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Method Article
Ce protocole décrit la fabrication et la caractérisation d’un nanoassemblage promédicament-colorant photosensible. La méthodologie de libération des nanoparticules par désassemblage déclenché par la lumière, y compris la configuration d’irradiation par la lumière, est explicitement décrite. Les médicaments libérés par les nanoparticules après irradiation lumineuse ont montré d’excellents effets anti-prolifération sur les cellules tumorales colorectales humaines.
L’auto-assemblage est une méthode simple mais fiable pour construire des systèmes d’administration de médicaments à l’échelle nanométrique. Les promédicaments photoactivables permettent une libération contrôlable de médicaments à partir de nanotransporteurs sur des sites cibles modulés par irradiation lumineuse. Dans ce protocole, une méthode facile pour fabriquer des nanoparticules photoactivables de colorant promédicamenteux par auto-assemblage moléculaire est présentée. Les procédures de synthèse de promédicaments, de fabrication de nanoparticules, de caractérisation physique du nanoassemblage, de démonstration de photoclivage et de vérification de la cytotoxicité in vitro sont décrites en détail. Une prodrogue photoclivable bore-dipyrrométhylène-chlorambucil (BC) a d’abord été synthétisée. BC et un colorant proche infrarouge, IR-783, à un rapport optimisé, pourraient s’auto-assembler en nanoparticules (IR783 / BC NPs). Les nanoparticules synthétisées avaient une taille moyenne de 87,22 nm et une charge de surface de -29,8 mV. Les nanoparticules se sont désassemblées lors de l’irradiation lumineuse, qui a pu être observée par microscopie électronique à transmission. Le photoclivage de la Colombie-Britannique a été complété en 10 minutes, avec une efficacité de récupération de 22 % pour le chlorambucile. Les nanoparticules présentaient une cytotoxicité accrue sous irradiation lumineuse à 530 nm par rapport aux nanoparticules non irradiées et à la prodrogue BC libre irradiée. Ce protocole fournit une référence pour la construction et l’évaluation de systèmes d’administration de médicaments photosensibles.
La chimiothérapie est un traitement courant contre le cancer qui utilise des agents cytotoxiques pour tuer les cellules cancéreuses et inhiber ainsi la croissance tumorale1. Cependant, les patients peuvent souffrir d’effets secondaires tels que cardiotoxicité et hépatotoxicité en raison de l’absorption hors cible des médicaments de chimiothérapie 2,3,4. Par conséquent, l’administration localisée de médicaments par le contrôle spatio-temporel de la libération / activation du médicament dans les tumeurs est essentielle pour minimiser l’exposition au médicament dans les tissus normaux.
Les promédicaments sont des médicaments chimiquement modifiés qui présentent une toxicité réduite dans les tissus normaux tout en conservant leur action sur les lésions malades lors de l’activation 5,6. Les promédicaments peuvent répondre à une variété de stimuli, tels que pH7,8, enzymes9,10, ultrasons 11,12, chaleur 13 et lumière14,15,1 6, et libérer leurs médicaments parents spécifiquement dans les lésions. Néanmoins, de nombreuses prodrogues présentent des inconvénients inhérents, tels qu’une faible solubilité, un taux d’absorption incorrect et une destruction métabolique précoce, ce qui peut limiter leur développement17. Dans ce contexte, la formation de nanoassemblages de prodrogue offre des avantages tels que la diminution des effets secondaires, la libération in situ du médicament, une meilleure rétention et la combinaison du traitement et de l’imagerie, ce qui indique un grand potentiel d’application pour ces nanoassemblages. De nombreux nanoassemblages de prodrogue ont été développés pour le traitement de la maladie, y compris les nanosphères de prodrogue doxorubicine, les micelles de prodrogue de curcumine et les nanofibres de prodrogue de camptothécine18.
Dans ce protocole, nous présentons une méthode simple pour la préparation de nanoassemblages promédicament-colorant qui présentent une teneur élevée en prodrogue, une bonne dispersibilité dans l’eau, une stabilité à long terme et une capacité de réponse sensible. L’IR783 est un colorant proche infrarouge soluble dans l’eau qui peut servir de stabilisateur aux nanoassemblages19. L’autre composant du nanoassemblage est le bore-dipyrrométhylène-chlorambucil (BODIPY-Cb, C.-B.), un promédicament conçu pour deux raisons principales. Comme le chlorambucil (Cb) présente une toxicité systémique in vivo, la forme prodrogue peut diminuer sa toxicité20. La prodrogue BC peut être photoclivée par irradiation lumineuse de 530 nm dirigée vers les lésions de la maladie, permettant la libération locale de Cb. D’autre part, le Cb est sujet à l’hydrolyse en milieu aqueux, et peut être protégé en le transformant en une forme de prodrogue21. Ainsi, le co-assemblage de la prodrogue BC et du colorant IR-783 devait former un nanosystème stable et efficace d’administration de médicaments (Figure 1A). Ce nanoassemblage promédicament-colorant améliore la dispersibilité et la stabilité des molécules de prodrogue, suggérant son potentiel d’application dans l’administration de médicaments contrôlables par la lumière. Le photoclivage de la prodrogue BC permet le désassemblage des nanoparticules et la libération contrôlée par la lumière de Cb dans les lésions (Figure supplémentaire 1).
1. Synthèse de la prodrogue bore-dipyrromène-chlorambucil (BC) (figure 2)22
2. Préparation des NP IR783/BC par la méthode de précipitation éclair
Temps (min) | Acétonitrile (%) | Eau (%) |
0 | 20 | 80 |
5 | 20 | 80 |
30 | 95 | 5 |
35 | 95 | 5 |
Tableau 1 : Méthode CLHP pour l’analyse qualitative et quantitative de la prodrogue BC et de son photoclivage. Reproduit avec permission25. Droits d’auteur 2022, Wiley.
3. Caractérisation des NP IR783/BC
4. Photoactivation des NP IR783/BC
5. Test de cytotoxicité des NP IR783/BC avec et sans irradiation lumineuse
Les NP IR783/BC ont été fabriqués avec succès dans cette étude à l’aide d’une méthode de précipitation éclair. Les NP IR783/BC synthétisés se présentaient sous la forme d’une solution violette, tandis que la solution aqueuse d’IR783 était bleue (Figure 4A). Comme le montre la figure 4B, les NP IR783/BC présentaient une taille moyenne d’environ 87,22 nm avec un indice de polydispersité (PDI) de 0,089, démontrant une distribution de taill...
Ce protocole décrit une méthode de précipitation éclair facile pour la fabrication de nanoparticules promédicament-colorant, qui offre une approche simple et pratique pour la formation de nanoparticules. Cette méthode comporte plusieurs étapes critiques. Tout d’abord, pour toutes les étapes de la synthèse, de la fabrication et de la caractérisation, les contenants comme les microtubes doivent être recouverts d’une feuille d’aluminium pour éviter le photoclivage inutile de la prodrogue BC par la lumière...
Une demande PCT a été déposée auprès du n° .PCT/CN2021/081262.
Nous reconnaissons l’aide de l’installation principale de la faculté de médecine Li Ka Shing de l’Université de Hong Kong. Nous remercions le professeur Chi-Ming Che de l’Université de Hong Kong d’avoir fourni la lignée cellulaire HCT116 humaine. Ce travail a été soutenu par le Ming Wai Lau Centre for Reparative Medicine Associate Member Program et le Research Grants Council of Hong Kong (Early Career Scheme, No. 27115220).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1260 Infinity II HPLC | Agilent Technologies | ||
2,4-Dimethyl pyrrole | J&K Scientific | 315305 | |
3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium bromide(MTT) | Gibco | M6494 | |
4-Dimethylaminopyridine (4-DMAP) | J&K Scientific | 212279 | |
90 mm Petri Dish Clear Treated Sterile | SPL | 11090 | |
96-well Tissue Culture Plate Clear Treated Sterile | SPL | 30096 | |
Acetoxyacetyl chloride | J&K Scientific | 192001 | |
Boron trifluoride diethyl etherate | J&K Scientific | 921076 | |
Büchner funnel | AS ONE | 3-6466-01 | |
Chlorambucil | J&K Scientific | 321407-1G | |
CM100 Transmission Electron Microscope | Philips | ||
CombiFlash RF chromatography system | Teledyne ISCO | ||
Dichloromethane | DUKSAN Pure Chemicals | JT9315-88 | |
Dimethyl sulfoxide | DUKSAN Pure Chemicals | 2762 | |
Disposable cuvette | Malvern Panalytical | DTS1070 | Zeta potential measurement |
Disposable cuvette | Malvern Panalytical | ZEN0040 | |
Empty Disposable Sample Load Cartridges | Teledyne ISCO | 693873225 | can hold up to 65 g |
Fetal bovine serum | Gibco | 10270106 | |
Filtering flask | AS ONE | 3-7089-03 | |
Hexane | DUKSAN Pure Chemicals | 4198 | |
Holey carbon film on copper grid | Beijing Zhongjingkeyi Technology Co.,Ltd | BZ10023a | |
HPLC column (InfinityLab Poroshell 120) | Agilent Technologies | 695975-902T | |
Integrating sphere photodiode power sensor | Thorlabs | S142C | |
IR783 | Tokyo Chemical Industry (TCI) Co., Ltd | I1031 | |
LED | Mightex | LCS-0530-15-11 | |
LED Driver Control Panel V3.2.0 (Software) | Mightex | ||
Lithium Hydroxide Anhydrous | TCI | L0225 | |
Methylmagnesium iodide, 3M solution in diethyl ether | Aladdin | M140783 | |
N,N-Diisopropyl ethyl amine (DIPEA) | J&K Scientific | 203402 | |
N,N'-Dicyclohexylcarbodiimide (DCC) | J&K Scientific | 275928 | |
penicillin–streptomycin | Gibco | 15140122 | |
Phosphate-buffered saline (10×) | Sigma-Aldrich | P5493 | |
Power and energy meter | Thorlabs | PM100 USB | |
Rotavapor | BUCHI Rotavapor R300 | ||
RMPI 1640 | Gibco | 21870076 | |
Separatory funnel (125 mL) | Synthware | F474125L | |
Silver Silica Gel Disposable Flash Columns, 40 g | Teledyne ISCO | 692203340 | |
Sodium sulfate, anhydrous | Alfa Aesar | A19890 | |
SpectraMax M4 | Molecular Devices LLC | ||
Tetrahydrofuran (THF), anhydrous | J&K Scientific | 943616 | |
Trypsin-EDTA (0.25%), phenol red | Gibco | 25200056 | |
Vortex | DLAB Scientific Co., Ltd | MX-S | |
Zetasizer Nano ZS90 | Malvern Instrument |
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