A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
מאמר זה מתאר את הפרוטוקולים המשמשים להפקת פלטפורמת אספקת חיסונים חדשנית, "polybubbles", כדי לאפשר שחרור פרץ מושהה. פוליאסטר כולל פולי (חומצה לקטית-co-גליקולית) ו polycaprolactone שימשו כדי ליצור את polybubbles מולקולות קטנות ואנטיגן שימשו מטען.
אסטרטגיות אספקת חיסונים שיכולות להגביל את החשיפה של מטען לממס אורגני תוך מתן אפשרות לפרופילי שחרור חדשניים הן קריטיות לשיפור כיסוי החיסון ברחבי העולם. כאן, מוצגת פלטפורמת חדשנית להזרקה, אולטרה סגולה הניתנת לריפוי ועיכוב בהפצה, המאפשרת אספקת חיסונים בשם polybubbles. המטען הוזרק לתוך polybubbles פוליאסטר מבוסס שנוצרו 10% carboxymethycellulose מבוסס תמיסה מים. נייר זה כולל פרוטוקולים לשמירה על צורה כדורית של polybubbles ולמטב את מיקום מטען ושמירה כדי למקסם את כמות המטען בתוך polybubbles. כדי להבטיח בטיחות, תכולת ממס כלור בתוך polybubbles נותחו באמצעות ניתוח הפעלת ניוטרונים. מחקרי שחרור נערכו עם מולקולות קטנות כמטען בתוך polybubble כדי לאשר שחרור פרץ מושהה. כדי להראות עוד יותר את הפוטנציאל למסירה לפי דרישה של המטען, nanorods זהב היו מעורבים בתוך מעטפת פולימר כדי לאפשר הפעלת לייזר כמעט אינפרא אדום.
כיסוי חיסון מוגבל גורם למותם של 3 מיליון אנשים הנגרמת במיוחד על ידי מחלות הניתנות למניעה חיסון1. תנאי אחסון ותחבורה לקויים מובילים לבזבוז של חיסונים פונקציונליים ובכך תורמים לצמצום החיסונים הגלובליים. בנוסף, חיסון לא שלם בשל אי דבקות בלוחות הזמנים הנדרשים של החיסון גורם גם לכיסוי חיסון מוגבל, במיוחד במדינות מתפתחות2. ביקורים מרובים של אנשי צוות רפואי נדרשים בתקופה המומלצת לקבלת זריקות מאיץ, ובכך להגביל את אחוז האוכלוסייה עם חיסון מלא. לפיכך, יש צורך בפיתוח אסטרטגיות חדשניות לאספקת חיסון מבוקר כדי לעקוף אתגרים אלה.
המאמצים הנוכחיים לפיתוח טכנולוגיות לאספקת חיסונים כוללים מערכות פולימריות מבוססות אמולסיה3,4. עם זאת, המטען חשוף לעתים קרובות לכמות גדולה יותר של ממס אורגני שעלול לגרום באופן פוטנציאלי צבירה ופירוק, במיוחד בהקשר שלמטען מבוסס חלבון 5,6. פיתחנו פלטפורמת אספקת חיסונים חדשנית, "polybubbles", שיכולה לאסוף מספר תאים מטען תוך מזעור נפח המטען החשוףלממס 7. לדוגמה, בפלטפורמת מעטפת הליבה שלנו polybubble, כיס מטען אחד של קוטר 0.38 מ"מ (SEM) מוזרק במרכז polybubble 1 מ"מ. במקרה זה, שטח פני השטח של מטען חשוף ממס אורגני יהיה כ 0.453 מ"מ2. לאחר ששקל את צפיפות האריזה של ספירות (מיקרוחלקיקים) בתוך כדור (מחסן מטען), הנפח בפועל של מיקרוחלקיקים (10 μm קוטר) שיכול להתאים במחסן הוא 0.17מ"מ 3. הנפח של מיקרוחלקיקים אחד הוא 5.24x10-8 מ"מ 3 ולכן מספר החלקיקים מיקרוחלקיקים שיכולים להתאים למחסן הוא ~ 3.2x106 חלקיקים. אם לכל מיקרו-חלקיק יש 20 כיסי מטען (כתוצאה מתמוה כפול) בקוטר 0.25 μm, אז שטח פני השטח של המטען שנחשף לממס אורגני הוא 1274 מ"מ2. מחסן מטען בתוך polybubble ובכך יהיה ~ 2800 פי שטח פני השטח פחות חשוף ממס אורגני בהשוואה לזה של מטען אורגני חשוף ממס בחלקיקים זעירים. הפלטפורמה המבוססת על פוליאסטר שלנו יכולה להפחית את כמות המטען החשוף לממס אורגני, שאחרת עלול לגרום לצובר מטענים וחוסר יציבות.
Polybubbles נוצרים על בסיס עקרון הפרדת פאזה שבו הפוליאסטר בשלב אורגני מוזרק לתוך פתרון מים וכתוצאה מכך בועה כדורית. מטען בשלב המים לאחר מכן ניתן להזריק במרכז polybubble. תא מטען נוסף יכול להיות מושגת פוטנציאלית בתוך polybubble על ידי ערבוב מטען שונה עם מעטפת הפולימר. הפוליבבל בשלב זה יהיה ניתן לגבש ולאחר מכן ירפא כדי לגרום למבנה polybubble מוצק עם מטען באמצע. פוליבבלים כדוריים נבחרו על פני צורות גיאומטריות אחרות כדי להגדיל את קיבולת המטען בתוך polybubble תוך מזעור הגודל הכולל של polybubble. פוליקבבלים עם מטען במרכז נבחרו להפגין שחרור פרץ מושהה. Polybubbles שולבו גם עם אינפרא אדום ליד (NIR)- רגיש (כלומר, theranostic-זמין) סוכן, כלומר nanorods זהב (AuNR), כדי לגרום לעלייה בטמפרטורה של polybubbles. אפקט זה עשוי להקל על השפלה מהירה יותר, והוא יכול לשמש לשליטה בקינטיות ביישומים עתידיים. בנייר זה, אנו מתארים את הגישה שלנו לצורה ולאפיין polybubbles, כדי להשיג שחרור פרץ מושהה מן polybubbles, ולשלב AuNR בתוך polybubbles כדי לגרום ניר-הפעלה.
1. פוליקאפולאציון טריקרילט (PCLTA) סינתזה
2. היווצרות הפוליבבל
הערה: הזרקת פולימר במים deionized (DI) תגרום polybubbles לנדוד לתחתית הבקבוקון וכתוצאה מכך תחתית שטוחה. השתמש 10% (wt / vol) תאית carboxymethyl (CMC) למלא את בקבוקון הזכוכית במקום כדי למנוע שיטוח polybubble.
3. אפנון של קוטר polybubble
4. רכז מטען בתוך polybubble
5. ניסוח מטען
הערה: ניסוח Polybubble יכול לאסוף סוגי מטען שונים, כולל מולקולות קטנות, חלבונים, וחומצות גרעין.
6. שחרור מטען
הערה: מולקולה קטנה או אנטיגן יכול לשמש כסוג המטען
7. רעילות
8. סינתזה של AuNR מאת קיטלר, ס', ואח'8
9. הידרופוביזציה של AuNRs על ידי סולימן, M.G., ואח '9
10. ניר-הפעלה של polybubbles
Polybubbles היו מאופיינים בהרחבה באמצעות SEM ו NAA. המטען היה מרוכז בהצלחה כדי לגרום לשחרור פרץ מושהה. Polybubbles היו גם בהצלחה מופעל בלייזר בגלל הנוכחות של AuNRs בתוך polybubbles.
אפיון פוליבבל
Polybubbles מוזרק בתמיסה מים ללא CMC הביא polybubble שטוח בשל המגע...
טכנולוגיות ואתגרים נוכחיים
חלקיקים מיקרו וחלקיקים מבוססי אמולסיה שימשו בדרך כלל כנשאים משלוח סמים. למרות שחרור קינטיקה של המטען ממכשירים אלה נחקרו בהרחבה, שליטה פרץ שחרור קינטיקה כבר אתגר גדול11. רב-תכליתיות ופונקציונליות המטען מוגבלות גם במערכות מבוססות אמולסיה ...
לסופרים אין מה לחשוף.
ברצוננו להודות ד"ר בריאן א. טומלין המזוהה עם מעבדת ניתוח יסודי בתוך המחלקה לכימיה ב TAMU שסייע עם ניתוח ההפעלה ניוטרונים (NAA).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1-Step Ultra Tetramethylbezidine (TMB)-Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) Substrate Solution | Thermo scientific | 34028 | |
2-Hydroxy-2-methylpropiophenone | TCI AMERICA | H0991 | |
450 nm Stop Solution for TMB Substrate | Abcam | ab17152 | |
Acryloyl chloride | Sigma Aldrich | A24109-100G | |
Acriflavine | Chem-Impex International | 22916 | |
Anhydrous ethyl ether | Fisher Chemical | E138-500 | |
Anti-HIV1 gp120 antibody conjugated to horseradish peroxidase (HRP) | |||
Bovine serum albumin (BSA) | Fisher BioReagents | BP9700100 | |
BSA-CF488 dye conjugates | Invitrogen | A13100 | |
Bromosalicylic acid | Acros Organics | AC162142500 | |
Carboxymethylcellulose (CMC) | Millipore Sigma | 80502-040 | |
Centrimonium bromide (CTAB) | MP Biomedicals | ICN19400480 | |
Chloroform | Fisher Chemical | C2984 | |
Coating buffer | Abcam | ab210899 | |
Dichloromethane (DCM) | Sigma Aldrich | 270997-1L | |
Diethyl ether | Fisher Chemical | E1384 | |
Dodeacyl Amine | Acros Organics | AC117665000 | |
Doxorubicin hydrochloride | Fisher BioReagents | BP251610 | |
L-ascorbic acid | Acros Organics | A61 100 | |
Legato 100 Syringe Pump | KD Scientific | 14 831 212 | |
mPEG thiol | Laysan Bio | NC0702454 | |
Nonfat dry milk | Andwin Scientific | NC9022655 | |
Potassium carbonate | Acros Organics | AC424081000 | |
Phosphate saline buffer | Fisher BioReagents | BP3991 | |
(Poly(caprolactone) | Sigma Aldrich | 440744-250G | |
(Poly(caprolactone) triol | Acros Organics | AC190730250 | |
Poly (lactic-co-glycolic acid) diacrylate | CMTec | 280050 | |
Potassium carbonate | Acros Organics | AC424081000 | |
Recombinant HIV1 gp120 + gp41 protein | Abcam | ab49054 | |
Silver nitrate | Acros Organics | S181 25 | |
Sodium borohydride | Fisher Chemical | S678 10 | |
Tetrachloroauric acid | Fisher Chemical | G54 1 | |
Trehalose | Acros Organics | NC9022655 | |
Triethyl amine | Acros Organics | AC157910010 |
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