A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
חלקיקים הם מתעוררים למערכות אספקת תרופות מבטיחות כמו עבור מגוון רחב של אינדיקציות. כאן אנו מתארים שיטה פשוטה אך רבת עצמה כדי לייצר חלקיקי משי באמצעות משי טוואי משי מהונדס הפוך. חלקיקי משי אלה ניתן לטעון בקלות עם מטען טיפולי ובוחנים מכן עבור יישומי משלוח סמים.
משי הוא biopolymer מבטיח עבור יישומים ביו תרופות בשל תכונות מכאני החוב שלה, התאמה ביולוגי פריקות ביולוגיות, כמו גם את יכולתה להגן ולאחר מכן לשחרר המטען שלה בתגובת הדק. בעוד משי אפשר לנסח לתוך פורמטים שונים חומר, חלקיקי משי הם מתעוררים למערכות אספקת תרופות מבטיחות כמו. לכן, במאמר זה מכסה את הליכי פקעות משי הנדסה לאחור להניב פתרון ממשי מחדש, שניתן להשתמש בם כדי ליצור חלקיקי משי יציבים. חלקיקים אלה ובהמשך מאופיין, סמים טעונים ובחנו כמערכת משלוח התרופה נגד הסרטן פוטנציאלית. בקצרה, פקעות משי מתוכננות הפוך לראשונה על ידי degumming הפקעות, ואחריו פירוק משי ולנקות, להניב פתרון ממשי מימי. לאחר מכן, הפתרון משי מחדש נתונה nanoprecipitation להניב חלקיקים משי - שיטה פשוטה אך רבת עוצמהשיוצר חלקיקים אחידים. חלקיקי המשי מאופיינים על פי גודלם, פוטנציאל זטה, מורפולוגיה ויציבות תקשורת מימית, כמו גם יכל ללכוד מטען כימותרפיות ולהרוג תאים סרטניים בשד אנושי. בסך הכל, המתודולוגיה המתוארת מניב חלקיקי משי אחידים שניתן לחקור בקלות עבור מספר עצום של יישומים, לרבות השימוש בם כמו ננו-רפואה פוטנציאלית.
בגודל ננו למערכות אספקת תרופות משמשות לעתים קרובות כדי לשלוט שחרור תרופה ולספק קבוצה מגוונת של מטענים טיפוליים - למשל, חלבונים, פפטידים וסמי משקל מולקולריים קטנים - כדי למקד תאים ורקמות. מטענים טיפוליים אלה משולבים לעתים קרובות לתוך ספקי סמים שונים macromolecular, כגון ליפוזומים, פולימרים מסיסים במים (כולל dendrimers), ו מייקרו חלקיקים 1. חלקיקים (בדרך כלל בטווח גודל של 1 ננומטר 1,000 ננומטר) הם נבדקים נרחב כנישאי תרופה פוטנציאליים, במיוחד למסירת התרופה נגד סרטן 2. המבוא המוצלח של Abraxane (120 חלקיקים מבוססים אלבומין בגודל ננומטר עמוסים paclitaxel) לפועל קליני שיגרתי 3 יש catalyzed בתחום, כך חלקיקים רבים יותר עבור משלוח סמים נכנסים כעת 4 ניסויים קליניים. גידולים מוצקים להראות בדרך כלל ניקוז עניים הלימפה וכלי הדם שלהם דולף כלומר nanoparticles של עד 200 ננומטר יהיה ממוקד באופן פסיבי לגידולים אלה הבאים עירוי לוריד. תופעה סבילה מיקוד זה נקרא חדירות משופרת ושימור (EPR) אפקט דווח לראשונה בשנת 1986 5. ההשפעה EPR יכול להביא לעלייה 50 עד פי 100 בריכוזים התרופה במיקרו-סביבה של הגידול עבור מנה תרופה אשר ניתנת כאשר מטען התרופה מועבר באמצעות גישה מובילה תרופת macromolecular ולא תרופה חינם ללא ההספק. חלקיקים טעונים והתרופות שנועדו למסירה תרופה נגד סרטן צריך להגיע במיקרו-סביבה של הגידול ולעיתים קרובות יש להזין תא תאיים ספציפיים, בדרך כלל על ידי ספיגת endocytic עבור התרופה כדי להשיג השפעה טיפולית הרצוי שלה 3. חלקיקים נועדו עבור משלוח סמים תאי לנצל אנדוציטוזה כשער אל תוך התא, כמו גם מסלול להתגבר מנגנוני עמידות לתרופות. שחרור התרופה חלקיקים לעתים קרובות היא תוכננה במיוחד כדי occur ב lysosomes (כלומר, אספקת סמים lysosomotropic) 6 שבו ההיענות pH של המוביל ננו-חלקיקים (pH ליזוזומלית כ 4.5) יכול לשמש טריגר אנזימים שחרור או ליזוזומלית תרופה לשחרר את מטען מהמוביל 7.
שיעורים רבים של חומרים שונים שניתן להשתמש בהם כדי ליצור חלקיקים (למשל, מתכות ורבים חומרים אורגניים ואי-אורגניים). עם זאת, biopolymers הם מתעוררים חומרים אטרקטיביים כמו בגלל biocompatibility הידוע, פריקות ביולוגיות ורעילות 8 נמוכות. biopolymers הרב הם נבדק, כולל אלבומין, אלגינט, chitosan ומשי. מבין אלה, משי התפתח מתחרה מבטיח לפיתוח לתוך מערכות אספקת סמי 9. משי מסוגים שונים המיוצרים על ידי מספר פרוקי רגליים, כולל עכבישים (למשל, clavipes Nephila) ו המשי (למשל, Bombyx מורי). משי תולעת משי משמש הרבה יותר Extenבאופן בלעדי מ קורי עכביש כי תולעי המשי הוא מבוית לחלוטין והמשי שלה ובכך מייצג חומר-מוצא לשחזור. משי תולעת המשי הוא ארגון המזון והתרופות האמריקני (FDA) אישר חומר לשימוש בבני אדם, במיוחד כחומר תפר; יש לו רקורד בטיחות חזק בבני אדם, והוא ידוע לבזות in vivo 10. הפרופיל השפל של משי יכול להיות מכוון עדין יותר והוא נע בין שעות (משי גביש נמוך) עד 12 חודשים או יותר (משי גביש גבוה). מוצרים פגומים משי הם רעילים עוברים מטבוליזם בגוף 10. מבנה המשי מקנה את היכולת לרתק תרכובות משקל מולקולרי קטנות וסמי חלבון macromolecular 11, מה שהופך אותו חומר טוב לשחרור סמים מבוקר. תרופות חלבון (למשל, נוגדנים) רגישות denaturation, צבירה, מחשוף פרוטאוליטים ופינוי על ידי המערכת החיסונית. עם זאת, משי מייצב חלבונים תרופתיים עקב יכולת חציצה מחדש nanocrystalline שלהgions ויכולתה להתאים את תוכן מים הננומטרי 11. תכונות ייחודיות אלה מספקים הגנה פיזית להפחית ניידות מטען 11 והם בדרך כלל לא רואים עם פולימרים אחרים (ביו). מערכות שיגור רבות תרופה נגד הסרטן, עבור הידרוג משי מבוסס למשל 12, סרטים 13-15 חלקיקים 16,17, פותח עכשיו לנצל תכונות אלו (הנסקרת ב אזכור 18,19)
הנה, חלקיקי משי התאפיינו קביעת הגודל ולחייב שלהם על פני פרק זמן ממושך. דוקסורוביצין, תרופה נגד סרטן רלוונטית קליני, שמש כתרופת מודל מחקר העמסת cytotoxicity תרופה בתאי סרטן שד אנושי משולשים שליליים שטופלו חלקיקי משי טעון בסמים.
1. הכנת פתרון Silk הפוכה מהונדסים מן Bombyx מורי גלמים
הערה: מתודולוגיה זו מבוססת על פרוטוקולים תארו במקום 12,27.
2. הכנת משי החלקיקים מן ההפוך מהונדס פתרון Silk
3. קביעת ריכוז Nanoparticle משי
4. הכנת חלקיקי משי טעון דוקסורוביצין
אפיון 5. של משי Nanoחלקיקים
6. במבחנה Cytotoxicity של שליטה טעון דוקסורוביצין חלקיקים משי
הנתונים נותחו סטטיסטית כמפורט לעיל 17. מבחן t שמש זוגות מדגם וניתוח חד סטרי של שונות (ANOVA) ואחריו ההשוואה המרובה של Bonferroni פוסט הוק מבחן דוגמאות רבות. כוכבית מציינת מובהקות סטטיסטית כדלקמן: * P <0.05 ו ** P <0.001. כל הנתונים מוצגים ערכים ממוצעים ± סטיית...
שיטות שונות זמינות לייצר חלקיקי משי, כוללים אלכוהול פוליוויניל מיזוג 20, ריסוס ייבוש 21, מתובל מתוך 22, microdot נימי הדפסת 23, סופר הקריטי CO 2 ממטרים 24 ו nanoprecipitation 16,25 (הנסקרת תוך התייחסות 26). עם זאת, nanoprecipitation, בשל הפשטות הכוללת של?...
The authors have nothing to disclose.
This research was supported by a Marie Curie FP7 Career Integration Grant 334134 within the seventh European Union Framework Program.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Acetone | VWR International, Radnor, PA, USA | 20066.33 | |
Automated Critical Point Dryer | Leica Microsystems, Wetzlar, Germany | EM CPD300 | |
Balancing | Mettler Toledo, Greifensee, Switzerland | NewClassic MS | |
Black polystyrene microplate, 96 well | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | 3991 | |
Capillary cell (DTS 1070) | Malvern Instrument, Worcestershire, UK | DTS107 | |
Carbon adhesive disc | Agar Scientific, Essex, UK | G3347N | |
Centrifuge | Hermle Labortechnik, Wehingen, Germany | Z323K | |
Centrifuge | Beckman Coulter, Brea, CA, USA | Avanti J-E, Rotor: J20 | |
Centrifuge | Beckman Coulter, Brea, CA, USA | Optima L-70K, Rotor: 50.2 Ti, Adaptor 303392 | |
Coater, low vacuum | Leica Microsystems, Wetzlar, Germany | EM ACE200 | |
Cuvettes, polystyrene, disposable | Fisher Scientific, Waltham, MA, USA | FB55147 | |
Doxorubixin | LC Laboratories, Boston, MA, USA | D4000 | |
Electronic pipetting, Easypet | Eppendorf, Hamburg, Germany | N/A | |
FE-SEM | Hitachi High-Technologies, Krefeld, Germany | SU6600 | |
Fetal Bovine Serum | Thermo Scientific, Waltham, MA, USA | 16000-044 | |
Freeze dryer | Martin Christ, Osterode, Germany | Epsilon 2-4 | |
Heat inactivated Bombyx mori silk cocoons | Tajima Shoji, Kanagawa, Japan | N/A | |
Hotplate with Stirrer | Bibby Scientific, Stanffordshire, UK | US 152 | |
Incubator | Memmert, Schwabach, Germany | INB 200 | |
Insulin, human recombinant, zinc solution | Thermo Scientific, Waltham, MA, USA | 12585-014 | |
Lithium bromide | Acros Organics, Geel, Belgium | AC199870025 | |
MDA-MB-231 | ATCC, Manassas, VA, U.S.A | N/A | |
Micropipette and tips | Eppendorf, Hamburg, Germany | N/A | |
Microplate Reader | Molecular devices, Sunnyvale, CA, USA | SpectraMax M5 | |
Oak Ridge High-Speed Centrifuge Tubes, 50 ml | Thermo Scientific, Waltham, MA, USA | N/A | |
Open-Top Thickwall Polycarbonate tube, 4 ml | Beckman Coulter, Brea, CA, USA | 355645 | |
Penicilin/streptomycin | Thermo Scientific, Waltham, MA, USA | 15140-122 | |
RPMI medium | Thermo Scientific, Waltham, MA, USA | 11875-093 | |
Serological pipettes, 5 ml | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | ||
Silicon wafers | Agar Scientific, Essex, UK | G3391 | |
Slide-A-Lyzer Dialysis cassettes, 3.5K MWCO, 15 ml | Thermo Scientific, Waltham, MA, USA | 87724 | |
Sodium carbonate anhydrous | Fisher Scientific, Waltham, MA, USA | S/2840/62 | |
Specimen stubs for SEM | Agar Scientific, Essex, UK | G301 | |
Ultrasonic homogenizer | Bandelin, Berlin, Germany | Sonoplus HD 2070 | |
UV transparent microplate, 96 well | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | 3635 | |
Vortex | IKA, Staufen, Germany | Genius 3 | |
Zetasizer | Malvern Instrument, Worcestershire, UK | Nano ZS | |
Zetasizer Software version 7.11 | DLS software | ||
Micro Modulyo | Thermo Fisher | 230 | Freeze drying system |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved