden TEM-Bilder verwendet, um die Morphologie von Nanopartikeln zu bestätigen. TEM-Bilder von PEI-g-PEG@AuNPs, DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs und AS1411-g-DOX-PEI-g-PEG@AuNPs sind in Abbildung 6dargestellt.
Basierend auf verschiedenen Komponenten der Oberflächen von Gold-Nanopartikeln ändern sich die Abstände zwischen Nanopartikeln. Außerdem sind die in Wasser dispergierten präparierten Nanopartikel nach Zeta-Potenzialtests stabil (-29 bis 50 mV für verschiedene Nanopartikel nach Zeittests). Die weitere Funktionalisierung von DOX und AS1411 (Abschnitte 4 und 5 des Protokolls) hat keinen Einfluss auf den Durchmesser von Gold-Nanopartikeln. Daraus lässt sich schließen, dass das UV-Vis eine effektive Methode zur Bestätigung von DOX und AS1411 ist, die auf Nanopartikeln geladen wurden, ohne alle Prüfmethoden anzuwenden.
Die zielgerichtete Eigenschaft auf Krebszellen wurde mit A549-Zellen untersucht, die mit unterschiedlichen Konzentrationen von präparierten AS1411 und DOX-geladenen AuNPs kultiviert wurden, ohne Nanopartikel als Kontrollgruppe hinzuzufügen. Gleichzeitig wurden auch die Auswirkungen des freien DOX auf die Zelllebensfähigkeit von A549 getestet (Abbildung 7 und Abbildung 8). Im Vergleich zur Gruppe ohne Zugabe von Nanopartikeln führen die vorbereiteten AS1411-g-DOX-PEI-g-PEG@AuNPs zu einer Abnahme der A549-Zellen. Während jedoch die Konzentration von Nanopartikeln abnimmt (100 g/ml), zeigen die Zellen bei 24 h eine bessere Aktivität als die freie DOX-Gruppe. Dies liegt vor allem daran, dass das PEI-g-PEG-Copolymer eine ausgezeichnete Zytokompatibilität37 aufweist und die unspezifische Toxizität von verzweigtem PEI-Polymer gemildert wird.
Schließlich werden aufgrund der gezielten Eigenschaft von Aptamer AS1411 die erhaltenen Nanopartikel in Krebszellen anstelle gesunder Zellen angesammelt. Sobald der Aptamer erkannt ist, wird der DOX freigesetzt, um die Krebszellen abzutöten. Das Freigabeprofil von DOX von AS1411-g-DOX-PEI-g-PEG@AuNPs in PBS wurde aufgezeichnet (Abbildung 9). Dieses Protokoll demonstriert einen Ansatz zur Vorbereitung von Aptamern und DOX, die auf copolymermodifizierten AuNPs über eine mehrstufige Amidreaktion gepfropft wurden. Die synthetisierten Nanopartikel haben Potenzial für Krebstherapieanwendungen.

Als das größte Problem der öffentlichen Gesundheit weltweit, Krebs wird weithin als mit einer niedrigen Heilungsrate, hohe Rezidivrate und hohe Sterblichkeitsrate1,2gekennzeichnet. Aktuelle konventionelle Anti-Krebs-Methoden umfassen Chirurgie, Chemotherapie und Strahlentherapie3, unter denen Chemotherapie ist die primäre Behandlung für Krebspatienten in der Klinik4. Klinisch verwendete Anti-Krebs-Medikamente gehören hauptsächlich Paclitaxel (PTX)5 und Doxorubicin (DOX)6,7. DOX, ein antineoplastisches Medikament, wurde in der klinischen Chemotherapie allgemein angewendet, aufgrund der Vorteile der Krebszytotoxizität und Hemmung der Proliferation von Krebszellen8,9. Jedoch, DOX verursacht Kardiotoxizität10,11, und die kurze Halbwertszeit von DOX beschränkt seine Anwendung in der Klinik12. Daher werden abbaubare Arzneimittelträger benötigt, um DOX zu laden und sich in kontrollierter Weise in ein Zielgebiet zu entladen.
Nanopartikel wurden häufig in gezielten Medikamentenabgabesystemen eingesetzt und haben mehrere Vorteile in der Krebsbehandlung (d. h. großes Oberflächen-Volumen-Verhältnis, geringe Größe, Fähigkeit, verschiedene Medikamente zu kapseln, und abstimmbare Oberflächenchemie usw.) 13,14,15. Insbesondere Gold-Nanopartikel (AuNPs) sind in biologischen und biomedizinischen Anwendungen wie der photothermischen Krebstherapie16,17weit verbreitet. Die einzigartigen Eigenschaften von AuNPs, wie einfache Synthese und allgemeine Oberflächenfunktionalisierung, haben hervorragende Perspektiven im klinischen Bereich der Krebstherapie18. Auch, AuNPs wurden verwendet, um Medikamentenabgabestrategien zu identifizieren, Tumoren zu diagnostizieren, und Resistenzen in vielen Studien zu überwinden19,20.
Ungeachtet dessen müssen AuNPs weiter darauf zugeschnitten werden, die Arzneimittelresistenz durch hohe lokale Freisetzung bei Tumorläsionen durch verbesserte Permeation und Retention (EPR) zu überwinden, wie z. B. die Targeting- und Barrierefreiheitseigenschaften. Polymer funktionalisierte AuNPs haben einzigartige Vorteile gezeigt, wie verbesserte Wasserlöslichkeit von hydrophoben Anti-Krebs-Medikamente und längere Durchblutungszeit21,22. Für AuNP-Beschichtungen wurden verschiedene biokompatible Polymere verwendet, wie Polyethylenglykol (PEG), Polyethylenimin (PEI), Hyaluronsäure, Heparin und Xanthan. Dann wird die Stabilität, sowie die Nutzlast, von AuNPs gut verbessert23. Insbesondere ist PEI ein hoch verzweigtes Polymer, das aus vielen sich wiederholenden Einheiten von primären, sekundären und tertiären Aminen24besteht. PEI verfügt über eine ausgezeichnete Löslichkeit, geringe Viskosität und ein hohes Maß an Funktionalität, das für die Beschichtung auf AuNPs geeignet ist.
Auf der anderen Seite müssen Krebsmedikamente direkt mit verbesserter Belastbarkeit und geringerer Toxizität für die Behandlung von primären und fortgeschrittenen metastasierenden Tumoren an Krebszellen abgegeben werden25. Gezielte Liganden haben ein großes Potenzial für Anti-Krebs-Medikamente gezielte Abgabesysteme26. Seine Selektivität für die Bindung von Zielmolekülen verleiht Anti-Krebs-Medikament auf Spezifität und erhöht die anreicherung von Medikamenten in erkrankten Geweben27. Mehr Liganden enthalten Antikörper, Polypeptide und kleine Moleküle. Im Vergleich zu anderen Liganden können Nukleinsäureaptamere in vitro synthetisiert werden und sind leicht zu modifizieren. AS1411 ist ein unverändertes 26 bp Phosphodiester-Oligonukleotid, das eine stabile dimerische G-Tetramer-Struktur bildet, um speziell an einen überexprimierten nuklearen Zielproteinrezeptor an Krebszellen28,29,30zu binden. AS1411 hemmt die Proliferation vieler Krebszellen, hat aber keinen Einfluss auf das Wachstum gesunder Zellen31,32. Infolgedessen wurde AS1411 verwendet, um ein ideales gezieltes Arzneimittelabgabesystem herzustellen.
In dieser Studie wird ein PEI-g-PEG-Copolymer über eine Amidreaktion synthetisiert, dann werden PEI-g-PEG Copolymer beschichtete Gold-Nanopartikel (PEI-g-PEG@AuNPs) hergestellt. Darüber hinaus sind DOX und AS1411 sequenziell mit dem vorbereiteten PEI-g-PEG@AuNPs verknüpft, wie in Abbildung 1dargestellt. Dieses detaillierte Protokoll soll Forschern helfen, viele der häufigen Fallstricke zu vermeiden, die mit der Herstellung neuer PEI-g-PEG@AuNPs verbunden sind, die mit DOX und AS1411 beladen sind.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>4-Dimethylaminopyridine</td>
			<td>Macklin</td>
			<td>D807273</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>A549 cell</td>
			<td></td>
			<td>ATCC CCL-185TM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AS1411</td>
			<td>BBI Life Sciences Corporation</td>
			<td></td>
			<td>5&#39;-d (TTTGGTGGTGGTGGTTGTGGTGGTGGTGG) FL-AS1411 (fluorophore-labeled AS1411)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anhydrous Tetrahydrofuran (THF)</td>
			<td>SinoPharm Chemical Reagent Co., Ltd</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell counting kit-8 (CCK-8)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>96992-500TESTS-F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichloromethane</td>
			<td>Traditional Chinese medicine</td>
			<td>80047318</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diethyl ether (Et2O)</td>
			<td>SinoPharm Chemical Reagent Co., Ltd</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethyl sulfoxide</td>
			<td>Macklin</td>
			<td>D806645</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s modified Eagle&#39;s medium (DMEM)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Doxorubicin hydrochloride</td>
			<td>Rhawn</td>
			<td>R017518</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ether absolute</td>
			<td>Traditional Chinese medicine</td>
			<td>80059618</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Field Emission Transmission Electron Microscope</td>
			<td>FEI Company</td>
			<td>Tecnai G2 F 20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold(III) chloride trihydrate</td>
			<td>Rhawn</td>
			<td>R016035</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser Particle-size Instrument</td>
			<td>Malvern Instruments Ltd</td>
			<td>ZetasizerNanoZS/Masterszer3000E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microplate Reader</td>
			<td>Molecular Devices</td>
			<td>SpectraMax 190</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-(3-Dimethylaminopropyl)-N&#39;-ethylcarbodiimide hydrochloride</td>
			<td>Macklin</td>
			<td>N808856</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-Hydroxysuccinimide</td>
			<td>Macklin</td>
			<td>H6231</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NMR software</td>
			<td>Delta 5.2.1</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nuclear Magnetic Resonance Spectrometer</td>
			<td>JEOL</td>
			<td>JNM-ECZ600R/S3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Origin 8.5</td>
			<td>OriginLab</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>V900929-100ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate-buffered saline</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>P4417-100TAB</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly(ethylene glycol)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>81188</td>
			<td>BioUltra, average Mn ~ 1000</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly (ethyleneimine) solution</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>482595</td>
			<td>average Mn ~ 1200, 50 wt.% in H2O</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium borohydride, powder</td>
			<td>Acros</td>
			<td>C18930</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Streptomycin</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>85886-10ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Succinic anhydride</td>
			<td>Traditional Chinese medicine</td>
			<td>30171826</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetrahydrofuran</td>
			<td>Traditional Chinese medicine</td>
			<td>40058161</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triethylamine</td>
			<td>Traditional Chinese medicine</td>
			<td>80134318</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV/VIS/NIR Spectrometer</td>
			<td>Lambda950</td>
			<td>Lambda950</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>X-ray Photoelectron Spectrometer</td>
			<td>Thermo&#8194;Fisher&#8194;Scientific</td>
			<td>K-ALPHA 0.5EV</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis of aptamer-pei-g-peg modified gold nanoparticles loaded with doxorubicin for targeted drug delivery

Aufgrund der Arzneimittelresistenz und Toxizität in gesunden Zellen ist die Anwendung von Doxorubicin (DOX) in der klinischen Krebstherapie begrenzt. Dieses Protokoll beschreibt die Konstruktion von Poly(Ethylenimin) mit Polyethylenglykol (PEI-g-PEG) copolymer funktionalisierten Gold-Nanopartikeln (AuNPs) mit belastetem Aptamer (AS1411) und DOX durch Amidreaktionen. AS1411 ist speziell mit gezielten Nucleolin-Rezeptoren auf Krebszellen verbunden, so dass DOX Krebszellen anstelle von gesunden Zellen anspricht. Zuerst wird PEG carboxyliert und dann an verzweigte PEI transplantiert, um ein PEI-g-PEG-Copolymer zu erhalten, das durch 1H NMR-Analyse bestätigt wird. Als nächstes werden PEI-g-PEG Copolymer-beschichtete Gold-Nanopartikel (PEI-g-PEG@AuNPs) synthetisiert, und DOX und AS1411 werden nach und nach über Amidreaktionen kovalent mit AuNPs verbunden. Der Durchmesser des präparierten AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs beträgt 39,9 nm, mit einem Zetapotential von -29,3 mV, was darauf hinweist, dass die Nanopartikel in Wasser und Zellmedium stabil sind. Zellzytotoxizitätstests zeigen, dass die neu entwickelten DOX-geladenen AuNPs in der Lage sind, Krebszellen abzutöten (A549). Diese Synthese demonstriert die empfindliche Anordnung von PEI-g-PEG-Copolymeren, Aptamern und DOX auf AuNPs, die durch sequenzielle Amidreaktionen erreicht werden. Solche aptamer-PEI-g-PEG funktionalisierten AuNPs bieten eine vielversprechende Plattform für die gezielte Medikamentenabgabe in der Krebstherapie.

1 H NMR-Spektroskopie wurde verwendet, um die erfolgreiche Synthese von CT-PEG-Polymeren und PEI-g-PEG-Copolymeren zu bestätigen (Abbildung 2). Abbildung 2a zeigt, dass das Methylenprotonsignal bei δ = 3,61 ppm und das Carboxylprotonensignal bei δ = 2,57 ppm die erfolgreiche Synthese von CT-PEG-Polymeren bestätigen. Abbildung 2b zeigt, dass das Methylenprotonsignal von PEG bei δ = 2,6 ppm und das Protonensignal von PEI bei δ = 1,66 ppm die Synthese von PEI-g-PEG-Copolymeren bestätigen.
Die UV-Vis-Spektroskopie wurde durchgeführt, um die erfolgreiche Funktionalisierung des präparierten Copolymers auf AuNPs zu bestimmen (Abbildung 3). Bei UV-Vis-Spektren entspricht das Vorhandensein der Bänder bei 523 nm, 507 nm und 260 nm den Oberflächen-Plasmonresonanzspitzen (SPR) von AuNPs, DOX bzw. AS1411 (Abbildung 3a). Die Bänder bei 360 nm im UV-vis-Spektrum von PEI-g-PEG@AuNPs, 532 nm im UV-vis-Spektrum von DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs und 546 nm im UV-vis-Spektrum von AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs bestätigen die erfolgreiche Synthese von PEI-g-PEG-Copolymeren, die an AuNPs angeschlossen sind. Sie bestätigen auch, dass DOX und AS1411 nach und nach auf funktionalisierte AuNPs geladen wurden (Abbildung 3b).
Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) wurde verwendet, um die chemische Bindung von Copolymer auf AuNPs zu untersuchen (Abbildung 4). Das XPS-Spektrum der PEI-g-PEG@AuNPs zeigte C1s, O1s, N1s und Au4f Peaks, die auf die Verbindung zwischen AuNPs und PEI-g-PEG Copolymer hindeuteten (Abbildung 4a). Das XPS-Spektrum von DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs änderte sich leicht, da DOX weiter auf PEI-g-PEG@AuNPs gepfropft wurde (Abbildung 4b). Darüber hinaus war das Auftreten der P2p-Spitze für AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs hauptsächlich auf das erfolgreiche Transplantat von AS1411 auf DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs zurückzuführen (Abbildung 4c). Die Größenverteilung der vorbereiteten Nanopartikel wurde mit HILFE von DLS analysiert (Abbildung 5). Im Vergleich zu PEI-g-PEG@AuNPs stieg der durchschnittliche Hydratationsdurchmesser in DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs leicht an und erhöhte sich weiter, sobald der AS1411 eingepfropft wurde.
TEM wurde verwendet, um die Morphologie der Nanopartikel zu bestimmen, und die Bilder zeigten, dass alle Nanopartikel ohne Aggregation einheitlich waren (Abbildung 6). Durch die Wechselwirkungen zwischen Copolymeren auf der Oberfläche von AuNPs vergrößerte sich der Abstand von AuNPs allmählich. Zur Bestimmung der Zieleigenschaft des vorbereiteten DOX-Bereitstellungssystems wurde ein Zelllebensfähigkeitstest verwendet(Abbildung 7 und Abbildung 8). Die CCK-8-Ergebnisse (Abbildung 7) zeigten, dass 1) die A549-Zellzahl nach der Kultivierung mit AS1411-g-DOX-PEI-g-PEG@AuNPs im Laufe der Zeit abnahm und 2) die Zellzahl mit erhöhter Konzentration von Nanopartikeln abnahm. Im Vergleich zur freien DOX-Gruppe stieg die Zellzahl, was darauf hindeutet, dass die Toxizität reduziert wurde.
Zusammen mit optischen Mikroskopiebildern (Abbildung 8) zeigen die Ergebnisse, dass die Zellzahl nach der Kultivierung mit AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs (Abbildung 8a-d) im Vergleich zur Kontrollgruppe abnahm, ohne Nanopartikel hinzuzufügen (Abbildung 8e,f). Darüber hinaus wurde das DOX-Freigabeprofil aus vorbereitetem AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs in PBS untersucht (Abbildung 9). Die Ergebnisse zeigen, dass die anhaltende Freisetzung von DOX aus funktionalisierten Nanopartikeln den Rückgang der A549-Zellen verursachte und die kumulative DOX-Freisetzung bei 72 h bei etwa 63,5% ± 3,2% lag.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61139/61139fig01.jpg"> Abbildung 1: Schematische Darstellung der Synthese von PEI-g-PEG@AuNP, DOX-g-PEI-g-PEG@AuNP und AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNP. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61139/61139fig01large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61139/61139fig02.jpg"> Abbildung 2: 1H NMR-Spektren (a) synthetisiertes CT-PEG-Polymer und (b) PEI-g-PEG-Copolymer. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61139/61139fig02large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61139/61139fig03.jpg"> Abbildung 3: UV-Vis-Spektren von (a) AuNPs, DOX und AS1411 und (b) PEI-g-PEG@AuNPs, DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs und AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61139/61139fig03large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61139/61139fig04.jpg"> Abbildung 4: XPS-Spektren von (a) PEI-g-PEG@AuNPs, (b) DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs und (c) AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61139/61139fig04large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61139/61139fig05.jpg"> Abbildung 5: Größenverteilung von PEI-g-PEG@AuNPs, DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs und AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs. d.nm = durchschnittlicher Durchmesser des Nanopartikels. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61139/61139fig05large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61139/61139fig06.jpg"> Abbildung 6: TEM-Bilder von (a) PEI-g-PEG@AuNPs, (b) DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs und (c) AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs. Skalenbalken = 50 nm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61139/61139fig06large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61139/61139fig07.jpg"> Abbildung 7: Optische Dichtewerte bei 570 nm (OD570) der A549-Zellen nach kultivieren mit AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs (220 g/ml bzw. 110 g/ml) für 24 h bzw. 48 h. Zellen mit freiem DOX und Zellen ohne Zugabe von Nanopartikeln werden als Kontrollgruppen einbezogen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61139/61139fig07large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61139/61139fig08.jpg"> Abbildung 8: Optische mikroskopische Bilder von A549-Zellen nach kultivieren mit AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs bei 220 g/ml (a,b) und 110 g/ml (c,d) oder Kultivierung ohne Zugabe von Nanopartikeln als Kontrollgruppe (e,f) bei 24 h (obere Panels) und 48 h (Unterteile). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61139/61139fig08large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61139/61139fig09.jpg"> Abbildung 9: Freigabeprofil von DOX von AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs in PBS für 72 h. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61139/61139fig09large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>

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Synthesis of Aptamer-PEI-g-PEG Modified Gold Nanoparticles Loaded with Doxorubicin for Targeted Drug Delivery

In diesem Protokoll werden doxorubicin-geladene AS1411-g-PEI-g-PEG modifizierte Gold-Nanopartikel über dreistufige Amidreaktionen synthetisiert. Dann wird Doxorubicin geladen und an Zielkrebszellen für die Krebstherapie geliefert.

Synthese von Aptamer-PEI-g-PEG Modifizierte Gold-Nanopartikel, die mit Doxorubicin für die gezielte Arzneimittelabgabe geladen werden

Due to drug resistance and toxicity in healthy cells, use of doxorubicin (DOX) has been limited in clinical cancer therapy. This protocol describes the ...

synthesis-aptamer-pei-g-peg-modified-gold-nanoparticles-loaded-with

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Chemistry

5.9K Aufrufe.  Xinyang Normal University. In diesem Protokoll werden doxorubicin-geladene AS1411-g-PEI-g-PEG modifizierte Gold-Nanopartikel über dreistufige Amidreaktionen synthetisiert. Dann wird Doxorubicin geladen und an Zielkrebszellen für die Krebstherapie geliefert.

Serie: Synthesis of Aptamer-PEI-g-PEG Modified Gold Nanoparticles Loaded with Doxorubicin for Targeted Drug Delivery

Template Directed Synthesis of Plasmonic Gold Nanotubes with Tunable IR Absorbance

A nearly parallel array of pores can be produced by anodizing aluminum foils in acidic environments1, 2. Applications of anodic aluminum oxide (AAO) membranes have been under development since the 1990's and have become a common method to template the synthesis of high aspect ratio nanostructures, mostly by electrochemical growth or pore-wetting. Recently, these membranes have become commercially available in a wide range of pore sizes and densities, leading to an extensive library of functional nanostructures being synthesized from AAO membranes. These include composite nanorods, nanowires and nanotubes made of metals, inorganic materials or polymers 3-10. Nanoporous membranes have been used to synthesize nanoparticle and nanotube arrays that perform well as refractive index sensors, plasmonic biosensors, or surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) substrates 11-16, as well as a wide range of other fields such as photo-thermal heating 17, permselective transport 18, 19, catalysis 20, microfluidics 21, and electrochemical sensing 22, 23. Here, we report a novel procedure to prepare gold nanotubes in AAO membranes. Hollow nanostructures have potential application in plasmonic and SERS sensing, and we anticipate these gold nanotubes will allow for high sensitivity and strong plasmon signals, arising from decreased material dampening 15.

Solution-suspendable gold nanotubes with controlled dimensions can be synthesized by electrochemical deposition in porous anodic aluminum oxide (AAO) membranes using a hydrophobic polymer core. Gold nanotubes and nanotube arrays hold promise for applications in plasmonic biosensing, surface-enhanced Raman spectroscopy, photo-thermal heating, ionic and molecular transport, microfluidics, catalysis and electrochemical sensing.

Template Gezielte Synthese von Plasmonic Gold-Nanoröhren mit einstellbaren IR Absorption

A nearly parallel array of pores can be produced by anodizing aluminum foils in acidic environments1, 2. Applications of anodic aluminum oxide (AAO) ...

Forschung

Chemie

Preparation and Characterization of SDF-1&#945;-Chitosan-Dextran Sulfate Nanoparticles

Chitosan (CS) and dextran sulfate (DS) are charged polysaccharides (glycans), which form polyelectrolyte complex-based nanoparticles when mixed under appropriate conditions. The glycan nanoparticles are useful carriers for protein factors, which facilitate the in vivo delivery of the proteins and sustain their retention in the targeted tissue. The glycan polyelectrolyte complexes are also ideal for protein delivery, as the incorporation is carried out in aqueous solution, which reduces the likelihood of inactivation of the proteins. Proteins with a heparin-binding site adhere to dextran sulfate readily, and are, in turn, stabilized by the binding. These particles are also less inflammatory and toxic when delivered in vivo. In the protocol described below, SDF-1&#945; (Stromal cell-derived factor-1&#945;), a stem cell homing factor, is first mixed and incubated with dextran sulfate. Chitosan is added to the mixture to form polyelectrolyte complexes, followed by zinc sulfate to stabilize the complexes with zinc bridges. The resultant SDF-1&#945;-DS-CS particles are measured for size (diameter) and surface charge (zeta potential). The amount of the incorporated SDF-1&#945; is determined, followed by measurements of its in vitro release rate and its chemotactic activity in a particle-bound form.

The objective of this protocol is to incorporate SDF-1&#945;, a stem cell homing factor, into dextran sulfate-chitosan nanoparticles. The resultant particles are measured for their size and zeta potential, as well as the content, activity, and in vitro release rate of SDF-1&#945; from the nanoparticles.

Herstellung und Charakterisierung von SDF-1α-Chitosan-Nanopartikel Dextransulfat

Chitosan (CS) and dextran sulfate (DS) are charged polysaccharides (glycans), which form polyelectrolyte complex-based nanoparticles when mixed under ...

A Simple Method for the Size Controlled Synthesis of Stable Oligomeric Clusters of Gold Nanoparticles under Ambient Conditions

Reducing dilute aqueous HAuCl4 with sodium thiocyanate (NaSCN) under alkaline conditions produces 2 to 3 nm diameter nanoparticles. Stable grape-like oligomeric clusters of these yellow nanoparticles of narrow size distribution are synthesized under ambient conditions via two methods. The delay-time method controls the number of subunits in the oligoclusters by varying the time between the addition of HAuCl4 to alkaline solution and the subsequent addition of reducing agent, NaSCN. The yellow oligoclusters produced range in size from ~3 to ~25 nm. This size range can be further extended by an add-on method utilizing hydroxylated gold chloride (Na+[Au(OH4-x)Clx]-) to auto-catalytically increase the number of subunits in the as-synthesized oligocluster nanoparticles, providing a total range of 3 nm to 70 nm. The crude oligocluster preparations display narrow size distributions and do not require further fractionation for most purposes. The oligoclusters formed can be concentrated &#62;300 fold without aggregation and the crude reaction mixtures remain stable for weeks without further processing. Because these oligomeric clusters can be concentrated before derivatization they allow expensive derivatizing agents to be used economically. In addition, we present two models by which predictions of particle size can be made with great accuracy.

We describe a simple method for producing highly stable oligomeric clusters of gold nanoparticles via the reduction of chloroauric acid (HAuCl4) with sodium thiocyanate (NaSCN). The oligoclusters have a narrow size distribution and can be produced with a wide range of sizes and surface coats.

Eine einfache Methode für die Größe kontrollierte Synthese von stabilen Oligomere Cluster von Goldclustern unter Umgebungsbedingungen

Reducing dilute aqueous HAuCl4 with sodium thiocyanate (NaSCN) under alkaline conditions produces 2 to 3 nm diameter nanoparticles. Stable grape-like ...

Protocol for the Synthesis of Ortho-trifluoromethoxylated Aniline Derivatives

Molecules bearing trifluoromethoxy (OCF3) group often show desired pharmacological and biological properties. However, facile synthesis of trifluoromethoxylated aromatic compounds remains a formidable challenge in organic synthesis. Conventional approaches often suffer from poor substrate scope, or require use of highly toxic, difficult-to-handle, and/or thermally labile reagents. Herein, we report a user-friendly protocol for the synthesis of methyl 4-acetamido-3-(trifluoromethoxy)benzoate using 1-trifluoromethyl-1,2-benziodoxol-3(1H)-one (Togni reagent II). Treating methyl 4-(N-hydroxyacetamido)benzoate (1a) with Togni reagent II in the presence of a catalytic amount of cesium carbonate (Cs2CO3) in chloroform at RT afforded methyl 4-(N-(trifluoromethoxy)acetamido)benzoate (2a). This intermediate was then converted to the final product methyl 4-acetamido-3-(trifluoromethoxy)benzoate (3a) in nitromethane at 120 &#176;C. This procedure is general and can be applied to the synthesis of a broad spectrum of ortho-trifluoromethoxylated aniline derivatives, which could serve as useful synthetic building blocks for the discovery and development of new pharmaceuticals, agrochemicals, and functional materials.

Protocol for the Synthesis of Ortho-trifluoromethoxylated Aniline Derivatives

An operationally simple procedure for the synthesis of ortho-trifluoromethoxylated aniline derivatives via a two-step sequence of O-trifluoromethylation of N-aryl-N-hydroxyacetamide followed by thermally induced intramolecular OCF3-migration is reported.

Protokoll für die Synthese von<em&gt; Ortho</em&gt; -trifluoromethoxylated Anilin-Derivate

Molecules bearing trifluoromethoxy (OCF3) group often show desired pharmacological and biological properties. However, facile synthesis of ...

Hydroquinone Based Synthesis of Gold Nanorods

Gold nanorods are an important kind of nanoparticles characterized by peculiar plasmonic properties. Despite their widespread use in nanotechnology, the synthetic methods for the preparation of gold nanorods are still not fully optimized. In this paper we describe a new, highly efficient, two-step protocol based on the use of hydroquinone as a mild reducing agent. Our approach allows the preparation of nanorods with a good control of size and aspect ratio (AR) simply by varying the amount of hexadecyl trimethylammonium bromide (CTAB) and silver ions (Ag+) present in the "growth solution". By using this method, it is possible to markedly reduce the amount of CTAB, an expensive and cytotoxic reagent, necessary to obtain the elongated shape. Gold nanorods with an aspect ratio of about 3 can be obtained in the presence of just 50 mM of CTAB (versus 100 mM used in the standard protocol based on the use of ascorbic acid), while shorter gold nanorods are obtained using a concentration as low as 10 mM.

This paper describes a protocol for the synthesis of gold nanorods, based on the use of hydroquinone as reducing agent, plus the different mechanisms for controlling their size and aspect ratio.

Hydrochinon-basierte Synthese von Gold-Nanostäbchen

Gold nanorods are an important kind of nanoparticles characterized by peculiar plasmonic properties. Despite their widespread use in nanotechnology, the ...

Chemical Precipitation Method for the Synthesis of Nb2O5 Modified Bulk Nickel Catalysts with High Specific Surface Area

We demonstrate a method for the synthesis of NixNb1-xO catalysts with sponge-like and fold-like nanostructures. By varying the Nb:Ni ratio, a series of NixNb1-xO nanoparticles with different atomic compositions (x = 0.03, 0.08, 0.15, and 0.20) have been prepared by chemical precipitation. These NixNb1-xO catalysts are characterized by X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, and scanning electron microscopy. The study revealed the sponge-like and fold-like appearance of Ni0.97Nb0.03O and Ni0.92Nb0.08O on the NiO surface, and the larger surface area of these NixNb1-xO catalysts, compared with the bulk NiO. Maximum surface area of 173 m2/g can be obtained for Ni0.92Nb0.08O catalysts. In addition, the catalytic hydroconversion of lignin-derived compounds using the synthesized Ni0.92Nb0.08O catalysts have been investigated.

Chemical Precipitation Method for the Synthesis of Nb2O5 Modified Bulk Nickel Catalysts with High Specific Surface Area

A protocol for the synthesis of sponge-like and fold-like Ni1-xNbxO nanoparticles by chemical precipitation is presented.

Chemischen Niederschlag-Methode für die Synthese von Nb2O5 geändert, Bulk-Nickel-Katalysatoren mit hoher spezifischer Oberfläche

We demonstrate a method for the synthesis of NixNb1-xO catalysts with sponge-like and fold-like nanostructures. By varying the Nb:Ni ratio, a series of ...

Rapid Nanoprobe Signal Enhancement by In Situ Gold Nanoparticle Synthesis

The use of nanoprobes such as gold, silver, silica or iron-oxide nanoparticles as detection reagents in bioanalytical assays can enable high sensitivity and convenient colorimetric readout. However, high densities of nanoparticles are typically needed for detection. The available synthesis-based enhancement protocols are either limited to gold and silver nanoparticles or rely on precise enzymatic control and optimization. Here, we present a protocol to enhance the colorimetric readout of gold, silver, silica, and iron oxide nanoprobes. It was observed that the colorimetric signal can be improved by up to a 10000-fold factor. The basis for such signal enhancement strategies is the chemical reduction of Au3+ to Au0. There are several chemical reactions that enable the reduction of Au3+ to Au0. In the protocol, Good&#39;s buffers and H2O2 are used and it is possible to favor the deposition of Au0 onto the surface of existing nanoprobes, in detriment of the formation of new gold nanoparticles. The protocol consists of the incubation of the microarray with a solution consisting of chloroauric acid and H2O2 in 2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid pH 6 buffer following the nanoprobe-based detection assay. The enhancement solution can be applied to paper and glass-based sensors. Moreover, it can be used in commercially available immunoassays as demonstrated by the application of the method to a commercial allergen microarray. The signal development requires less than 5 min of incubation with the enhancement solution and the readout can be assessed by naked eye or low-end image acquisition devices such as a table-top scanner or a digital camera.

Rapid Nanoprobe Signal Enhancement by In Situ Gold Nanoparticle Synthesis

In this work, a protocol for signal enhancement of nanoprobe-based biosensing is presented. The protocol is based on the reduction of chloroauric acid onto the surface of existing nanoprobes that consist of gold, silver, silica or iron-oxide nanoparticles.

Schnelle Nanoprobe Signal-Verbesserung durch In Situ -Gold-Nanopartikel-Synthese

The use of nanoprobes such as gold, silver, silica or iron-oxide nanoparticles as detection reagents in bioanalytical assays can enable high sensitivity ...

Methionine Functionalized Biocompatible Block Copolymers for Targeted Plasmid DNA Delivery

Reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization integrates the advantages of radical polymerization and living polymerization. This work presents the preparation of methionine functionalized biocompatible block copolymers via RAFT polymerization. Firstly, N,N-bis(2-hydroxyethyl)methacrylamide-b-N-(3-aminopropyl)methacrylamide (BNHEMA-b-APMA, BA) was synthesized via RAFT polymerization using 4,4&#8217;-azobis(4-cyanovaleric acid) (ACVA) as an initiating agent and 4-cyanopentanoic acid dithiobenzoate (CTP) as the chain transfer agent. Subsequently, N,N-bis(2-hydroxyethyl)methacrylamide-b-N-(3-guanidinopropyl)methacrylamide (methionine grafted BNHEMA-b-GPMA, mBG) was prepared by modifying amine groups in APMA with methionine and guanidine groups. Three kinds of block polymers, mBG1, mBG2, and mBG3, were synthesized for comparison. A ninhydrin reaction was used to quantify the APMA content; mBG1, mBG2, and mBG3 had 21%, 37%, and 52% of APMA, respectively. Gel permeation chromatography (GPC) results showed that BA copolymers possess molecular weights of 16,200 (BA1), 20,900(BA2), and 27,200(BA3) g/mol. The plasmid DNA (pDNA) complexing ability of the obtained block copolymer gene carriers was also investigated. The charge ratios (N/P) were 8, 16, and 4 when pDNA was complexed completely with mBG1, mBG2, mBG3, respectively. When the N/P ratio of mBG/pDNA polyplexes was higher than 1, the Zeta potential of mBG was positive. At an N/P ratio between 16 and 32, the average particle size of mBG/pDNA polyplexes was between 100-200 nm. Overall, this work illustrates a simple and convenient protocol for the block copolymer carrier synthesis.

This work presents the preparation of methionine functionalized biocompatible block copolymers (mBG) via the reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) method. The plasmid DNA complexing ability of the obtained mBG and their transfection efficiency were also investigated. The RAFT method is very beneficial for polymerizing monomers containing special functional groups.

Methionin funktionalisierte biokompatible Blockcopolymere für gezielte Plasmid-DNA-Lieferung

Reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization integrates the advantages of radical polymerization and living polymerization. This ...

Synthesis and Characterization of Amphiphilic Gold Nanoparticles

Gold nanoparticles covered with a mixture of 1-octanethiol (OT) and 11-mercapto-1-undecane sulfonic acid (MUS) have been extensively studied because of their interactions with cell membranes, lipid bilayers, and viruses. The hydrophilic ligands make these particles colloidally stable in aqueous solutions and the combination with hydrophobic ligands creates an amphiphilic particle that can be loaded with hydrophobic drugs, fuse with the lipid membranes, and resist nonspecific protein adsorption. Many of these properties depend on nanoparticle size and the composition of the ligand shell. It is, therefore, crucial to have a reproducible synthetic method and reliable characterization techniques that allow the determination of nanoparticle properties and the ligand shell composition. Here, a one-phase chemical reduction, followed by a thorough purification to synthesize these nanoparticles with diameters below 5 nm, is presented. The ratio between the two ligands on the surface of the nanoparticle can be tuned through their stoichiometric ratio used during synthesis. We demonstrate how various routine techniques, such as transmission electron microscopy (TEM), nuclear magnetic resonance (NMR), thermogravimetric analysis (TGA), and ultraviolet-visible (UV-Vis) spectrometry, are combined to comprehensively characterize the physicochemical parameters of the nanoparticles.

Amphiphilic gold nanoparticles can be used in many biological applications. A protocol to synthesize gold nanoparticles coated by a binary mixture of ligands and a detailed characterization of these particles is presented.

Synthese und Charakterisierung von amphiphilen Gold-Nanopartikeln

Gold nanoparticles covered with a mixture of 1-octanethiol (OT) and 11-mercapto-1-undecane sulfonic acid (MUS) have been extensively studied because of ...

Gold Nanoparticle Modified Carbon Fiber Microelectrodes for Enhanced Neurochemical Detection

For over 30 years, carbon-fiber microelectrodes (CFMEs) have been the standard for neurotransmitter detection. Generally, carbon fibers are aspirated into glass capillaries, pulled to a fine taper, and then sealed using an epoxy to create electrode materials that are used for fast scan cyclic voltammetry testing. The use of bare CFMEs has several limitations, though. First and foremost, the carbon fiber contains mostly basal plane carbon, which has a relatively low surface area and yields lower sensitivities than other nanomaterials. Furthermore, the graphitic carbon is limited by its temporal resolution, and its relatively low conductivity. Lastly, neurochemicals and macromolecules have been known to foul at the surface of carbon electrodes where they form non-conductive polymers that block further neurotransmitter adsorption. For this study, we modify CFMEs with gold nanoparticles to enhance neurochemical testing with fast scan cyclic voltammetry. Au3+ was electrodeposited or dipcoated from a colloidal solution onto the surface of CFMEs. Since gold is a stable and relatively inert metal, it is an ideal electrode material for analytical measurements of neurochemicals. Gold nanoparticle modified (AuNP-CFMEs) had a stability to dopamine response for over 4 h. Moreover, AuNP-CFMEs exhibit an increased sensitivity (higher peak oxidative current of the cyclic voltammograms) and faster electron transfer kinetics (lower &#916;EP or peak separation) than bare unmodified CFMEs. The development of AuNP-CFMEs provides the creation of novel electrochemical sensors for detecting fast changes in dopamine concentration and other neurochemicals at lower limits of detection. This work has vast applications for the enhancement of neurochemical measurements. The generation of gold nanoparticle modified CFMEs will be vitally important for the development of novel electrode sensors to detect neurotransmitters in vivo in rodent and other models to study neurochemical effects of drug abuse, depression, stroke, ischemia, and other behavioral and disease states.

In this study, we modify carbon-fiber microelectrodes with gold nanoparticles to enhance the sensitivity of neurotransmitter detection.

Gold Nanopartikel Modifizierte Kohlenstofffaser-Mikroelektroden für verbesserte neurochemische Detektion

For over 30 years, carbon-fiber microelectrodes (CFMEs) have been the standard for neurotransmitter detection. Generally, carbon fibers are aspirated into ...