Name: preparation and characterization of lipophilic doxorubicin pro-drug micelles
Uploaded: 2016-08-02T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 56 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Preparation and Characterization of Lipophilic Doxorubicin Pro-drug Micelles at JoVE.com

This work was supported by the following grants: NIH-SC3 grant, NSF-PREM grant, Hampton University Faculty Research Grant. We would like to thank Mrs. Michele A. Cochran at Virginia Institute of Marine Science (VIMS) for the use of the particle size analyzer. We would also like to thank Mrs. Corinne R. Ramaley for reviewing the manuscript.

1. סינתזה של DOX-PA <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשקול 390 מ&quot;ג של דוקסורוביצין ו -243 מ&quot;ג של hydrazide חומצה פלמיטית, ולהעביר בבקבוק תחתי עגול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 150 מ&quot;ל של מתנול נטול מים אל הבקבוק עם מזרק זכוכית. להוסיף 39 μl של חומצה trifluoroacetic (TFA) עם טפטפת. באמצעות בוחש מגנטי, מערבבים את תערובת התגובה במשך 18 שעות ב RT בחושך. הערה: הכמויות של חומרי תגובה וניתן לשנותם למעלה או למטה כדי להשיג כמויות שונות של DOX-PA. יחס המגיבים יש לשמור על אותן הפרופורציות. תגובות באמצעות כמויות DOX בטווח של 78 מ&quot;ג עד 1,170 מ&quot;ג יכולות להתבצע במעבדה לכימיה קבועה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טיהור של DOX-PA באמצעות טור ג&#39;ל סיליקה. 17 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את ממס תערובת התגובה עם מאייד סיבובי. להוסיף 3 גרם של סיליקה ג&#39;ל לאחר בנפח של התערובת מצטמצם כ -20 מ&quot;ל. המשך אידוי סיבובי להניב אבקות יבשות כדי לאפשר tהוא ספיחה של מוצרים על ג&#39;ל סיליקה. שמור את הדגימה תחת ואקום עבור 30 דקות נוספות לאחר האבקות היבשות נוצרות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ארוז 50 גרם של ג&#39;ל סיליקה לתוך עמוד באמצעות dichloromethane כממיס. בזהירות להוסיף מדגם סיליקה ג&#39;ל המכיל מוצר adsorbed לעמודה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Elute בעמודה בתערובת של dichloromethane מתנול, תוך הגדלת אחוז מתנול בהדרגה, ובכך להגדיל קוטביות ממס (טבלה 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אסוף שברים של eluent במבחנות (25 מ&quot;ל / צינור) ולעקוב אחר ההתקדמות על ידי כרומטוגרפיה בשכבה דקה (TLC). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים את כל שברים המכיל DOX-PA טהור ולהסיר הממס באמצעות המאייד רוטרי עד נוצרת אבקה יבשה. בהמשך לייבש את המוצר תחת N / ואקום O. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ניתוח של DOX-PA על ידי TLC. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותכים קטע ס&quot;מ 4 ס&quot;מ x 8 של צלחת TLC. פתרונות מדגם Spot 0.5 סנטימטרים מהחלק התחתון של הצלחת עם נימי תצפית TLC באמצעות נפגשוhanol כמו ממס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את צלחת TLC לתוך תא בפיתוח המכיל תערובת של dichloromethane מתנול (3/1, V / V). עומק ממס צריך להיות רק פחות מ -0.5 ס&quot;מ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את הצלחת מן החדר בפיתוח כשהחזית הממסה מגיעה חלק העליון של הצלחת. סמן את מיקומו של החזית ממס בעיפרון ולאפשר צלחת לייבוש. מניחים את צלחת TLC לתוך תא מכתים המכיל אדי יוד רווי כדי להמחיש דוגמאות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ניתוח של DOX-PA עם 1 H-מגנטית גרעינית תהודה ספקטרוסקופיה (1 H-NMR). 18 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ממיסים 15 מ&quot;ג של DOX-PA ב 1 מ&quot;ל של-D6 sulfoxide מתיל (DMSO) ולהעביר את המדגם לתוך צינור NMR. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס את צינור NMR לתוך המגנט של מכשיר NMR. מדוד את ספקטרום פרוטון, בחירת DMSO כממיס. הסר את צינור NMR מן המגנט. לנתח את תוצאת תמ&quot;ג 18. </li></ol></li></ol> 2. הכנת DOX-PA Micelles לפי שיטת סרט הדוחה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ממיסים DSPE-PEG (40 מ&quot;ג) ו DOX-PA (4 מ&quot;ג) עם 2 מ&quot;ל של מתנול בבקבוקון זכוכית 10 מ&quot;ל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את הממס האורגני תחת ואקום באמצעות מאייד רוטרי עד להיווצרות סרט דקה בבקבוקון. הערה: לחלופין, להתאדות הממסים האורגניים תחת גז אינרטי (למשל, ארגון או גז חנקן) כדי ליצור סרט ולשמור את הבקבוקון בתוך ואקום ייבוש להסיר ממס שיורים נוסף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העברת 2 מ&quot;ל של בופר פוספט של Dulbecco (pH 7.4, DPBS) כדי בקבוקון זכוכית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את הצנצנת באמבטיה קולי 3 דקות ב RT כדי ליצור מיצלות. הערה: כוח Ultrasonic משתנה בין דגמים שונים של אמבטיות קוליות. בחר יחידה שיכול לייצר חשמל קולי מספיק כדי לפזר את סרט סמים / פולימרים הדקים. הספק של באמבטיה קולית להשתמש בפרוטוקול זה הוא 110 W. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור מיצלות ב 4 ° C עבור אחסון לטווח קצר ו -20 מעלות צלזיוס במשך זמן רבאחסון -term. הערה: לחילופין, מיצלות יכול להיות גם מיובש בהקפאה ומשוחזר עם מים לפני השימוש. בדרך כלל, אין cryoprotectant או lyoprotectant דרוש ניסוח זה. </li></ol> אפיון 3. DOX-PA Micelles <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קביעת ריכוז DOX-PA ב מיצלות ויעילות אנקפסולציה סמים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ממיסים DOX-PA מסונתז השלבים הקודמים ב DMSO להכין פתרונות DOX-PA של חמישה ריכוזים שונים: 1 מיקרוגרם / מ&quot;ל, 5 מיקרוגרם / מ&quot;ל, 20 מיקרוגרם / מ&quot;ל, 50 מיקרוגרם / מ&quot;ל ​​ו -100 מיקרוגרם / מ&quot;ל. מדוד את ספיגת פתרונות DOX-PA עם ספקטרומטר UV-VIS ב 490 ננומטר. צור עקומת סטנדרט מבוסס על ריכוזי התרופה DOX-PA וקליטה המתאימים ב 490 ננומטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לדלל 25 μl של micelle טעון התרופה עם 500 μl של DMSO. מדוד את הספיגה ב 490 ננומטר עם ספקטרומטר UV-VIS. חישוב ריכוז תרופה עם עקומת הסטנדרט שנוצרה 3.1.1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חישוב יעיל אנקפסולציה באמצעות המשוואה הבאה: יעילות Encapsulation והתרופות (%) = (כמות הסמים מיצלות) / (כמות התרופה אינה במקור) × 100% </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אפיון של גודל חלקיקים עם פיזור אור דינאמי (DLS) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לדלל מיצלות עם DPBS (pH 7.4) לריכוז DSPE-PEG סופי של 1 מ&quot;ג / מ&quot;ל. לנתח מדגם 2 מיליליטר עם חלקיקים בגודל Analyzer לקבל מדד polydispersity הגודל ו- Z-ממוצע (PDI). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הערכת פעילות אנטי-סרטנית חוץ גופית הערה: השתמש בטכניקה סטרילית מתאימה ולהפעיל בתוך ארון בטיחות ביולוגית. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את תרבית תאים בינוניים מבקבוקון תרבית תאים (למשל, T25) המכיל תאי סרטן הערמונית האדם DU-145 ולשטוף את התאים עם 2 מ&quot;ל של DPBS (pH 7.4). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשאוב DPBS, להוסיף 1 מ&quot;ל של תמיסת טריפסין (0.25%), ו דגירה במשך 2 דקות ב 37 מעלות צלזיוס כדי לנתק את התאים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 10 מ &#39;l של תרבית תאים בינוניים (RPMI 1640 + 10% עוברית שור סרום + 1% לאנטיביוטיקה Antimycotic), כשרוב התאים מנותקים מהבקבוק. העברת תאי צינור צנטריפוגות צנטריפוגות 15 מיליליטר התאים XG ב 1000 למשך 5 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Re- להשעות את התא גלולה עם 5 מ&quot;ל של תרבית תאים בינוניים ולהסיר מדגם לספירת מספרים סלולריים עם hemocytometer. לדלל את התאים עם המדיום תרבית תאים לצפיפות של 50,000 תאים / מ&quot;ל. מוסיף את ההשעיות מדוללות תאים לתוך צלחת תרבית תאי 96-היטב (100 μl / טוב). דגירת תאי חממת תרבית תאים (37 מעלות צלזיוס, 5% CO 2) עבור 18 שעות כדי לאפשר התקשרות תא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לדלל sulfoxide דימתיל DOX פתרון (DMSO) ו DOX-PA פתרון DMSO עם תרבית תאים בינוניים להשיג ריכוזי התרופה סופי של 0.1 מיקרומטר, 0.5 מיקרומטר, 2 מיקרומטר, 5 מיקרומטר, ו -10 מיקרומטר, בהתאמה. שמור ריכוז DMSO סופי בכל הדגימות מעל ל -0.5%. לדלל micelle DOX-PA עם תרבית תאים בינוני להשיג שיתוף תרופה סופיncentrations של 0.1 מיקרומטר, 0.5 מיקרומטר, 2 מיקרומטר, 5 מיקרומטר, ו -10 מיקרומטר, בהתאמה. השתמש בינוני תרבית תאים הריק שליטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את צלחת תרבית תאי 96-גם מן החממה להחליף את תרבית תאים בינונית עם 100 μl של מדיום המכילים סוכני טיפול שונים מוכנים בשלב 3.3.5 (n = 4 עבור כל קבוצה). דגירת התאים בחממת תרבית תאים (37 מעלות צלזיוס, 5% CO 2) עבור hr 72 נוסף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשאוב בינונית ומוסיפים 100 μl של מדיום המכיל 0.5 מ&quot;ג / מ&quot;ל ​​של 3- (4,5-דימתיל-thiazol-2-י.ל.) ברומיד tetrazolium -2,5-diphenyl (MTT). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגירת התאים בחממת תרבית תאים עבור שעה 2 נוספת. מוציאים בזהירות את בינונית ומוסיפים 100 μl של DMSO להמיס את הגבישים formazan. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד ספיג עם ספקטרופוטומטר microplate באורך גל של 570 ננומטר אורך גל ייחוס של 670 ננומטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חשב את כדאיות התא באמצעות המשוואה הבאה: <strong&gt; כדאיות התא (%) = (מבחן / פקד) × 100% הערה: השווה את כדאיות התא בין קבוצות שונות באמצעות ניתוח חד סטרי השונות (ANOVA) מבחן סטטיסטי. חשב את 50 IC מבוסס על כדאיות התא לעומת נתוני ריכוז התרופה. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Hennenfent, K. L., Govindan, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+formulations+of+taxanes:+a+review.+Old+wine+in+a+new+bottle?.">Novel formulations of taxanes: a review. Old wine in a new bottle?.</a> ESMO. 17 (5), 735-749 (2006).</li><li>Paliwal, S. R., Paliwal, R., Agrawal, G. P., Vyas, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liposomal+nanomedicine+for+breast+cancer+therapy.">Liposomal nanomedicine for breast cancer therapy.</a> Nanomedicine. 6 (6), 1085-1100 (2011).</li><li>Mahapatro, A., Singh, D. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biodegradable+nanoparticles+are+excellent+vehicle+for+site+directed+in+vivo+delivery+of+drugs+and+vaccines.">Biodegradable nanoparticles are excellent vehicle for site directed in vivo delivery of drugs and vaccines.</a> J Nanobiotechnology. 9 (55), (2011).</li><li>Danquah, M., Li, F., Duke, C. B., Miller 3rd, ., D, D., Mahato, R. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micellar+delivery+of+bicalutamide+and+embelin+for+treating+prostate+cancer.">Micellar delivery of bicalutamide and embelin for treating prostate cancer.</a> Pharm Res. 26 (9), 2081-2092 (2009).</li><li>Li, F., Danquah, M., Mahato, R. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+characterization+of+amphiphilic+lipopolymers+for+micellar+drug+delivery.">Synthesis and characterization of amphiphilic lipopolymers for micellar drug delivery.</a> Biomacromolecules. 11 (10), 2610-2620 (2010).</li><li>Li, F., Danquah, M., Singh, S., Hao, W., Mahato, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Paclitaxel-+and+lapatinib-loaded+lipopolymer+micelles+overcome+multidrug+resistance+in+prostate+cancer.">Paclitaxel- and lapatinib-loaded lipopolymer micelles overcome multidrug resistance in prostate cancer.</a> Drug Deliv. and Transl. Res. 1 (6), 9 (2011).</li><li>Li, F., Lu, Y., Li, W., Miller, D. D., Mahato, R. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis,+formulation+and+in+vitro+evaluation+of+a+novel+microtubule+destabilizer,+SMART-100.">Synthesis, formulation and in vitro evaluation of a novel microtubule destabilizer, SMART-100.</a> J Control Release. 143 (1), 151-158 (2010).</li><li>Minko, T., Kopeckova, P., Pozharov, V., Kopecek, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=HPMA+copolymer+bound+adriamycin+overcomes+MDR1+gene+encoded+resistance+in+a+human+ovarian+carcinoma+cell+line.">HPMA copolymer bound adriamycin overcomes MDR1 gene encoded resistance in a human ovarian carcinoma cell line.</a> J Control Release. 54 (2), 223-233 (1998).</li><li>Rosenholm, J. M., Mamaeva, V., Sahlgren, C., Linden, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoparticles+in+targeted+cancer+therapy:+mesoporous+silica+nanoparticles+entering+preclinical+development+stage.">Nanoparticles in targeted cancer therapy: mesoporous silica nanoparticles entering preclinical development stage.</a> Nanomedicine. 7 (1), 111-120 (2012).</li><li>Kaur, I. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Issues+and+concerns+in+nanotech+product+development+and+its+commercialization.">Issues and concerns in nanotech product development and its commercialization.</a> J Control Release. 193, 51-62 (2014).</li><li>Jones, M., Leroux, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymeric+micelles+-+a+new+generation+of+colloidal+drug+carriers.">Polymeric micelles - a new generation of colloidal drug carriers.</a> Eur J Pharm Biopharm. 48 (2), 101-111 (1999).</li><li>Wang, H., Li, F., Du, C., Mahato, R. I., Huang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Doxorubicin+and+lapatinib+combination+nanomedicine+for+treating+resistant+breast+cancer.">Doxorubicin and lapatinib combination nanomedicine for treating resistant breast cancer.</a> Mol Pharm. 11 (8), 2600-2611 (2014).</li><li>Ma, P., Rahima Benhabbour, S., Feng, L., Mumper, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=2'-Behenoyl-paclitaxel+conjugate+containing+lipid+nanoparticles+for+the+treatment+of+metastatic+breast+cancer.">2'-Behenoyl-paclitaxel conjugate containing lipid nanoparticles for the treatment of metastatic breast cancer.</a> Cancer Lett. 334 (2), 253-262 (2013).</li><li>Lundberg, B. B., Risovic, V., Ramaswamy, M., Wasan, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+lipophilic+paclitaxel+derivative+incorporated+in+a+lipid+emulsion+for+parenteral+administration.">A lipophilic paclitaxel derivative incorporated in a lipid emulsion for parenteral administration.</a> J Control Release. 86 (1), 93-100 (2003).</li><li>Perche, F., Patel, N. R., Torchilin, V. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accumulation+and+toxicity+of+antibody-targeted+doxorubicin-loaded+PEG-PE+micelles+in+ovarian+cancer+cell+spheroid+model.">Accumulation and toxicity of antibody-targeted doxorubicin-loaded PEG-PE micelles in ovarian cancer cell spheroid model.</a> J Control Release. 164 (1), 95-102 (2012).</li><li>Gill, K. K., Kaddoumi, A., Nazzal, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mixed+micelles+of+PEG(2000)-DSPE+and+vitamin-E+TPGS+for+concurrent+delivery+of+paclitaxel+and+parthenolide:+enhanced+chemosenstization+and+antitumor+efficacy+against+non-small+cell+lung+cancer+(NSCLC)+cell+lines.">Mixed micelles of PEG(2000)-DSPE and vitamin-E TPGS for concurrent delivery of paclitaxel and parthenolide: enhanced chemosenstization and antitumor efficacy against non-small cell lung cancer (NSCLC) cell lines.</a> Eur J Pharm Sci. 46 (1-2), 67-71 (2012).</li><li>Still, W. C., Kahn, M., Mitra, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+Chromatographic+Technique+for+Preparative+Separations+with+Moderate+Resolution.">Rapid Chromatographic Technique for Preparative Separations with Moderate Resolution.</a> J. Org. Chem. 43 (14), 2923-2925 (1978).</li><li>Morton, L. A., Saludes, J. P., Yin, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Constant+pressure-controlled+extrusion+method+for+the+preparation+of+Nano-sized+lipid+vesicles.">Constant pressure-controlled extrusion method for the preparation of Nano-sized lipid vesicles.</a> J Vis Exp. (64), (2012).</li><li>Ulbrich, K., Etrych, T., Chytil, P., Jelinkova, M., Rihova, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=HPMA+copolymers+with+pH-controlled+release+of+doxorubicin:+in+vitro+cytotoxicity+and+in+vivo+antitumor+activity.">HPMA copolymers with pH-controlled release of doxorubicin: in vitro cytotoxicity and in vivo antitumor activity.</a> J Controlled Release. 87 (1-3), 33-47 (2003).</li><li>Patil, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+Delivery+of+Doxorubicin+via+pH-Controlled+Hydrazone+Linkage+Using+Multifunctional+Nano+Vehicle+Based+on+Poly(beta-L-Malic+Acid).">Cellular Delivery of Doxorubicin via pH-Controlled Hydrazone Linkage Using Multifunctional Nano Vehicle Based on Poly(beta-L-Malic Acid).</a> Int J Mol Sci. 13 (9), 11681-11693 (2012).</li><li>Hu, X., Liu, S., Huang, Y., Chen, X., Jing, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biodegradable+block+copolymer-doxorubicin+conjugates+via+different+linkages:+preparation,+characterization,+and+in+vitro+evaluation.">Biodegradable block copolymer-doxorubicin conjugates via different linkages: preparation, characterization, and in vitro evaluation.</a> Biomacromolecules. 11 (8), 2094-2102 (2010).</li><li>Huynh, L., Neale, C., Pomes, R., Allen, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computational+approaches+to+the+rational+design+of+nanoemulsions,+polymeric+micelles,+and+dendrimers+for+drug+delivery.">Computational approaches to the rational design of nanoemulsions, polymeric micelles, and dendrimers for drug delivery.</a> Nanomedicine. 8 (1), 20-36 (2012).</li><li>Shi, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+drug-specific+nanocarrier+design+for+efficient+anticancer+therapy.">A drug-specific nanocarrier design for efficient anticancer therapy.</a> Nat Commun. 6, 7449 (2015).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

בעבודה זו, אנו מתארים שיטת פיזור סרט מסובכת, מהירה לעריכת מיצלות. שיטה זו מנצלת את תכונות הרכבה עצמית של פולימר amphiphilic (למשל, DSPE-PEG) כדי ליצור מיצלות הליבה-פגז מובנה בסביבה מימית. יש שיטת הכנת micelle זו מספר יתרונות. 1. זה כרוך בתהליך ניסוח פשוט, אשר ימנע את השימוש של צעד...

כימותרפיה משמשת בדרך כלל לטיפול צורות שונות של סרטן. רוב, אם לא כל, תרופות כימותרפיות יש תופעות לוואי רעילות אשר עשוי להשתנות תנאים קלים לניהול, כגון בחילות ושלשולים, ליותר סכנת חיים בתנאים. מכיוון שרוב התרופות נגד הסרטן עלולות להיות רעילות, חשיפה הלא סלקטיבי של תרופות אלו רקמות בריאות בהכרח גורמת רעילה. לכן, יש צורך גדול עבור גישה טיפולית שיכול לספק תרופות באופן סלקטיבי לתוך תאים סרטניים. אתגר נוסף עם הממשל של תרופות נגד סרטן הוא מסיסות המים הירודה שלהם. בדרך כלל, סוכני solubilizing נדרשים לגבש גרוע תרופות אלו מסיסים. עם זאת, רוב סוכני solubilizing, כגון sulfoxide דימתיל (DMSO), Cremophor EL, ו polysorbate 80 (Tween 80) עלולים לגרום כבד רעיל בכליה, המוליזה, תגובות של רגישות יתר חריפת מחלות עצבים היקפיות. 1 לכן, ניסוחים בטוחים ביולוגיים נדרשים השימוש הקליני של ענייםתרופות נגד סרטן מסיסים ly. Nanocarriers מבטיח מערכות אספקת סמים עבור בהתמודדות עם האתגרים הנ&quot;ל. Nanocarriers אלה כוללים ליפוזומים, 2 חלקיקים, 3 מיצלות, 4-7 conjugates פולימר-סמים, 8 וחומרים אורגניים. 9 מוצרים ננו-רפואה אחדים (למשל, Doxil, Abraxane, ו Genexol) אושרו על ידי רשויות רגולטוריות לטיפול בחולי סרטן. 10 מיצלות פולימרית מבטיחה נושאות משלוח סמים בקנה מידת ננו, אשר שמשו בהצלחה עבור המשלוח של תרופות נגד סרטן. 4-7,11,12 מיצלות פולימריים אופייניים ערוכות פולימרי amphiphilic באמצעות תהליך הרכבה עצמית. מיצלות פולימריים המובנהיות-פגז הליבה כוללות פגז הידרופילי ליבה הידרופובי. הפגז הידרופילי יכול sterically לייצב מיצלות ולהאריך הפצתם בזרם הדם. ליבת הידרופובי יכול לתמצת ד הידרופובי ביעילותשטיחים. בגלל גודלו הקטן של מיצלות (בדרך כלל פחות מ 200 ננומטר) ומאפיינים ארוך מחזור, מיצלות פולימריים הם האמינו להשיג גידול מיקוד באמצעות חדירות משופרות ואפקטי שמירה (EPR) (גידול פסיבי מיקוד). יציבות טעינה ותרופות היא קריטית עבור גידול מיקוד היכולת של מיצלות. כדי לבצע מיקוד גידול אופטימלי, צריכה מיצלות דליפת תרופה מינימאלית לפני שהגיע לאזור הגידול, עדיין במהירות לשחרר את התרופה לאחר הזנת תאים סרטניים. בנוסף, יציבות ניסוח היא גם תנאים הכרחיים לפיתוח מוצר, כי יציבות ניסוח מקובעת את הכדאיות של פיתוח מוצר, כמו גם את חיי המדף של מוצרים שפותחו. לאחרונה, הרבה מאמץ נעשה כדי לשפר את הטעינה של תרופות לתוך ספקי משלוח. הגישה הפרו-סמי lipophilic היא אסטרטגיה אשר נחקרה לשפר טעינת סמים לתוך חלקיקי שומני תחליבים. 13,14 conjugation של ליפידים עם תרופות יכול לשפר lipophilicity שלהם באופן משמעותי ולשפר את טעינת ושימור במרכיבי lipophilic של nanocarriers. כאן אנו מתארים פרוטוקול להכנת מיצלות פרו-סמים טעונים דוקסורוביצין lipophilic. ראשית, הליך סינתזה עבור doxorubicin פרו-סמים lipophilic מתואר. לאחר מכן, פרוטוקול להפקת מיצלות עם שיטת דוחי סרט הוא הציג. שיטה זו שימש בהצלחה במחקרים קודמים שלנו. 5 DSPE-PEG נבחרה כחומר המוביל להכנת מיצלות כי זה שימש בהצלחה עבור משלוח הסמים micelle. 15,16 לבסוף, אנו מתארים מספר מבחני חוץ גופית להשתמש בהם כדי לאפיין micelle פורמולציות להעריך פעילות אנטי-סרטנית.

<table><tbody><tr><td>DSPE-PEG2K</td><td>Cordenpharm</td><td>LP-R4-039</td><td>&gt;95%</td></tr><tr><td>Doxorubicin</td><td>LC Laboratories</td><td>D-4000</td><td>&gt;99%</td></tr><tr><td>Palmitic Acid Hydrazide</td><td>TCI AMERICA&amp;nbsp;&amp;nbsp;</td><td>P000425G</td><td>&gt;98.0%</td></tr><tr><td>Methanol</td><td>ACROS Organics</td><td>610981000</td><td>Anhydrous</td></tr><tr><td>Methylene chloride&amp;nbsp;</td><td>FISHER&amp;nbsp;</td><td>D151-4</td><td>99.90%</td></tr><tr><td>Methyl sulfoxide-d&lt;sub&gt;6&lt;/sub&gt;</td><td>ACROS Organics</td><td>AC320760075</td><td>NMR solvent</td></tr><tr><td>Trifluoroacetic Acid&amp;nbsp;</td><td>ACROS Organics</td><td>AC293811000</td><td>99.50%</td></tr><tr><td>Silica Gel</td><td>FISHER&amp;nbsp;</td><td>L-7446</td><td>230-400 mesh</td></tr><tr><td>Baker Flex TLC Plates</td><td>FISHER&amp;nbsp;</td><td>NC9990129</td><td></td></tr><tr><td>DPBS</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D8537</td><td></td></tr><tr><td>DU 145&amp;nbsp; Prostate Cancer Cells</td><td>ATCC</td><td>HTB-81</td><td></td></tr><tr><td>MTT</td><td>ACROS Organics</td><td>158990050</td><td>98%</td></tr><tr><td>RPMI 1640 Medium</td><td>MEDIATECH INC&amp;nbsp;</td><td>10041CV</td><td></td></tr><tr><td>Antibiotic-Antimycotic&amp;nbsp;</td><td>LIFE TECHNOLOGIES&amp;nbsp;</td><td>15240062</td><td>100x stock solution</td></tr><tr><td>Fetal Bovine Serum</td><td>LIFE TECHNOLOGIES&amp;nbsp;</td><td>10437077</td><td></td></tr><tr><td>Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy</td><td>Varian, Inc</td><td></td><td>300 NMR&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>B&amp;uuml;chi R-3 Rotavapor</td><td>Buchi</td><td>1103022V1&amp;nbsp;</td><td>Rotary evaporator</td></tr><tr><td>Ultrasonic Bath</td><td>BRANSON ULTRASONICS CORPORATION&amp;nbsp;</td><td>CPX952318R</td><td></td></tr><tr><td>UV-VIS spectrometer Biomate 3</td><td>Thermo Spectronic</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Zetasizer Nano ZS90&amp;nbsp;</td><td>Malvern Instruments</td><td></td><td>Particle Size Analyer</td></tr><tr><td>Microplate Spectrophotometer&amp;nbsp;</td><td>Rio-Rad</td><td>Benchmark Plus&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Cell Culture Incubator</td><td>Napco</td><td>CO2 6000</td><td></td></tr><tr><td>Biological Safety Cabinet</td><td>Nuaire</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SigmaPlot&amp;nbsp;</td><td>Systat Software, Inc.</td><td></td><td>Analytical Software</td></tr><tr><td>96-Well Cell Culture Plate</td><td>Becton Dickinson</td><td>353072</td><td></td></tr><tr><td>Trypsin&amp;nbsp; 0.25%</td><td>Corning Cellgro</td><td>25-053-CI</td><td></td></tr></tbody></table>

preparation and characterization of lipophilic doxorubicin pro-drug micelles

Micelles have been successfully used for the delivery of anticancer drugs. Amphiphilic polymers form core-shell structured micelles in an aqueous environment through self-assembly. The hydrophobic core of micelles functions as a drug reservoir and encapsulates hydrophobic drugs. The hydrophilic shell prevents the aggregation of micelles and also prolongs their systemic circulation in vivo. In this protocol, we describe a method to synthesize a doxorubicin lipophilic pro-drug, doxorubicin-palmitic acid (DOX-PA), which will enhance drug loading into micelles. A pH-sensitive hydrazone linker was used to conjugate doxorubicin with the lipid, which facilitates the release of free doxorubicin inside cancer cells. Synthesized DOX-PA was purified with a silica gel column using dichloromethane/methanol as the eluent. Purified DOX-PA was analyzed with thin layer chromatography (TLC) and 1H-Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (1H-NMR). A film dispersion method was used to prepare DOX-PA loaded DSPE-PEG micelles. In addition, several methods for characterizing micelle formulations are described, including determination of DOX-PA concentration and encapsulation efficiency, measurement of particle size and distribution, and assessment of in vitro anticancer activities. This protocol provides useful information regarding the preparation and characterization of drug-loaded micelles and thus will facilitate the research and development of novel micelle-based cancer nanomedicines.

<html> איור 1 מציג את ערכת סינתזה של DOX-PA. DOX-PA היה מסונתז על ידי נטייה של חומצה פלמיטית עם דוקסורוביצין באמצעי קשר hydrazone pH רגיש. עודף קל של hydrazide חומצה פלמיטית שימש כדי להקל על השלמת התגובה. שיטת תגובה זו יש יעילות גבוהה מאוד ורק כמות קטנה של דוקסור...

Watch this Scientific Journal Video about Preparation and Characterization of Lipophilic Doxorubicin Pro-drug Micelles at JoVE.com

Preparation and Characterization of Lipophilic Doxorubicin Pro-drug Micelles

פרוטוקול עבור ההכנה והאפיון של סמי פרו דוקסורוביצין lipophilic טעון 1,2-distearoyl- SN -glycero-3-phosphoethanolamine- N - [אמינו (פוליאתילן גליקול) -2000] (DSPE-PEG) מיצלות מתוארת.

הכנה ואפיון של דוקסורוביצין lipophilic Micelles פרו-סמים

Micelles have been successfully used for the delivery of anticancer drugs. Amphiphilic polymers form core-shell structured micelles in an aqueous ...

preparation-characterization-lipophilic-doxorubicin-pro-drug

Research

JoVE Journal

Bioengineering

14.8K Views.  Hampton University.  פרוטוקול עבור ההכנה והאפיון של סמי פרו דוקסורוביצין lipophilic טעון 1,2-distearoyl- SN -glycero-3-phosphoethanolamine- N - [אמינו (פוליאתילן גליקול) -2000] (DSPE-PEG) מיצלות מתוארת. 

Video: Preparation and Characterization of Lipophilic Doxorubicin Pro-drug Micelles

A Facile and Efficient Approach for the Production of Reversible Disulfide Cross-linked Micelles

Nanomedicine is an emerging form of therapy that harnesses the unique properties of particles that are nanometers in scale for biomedical application. Improving drug delivery to maximize therapeutic outcomes and to reduce drug-associated side effects are some of the cornerstones of present-day nanomedicine. Nanoparticles in particular have found a wide application in cancer treatment. Nanoparticles that offer a high degree of flexibility in design, application, and production based on the tumor microenvironment are projected to be more effective with rapid translation into clinical practice. The polymeric micellar nano-carrier is a popular choice for drug delivery applications.
In this article, we describe a simple and effective protocol for synthesizing drug-loaded, disulfide cross-linked micelles based on the self-assembly of a well-defined amphiphilic linear-dendritic copolymer (telodendrimer, TD). TD is composed of polyethylene glycol (PEG) as the hydrophilic segment and a thiolated cholic acid cluster as the core-forming hydrophobic moiety attached stepwise to an amine-terminated PEG using solution-based peptide chemistry. Chemotherapy drugs, such as paclitaxel (PTX), can be loaded using a standard solvent evaporation method. The O2-mediated oxidation was previously utilized to form intra-micellar disulfide cross-links from free thiol groups on the TDs. However, the reaction was slow and not feasible for large-scale production. Recently, an H2O2-mediated oxidation method was explored as a more feasible and efficient approach, and it was 96 times faster than the previously reported method. Using this approach, 50 g of PTX-loaded, disulfide cross-linked nanoparticles have been successfully produced with narrow particle size distribution and high drug loading efficiency. The stability of the resulting micelle solution is analyzed using disrupting conditions such as co-incubation with a detergent, sodium dodecyl sulfate, with or without a reducing agent. The drug-loaded, disulfide cross-linked micelles demonstrated less hemolytic activity when compared to their non-cross-linked counterparts.

To deliver cancer drugs to tumor sites with high specificity and reduced side effects, new methods based on nanoparticles are required. Here, we describe disulfide cross-linked micelles that can be easily prepared by hydrogen peroxide-mediated oxidation and are able to dissociate efficiently under a reducing tumor environment to release payloads.

גישה קלילה ויעילה לייצור ההפיך דיסולפיד צולב Micelles

Nanomedicine is an emerging form of therapy that harnesses the unique properties of particles that are nanometers in scale for biomedical application. ...

Biochemistry

Sample Extraction and Simultaneous Chromatographic Quantitation of Doxorubicin and Mitomycin C Following Drug Combination Delivery in Nanoparticles to Tumor-bearing Mice

Combination chemotherapy is frequently used in the clinic for cancer treatment; however, associated adverse effects to normal tissue may limit its therapeutic benefit. Nanoparticle-based drug combination has been shown to mitigate the problems encountered by free drug combination therapy. Our previous studies have shown that the combination of two anticancer drugs, doxorubicin (DOX) and mitomycin C (MMC), produced a synergistic effect against both murine and human breast cancer cells in vitro. DOX and MMC co-loaded polymer-lipid hybrid nanoparticles (DMPLN) bypassed various efflux transporter pumps that confer multidrug resistance and demonstrated enhanced efficacy in breast tumor models. Compared to conventional solution forms, such superior efficacy of DMPLN was attributed to the synchronized pharmacokinetics of DOX and MMC and increased intracellular drug bioavailability within tumor cells enabled by the nanocarrier PLN. 
To evaluate the pharmacokinetics and bio-distribution of co-administered DOX and MMC in both free solution and nanoparticle forms, a simple and efficient multi-drug analysis method using reverse-phase high performance liquid chromatography (HPLC) was developed. In contrast to previously reported methods that analyzed DOX or MMC individually in the plasma, this new HPLC method is able to simultaneously quantitate DOX, MMC and a major cardio-toxic DOX metabolite, doxorubicinol (DOXol), in various biological matrices (e.g., whole blood, breast tumor, and heart). A dual fluorescent and ultraviolet absorbent probe 4-methylumbelliferone (4-MU) was used as an internal standard (I.S.) for one-step detection of multiple drug analysis with different detection wavelengths. This method was successfully applied to determine the concentrations of DOX and MMC delivered by both nanoparticle and solution approaches in whole blood and various tissues in an orthotopic breast tumor murine model. The analytical method presented is a useful tool for pre-clinical analysis of nanoparticle-based delivery of drug combinations.

This protocol describes an efficient and convenient analytical process of sample extraction and simultaneous determination of multiple drugs, doxorubicin (DOX), mitomycin C (MMC) and a cardio-toxic DOX metabolite, doxorubicinol (DOXol), in the biological samples from a preclinical breast tumor model treated with nanoparticle formulations of synergistic drug combination.

חילוץ מדגם, כימות כרומטוגרפי סימולטני של דוקסורוביצין, מיטומיצין C שלאחר משלוח סמים בשילוב של חלקיקים נושאות לעכברים

Combination chemotherapy is frequently used in the clinic for cancer treatment; however, associated adverse effects to normal tissue may limit its ...

Cancer Research

Preparation and Characterization of Individual and Multi-drug Loaded Physically Entrapped Polymeric Micelles

Amphiphilic block copolymers like polyethyleneglycol-block-polylactic acid (PEG-b-PLA) can self-assemble into micelles above their critical micellar concentration forming hydrophobic cores surrounded by hydrophilic shells in aqueous environments. The core of these micelles can be utilized to load hydrophobic, poorly water soluble drugs like docetaxel (DTX) and everolimus (EVR). Systematic characterization of the micelle structure and drug loading capabilities are important before in vitro and in vivo studies can be conducted. The goal of the protocol described herein is to provide the necessary characterization steps to achieve standardized micellar products. DTX and EVR have intrinsic solubilities of 1.9 and 9.6 &#181;g/ml respectively Preparation of these micelles can be achieved through solvent casting which increases the aqueous solubility of DTX and EVR to 1.86 and 1.85 mg/ml, respectively. Drug stability in micelles evaluated at room temperature over 48 hr indicates that 97% or more of the drugs are retained in solution. Micelle size was assessed using dynamic light scattering and indicated that the size of these micelles was below 50 nm and depended on the molecular weight of the polymer. Drug release from the micelles was assessed using dialysis under sink conditions at pH 7.4 at 37 oC over 48 hr. Curve fitting results indicate that drug release is driven by a first order process indicating that it is diffusion driven.

The goal of this protocol is to describe the preparation and characterization of physically entrapped, poorly water soluble drugs in micellar drug delivery systems composed of amphiphilic block copolymers.

הכנה ואפיון של פרט ורב-סמים נטענים בפח פיזי Micelles פולימרית

Amphiphilic block copolymers like polyethyleneglycol-block-polylactic acid (PEG-b-PLA) can self-assemble into micelles above their critical micellar ...

Chemistry

Facile Preparation of Internally Self-assembled Lipid Particles Stabilized by Carbon Nanotubes

We present a facile method to prepare nanostructured lipid particles stabilized by carbon nanotubes (CNTs). Single-walled (pristine) and multi-walled (functionalized) CNTs are used as stabilizers to produce Pickering type oil-in-water (O/W) emulsions. Lipids namely, Dimodan U and Phytantriol are used as emulsifiers, which in excess water self-assemble into the bicontinuous cubic Pn3m phase. This highly viscous phase is fragmented into smaller particles using a probe ultrasonicator in presence of conventional surfactant stabilizers or CNTs as done here. Initially, the CNTs (powder form) are dispersed in water followed by further ultrasonication with the molten lipid to form the final emulsion. During this process the CNTs get coated with lipid molecules, which in turn are presumed to surround the lipid droplets to form a particulate emulsion that is stable for months. The average size of CNT-stabilized nanostructured lipid particles is in the submicron range, which compares well with the particles stabilized using conventional surfactants. Small angle X-ray scattering data confirms the retention of the original Pn3m cubic phase in the CNT-stabilized lipid dispersions as compared to the pure lipid phase (bulk state). Blue shift and lowering of the intensities in characteristic G and G&#39; bands of CNTs observed in Raman spectroscopy characterize the interaction between CNT surface and lipid molecules. These results suggest that the interactions between the CNTs and lipids are responsible for their mutual stabilization in aqueous solutions. As the concentrations of CNTs employed for stabilization are very low and lipid molecules are able to functionalize the CNTs, the toxicity of CNTs is expected to be insignificant while their biocompatibility is greatly enhanced. Hence the present approach finds a great potential in various biomedical applications, for instance, for developing hybrid nanocarrier systems for the delivery of multiple functional molecules as in combination therapy or polytherapy.

We report on a smart application of carbon nanotubes for kinetic stabilization of lipid particles that contain self-assembled nanostructures in their cores. The preparation of lipid particles requires rather low concentrations of carbon nanotubes permitting their use in biomedical applications such as drug delivery.

הכנה קלילה של פנימית עצמית התאספו חלקיקים ליפידים מיוצב על ידי פחמן

We present a facile method to prepare nanostructured lipid particles stabilized by carbon nanotubes (CNTs). Single-walled (pristine) and multi-walled ...

Anionic Polymerization of an Amphiphilic Copolymer for Preparation of Block Copolymer Micelles Stabilized by &#960;-&#960; Stacking Interactions

In this study, an amphiphilic copolymer that includes a core-forming block with phenyl groups was synthesized by living anionic polymerization of phenyl glycidyl ether (PheGE) on methoxy-polyethylene glycol (mPEG-b-PPheGE). Characterization of the copolymer revealed a narrow molecular distribution (PDI &#60; 1.03) and confirmed the degree of polymerization of mPEG122-b-(PheGE)15. The critical micelle concentration of the copolymer was evaluated using an established fluorescence method with the aggregation behavior evaluated by dynamic light scattering and transmission electronic microscopy. The potential of the copolymer for use in drug delivery applications was evaluated in a preliminary manner including in vitro biocompatibility, loading and release of the hydrophobic anti-cancer drug doxorubicin (DOX). A stable micelle formulation of DOX was prepared with drug loading levels up to 14% (wt%), drug loading efficiencies &#62; 60% (w/w) and sustained release of drug over 4 days under physiologically relevant conditions (acidic and neutral pH, presence of albumin). The high drug loading level and sustained release is attributed to stabilizing &#960;-&#960; interactions between DOX and the core-forming block of the micelles.

The key steps of living anionic polymerization of phenyl glycidyl ether (PheGE) on methoxy-polyethylene glycol (mPEG-b-PPheGE) are described. The resulting block copolymer micelles (BCMs) were loaded with doxorubicin 14% (wt%) and sustained release of drug over 4 days under physiologically relevant conditions was obtained.

Anionic פילמור של קופולימר amphiphilic עבור הכנת Micelles קופולימר בלוק מיוצב על ידי אינטראקציות הנחת π-π

In this study, an amphiphilic copolymer that includes a core-forming block with phenyl groups was synthesized by living anionic polymerization of phenyl ...

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

Due to drug resistance and toxicity in healthy cells, use of doxorubicin (DOX) has been limited in clinical cancer therapy. This protocol describes the designing of poly(ethylenimine) grafted with polyethylene glycol (PEI-g-PEG) copolymer functionalized gold nanoparticles (AuNPs) with loaded aptamer (AS1411) and DOX through amide reactions. AS1411 is specifically bonded with targeted nucleolin receptors on cancer cells so that DOX targets cancer cells instead of healthy cells. First, PEG is carboxylated, then grafted to branched PEI to obtain a PEI-g-PEG copolymer, which is confirmed by 1H NMR analysis. Next, PEI-g-PEG copolymer coated gold nanoparticles (PEI-g-PEG@AuNPs) are synthesized, and DOX and AS1411 are covalently bonded to AuNPs gradually via amide reactions. The diameter of the prepared AS1411-g-DOX-g-PEI-g-PEG@AuNPs is ~39.9 nm, with a zeta potential of -29.3 mV, indicating that the nanoparticles are stable in water and cell medium. Cell cytotoxicity assays show that the newly designed DOX loaded AuNPs are able to kill cancer cells (A549). This synthesis demonstrates the delicate arrangement of PEI-g-PEG copolymers, aptamers, and DOX on AuNPs that are achieved by sequential amide reactions. Such aptamer-PEI-g-PEG functionalized AuNPs provide a promising platform for targeted drug delivery in cancer therapy.

In this protocol, doxorubicin-loaded AS1411-g-PEI-g-PEG modified gold nanoparticles are synthesized via three-step amide reactions. Then, doxorubicin is loaded and delivered to target cancer cells for cancer therapy.

סינתזה של Aptamer-PEI-g-PEG שונה חלקיקי זהב טעון עם וקסורוביצ'ין עבור משלוח תרופות ממוקדות

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

Phase Change Dimethyldioctadecylammonium-Shelled Microdroplets as a Promising Drug Delivery System: Results on 3D Spheroids of Mammalian Tumor Cells

Significant improvement of phase-change perfluorocarbon microdroplets (MDs) in the vast theranostic scenario passes through the optimization of the MDs composition with respect to synthesis efficiency, stability, and drug delivery capability. To this aim, decafluoropentane (DFP) MDs stabilized by a shell of dimethyldioctadecylammonium bromide (DDAB) cationic surfactant were designed. A high concentration of DDAB-MDs was readily obtained within a few seconds by pulsed high-power insonation, resulting in low polydisperse 1 &#181;m size droplets. Highly positive &#950;-potential, together with a long, saturated hydrocarbon chains of the DDAB shell, are key factors to stabilize the droplet and the drug cargo therein. The high affinity of the DDAB shell with cell plasma membrane allows for localized chemotherapeutics delivery by increasing the drug concentration at the tumor cell interface and boosting the uptake. This would turn DDAB-MDs into a relevant drug delivery tool exhibiting high antitumor activity at very low drug doses.
In this work, the efficacy of such an approach is shown to dramatically improve the effect of doxorubicin against 3D spheroids of mammalian tumor cells, MDA-MB-231. The use of&#160;three-dimensional (3D) cell cultures developed in the form of multicellular tumor spheroids (i.e., densely packed cells in a spherical shape) has numerous advantages compared to 2D cell cultures: in addition to have the potential to bridge the gap between conventional in vitro studies and animal testing, it will improve the ability to perform more predictive in vitro screening assays for preclinical drug development or evaluate the potential of off-label drugs and new co-targeting strategies.

Decafluoropentane microdroplets developed with a shell of dimethyldioctadecylammonium bromide exhibited an exceptional colloidal stability and an actractive biointerface. DDAB-MDs proved to be efficient drug reservoirs characterized by a high affinity to plasma membranes together with enhanced uptake and antitumor activity of Doxorubicin against human triple-negative breast cancer (MDA-MB-231) 3D model.

Significant improvement of phase-change perfluorocarbon microdroplets (MDs) in the vast theranostic scenario passes through the optimization of the MDs ...

Targeted Plasma Membrane Delivery of a Hydrophobic Cargo Encapsulated in a Liquid Crystal Nanoparticle Carrier

The controlled delivery of drug/imaging agents to cells is critical for the development of therapeutics and for the study of cellular signaling processes. Recently, nanoparticles (NPs) have shown significant promise in the development of such delivery systems. Here, a liquid crystal NP (LCNP)-based delivery system has been employed for the controlled delivery of a water-insoluble dye, 3,3&#8242;-dioctadecyloxacarbocyanine perchlorate (DiO), from within the NP core to the hydrophobic region of a plasma membrane bilayer. During the synthesis of the NPs, the dye was efficiently incorporated into the hydrophobic LCNP core, as confirmed by multiple spectroscopic analyses. Conjugation of a PEGylated cholesterol derivative to the NP surface (DiO-LCNP-PEG-Chol) enabled the binding of the dye-loaded NPs to the plasma membrane in HEK 293T/17 cells. Time-resolved laser scanning confocal microscopy and F&#246;rster resonance energy transfer (FRET) imaging confirmed the passive efflux of DiO from the LCNP core and its insertion into the plasma membrane bilayer. Finally, the delivery of DiO as a LCNP-PEG-Chol attenuated the cytotoxicity of DiO; the NP form of DiO exhibited ~30-40% less toxicity compared to DiOfree delivered from bulk solution. This approach demonstrates the utility of the LCNP platform as an efficient modality for the membrane-specific delivery and modulation of hydrophobic molecular cargos.

A liquid crystal nanoparticle (LCNP) nanocarrier is exploited as a vehicle for the controlled delivery of a hydrophobic cargo to the plasma membrane of living cells.

משלוח הממברנה ממוקד על Encapsulated מטענים הידרופובי בנושאת Nanoparticle קריסטל נוזלת

The controlled delivery of drug/imaging agents to cells is critical for the development of therapeutics and for the study of cellular signaling processes. ...

Preparation and Characterization of Nanoliposomes for the Entrapment of Bioactive Hydrophilic Globular Proteins

Liposome nanocapsules have been applied for many purposes in the pharmaceutical, cosmetic, and food industries. Attributes of liposomes include their biocompatibility, biodegradability, non-immunogenicity, non-toxicity, and ability to entrap both hydrophilic and hydrophobic compounds. The classical hydration of thin lipid films in an organic solvent is applied herein as a technique to encapsulate tarin, a plant lectin, in nanoliposomes. Nanoliposome size, stability, entrapment efficiency, and morphological characterization are described in detail. The nanoliposomes are prepared using 1,2-dioleoyl-sn-glycerol-3-phosphoethanolamine (DOPE), 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-[amino(polyethylene glycol)-2000] (ammonium salt; DSPE-MPEG 2000), and cholesterylhemisuccinate (CHEMS) as the main constituents. Lipids are first dissolved in chloroform to obtain a thin lipid film that is subsequently rehydrated in ammonium sulfate solution containing the protein to be entrapped and incubated overnight. Then, sonication and extrusion techniques are applied to generate nanosized unilamellar vesicles. The size and polydispersity index of the nanovesicles are determined by dynamic light scattering, while nanovesicle morphology is assessed by scanning electron microscopy. Entrapment efficiency is determined by the ratio of the amount of unencapsulated protein to original amount of initially loaded protein. Homogeneous liposomes are obtained with an average size of 155 nm and polydispersity index value of 0.168. A high entrapment efficiency of 83% is achieved.

This study describes classical hydration using the thin lipid film method for nanoliposome preparation followed by nanoparticle characterization. A 47 kDa-hydrophilic and globular protein, tarin, is successfully encapsulated as a strategy to improve stability, avoid fast clearance, and promote controlled release. The method can be adapted to hydrophobic molecules encapsulation.

הכנה ואפיון ננו-פוטזומים לצורך מלכודת הידרופיזיאליות של חלבונים ביולוגיים

Liposome nanocapsules have been applied for many purposes in the pharmaceutical, cosmetic, and food industries. Attributes of liposomes include their ...

Microfluidic Production of Lysolipid-Containing Temperature-Sensitive Liposomes

The presented protocol enables a high-throughput continuous preparation of low temperature-sensitive liposomes (LTSLs), which are capable of loading chemotherapeutic drugs, such as doxorubicin (DOX). To achieve this, an ethanolic lipid mixture and ammonium sulfate solution are injected into a staggered herringbone micromixer (SHM) microfluidic device. The solutions are rapidly mixed by the SHM, providing a homogeneous solvent environment for liposomes self-assembly. Collected liposomes are first annealed, then dialyzed to remove residual ethanol. An ammonium sulfate pH-gradient is established through buffer exchange of the external solution by using size exclusion chromatography. DOX is then remotely loaded into the liposomes with high encapsulation efficiency (&#62; 80%). The liposomes obtained are homogenous in size with Z-average diameter of 100 nm. They are capable of temperature-triggered burst release of encapsulated DOX in the presence of mild hyperthermia (42 &#176;C). Indocyanine green (ICG) can also be co-loaded into the liposomes for near-infrared laser-triggered DOX release. The microfluidic approach ensures high-throughput, reproducible and scalable preparation of LTSLs.

The protocol presents the optimized parameters for preparing thermosensitive liposomes using the staggered herringbone micromixer microfluidics device. This also allows co-encapsulation of doxorubicin and indocyanine green into the liposomes and the photothermal-triggered release of doxorubicin for controlled/triggered drug release.

הפקת מיקרופלואידים של Lysolipid המכילים טמפרטורה רגישה ליפוזומים

The presented protocol enables a high-throughput continuous preparation of low temperature-sensitive liposomes (LTSLs), which are capable of loading ...