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Method Article
* Questi autori hanno contribuito in egual misura
Questo lavoro presenta la preparazione di copolimeri a blocchi biocompatibili funzionalizzati di methionina (mBG) tramite il metodo RAFT (reversibile addometto-frammentazione a catena di trasferimento). Sono state studiate anche la capacità di complessire il DNA plasmide del mBG ottenuto e la loro efficienza di trasfezione. Il metodo RAFT è molto utile per polimerizzare i monomeri contenenti gruppi funzionali speciali.
La polimerizzazione reversibile della catena di addizione (RAFT) integra i vantaggi della polimerizzazione radicale e della polimerizzazione vivente. Questo lavoro presenta la preparazione di copolimeri a blocchi biocompatibili funzionalizzati di methionina tramite la polimerizzazione RAFT. In primo luogo, N,N-bis(2-idxyethyl)methacrylamide-b-N-(3-aminopropyl)methacrylamide (BNHEMA-b-APMA, BA) è stato sintetizzato tramite la polimerizzazione RAFT utilizzando 4,4'-azobis(4-cyanovaleric acid) (ACVA) come l'agente di incapacità e il dithiobenzoate (CTP) dell'acido a catena (CTP) come agente di trasferimento a catena. Successivamente, N,N-bis(2-hydroxyethyl)methacrylamide-b-N-(3-guanididinopropyl)methacrylamide (methionina innegio BNHEMA-b-GPMA, mBG) è stato preparato modificando i gruppi di ammine in APMA con methionina e guanidine Gruppi. Tre tipi di polimeri a blocchi, mBG1, mBG2 e mBG3, sono stati sintetizzati per il confronto. Una reazione ninhydrin è stata utilizzata per quantificare il contenuto di APMA; mBG1, mBG2 e mBG3 avevano rispettivamente il 21%, il 37% e il 52% di APMA. I risultati della cromatografia permeazione del gel (GPC) hanno mostrato che i copolimeri BA possiedono pesi molecolari di 16.200 (BA1), 20.900 (BA2) e 27.200 (BA3) g/mol. È stata studiata anche la capacità complessa del DNA plasmide (pDNA) dei portatori genici del copolimero del blocco ottenuto. I rapporti di carica (N/P) erano rispettivamente 8, 16 e 4 quando il pDNA era completamente complesso con mBG1, mBG2, mBG3. Quando il rapporto N/P dei polimes mBG/pDNA era superiore a 1, il potenziale di mBG era positivo. Con un rapporto N/P compreso tra 16 e 32, la dimensione media delle particelle dei poliplex mBG/pDNA era compresa tra 100-200 nm. Nel complesso, questo lavoro illustra un protocollo semplice e conveniente per la sintesi del vettore di copolimeri a blocchi.
Negli ultimi anni, la terapia genica è emersa per la somministrazione terapeutica di acidi nucleici come farmaci per trattare tutti i tipi di malattie1. Lo sviluppo di farmaci genici, tra cui DNA plasmide (pDNA) e piccolo RNA interferente (siRNA) si basa sulla stabilità e l'efficienza del sistema di somministrazione di farmaci (DDS)2. Tra tutti i DDS, i portatori di polimeri cationici hanno i vantaggi di una buona stabilità, bassa immunogenicità e facile preparazione e modifica, che danno ai vettori polimerici cationici ampie prospettive di applicazione3,4. Per le applicazioni pratiche in biomedicina, i ricercatori devono trovare un vettore di polimeri cationici con alta efficienza, bassa tossicità e buona capacità di targeting5. Tra tutti i portatori di polimeri, i copolimeri a blocchi sono uno dei sistemi di somministrazione di farmaci più utilizzati. I copolimeri a blocchi sono studiati intensamente per la loro proprietà di auto-assemblaggio e le capacità di formare micelle, microsfere e nanoparticelle nella somministrazione di farmaci5. I copolimeri a blocchi possono essere sintetizzati tramite polimerizzazione vivente o metodi chimici click.
Nel 1956, Szwarc ealtri. Da allora, sono state sviluppate più tecniche per sintetizzare polimeri utilizzando questo metodo; così, la polimerizzazione vivente è vista come una pietra miliare della scienza dei polimeri8. La polimerizzazione vivente può essere classificata in polimerizzazione anionica vivente, polimerizzazione cationica vivente e polimerizzazione radicale di disattivazione reversibile (RDRP)9. Le polimerizzazioni anionica/cationica viventi hanno una portata di applicazione limitata a causa delle loro rigide condizioni di reazione10. La polimerizzazione radicale controllata/vivente (CRP) ha condizioni di reazione mite, disposizione conveniente e buona resa ed è stata quindi un importante centro di ricerca negli ultimi anni11. Nella CRP, le catene di propagazione attiva sono reversibilmente passivate in quelle dorate per ridurre la concentrazione di radicali liberi ed evitare la reazione bimolecolare della propagazione dei radicali a catena. La polimerizzazione di addizione può continuare solo se le catene di propagazione dormienti inattive sono animate reversibilmente in radicali a catena. Essendo una delle forme più promettenti di polimerizzazione radicale vivente, la polimerizzazione reversibile della catena di addizione-frammentazione (RAFT) è un metodo applicabile ai polimeri a blocchi con peso molecolare controllato e struttura, peso molecolare ridotto distribuzione e il trasporto di gruppi funzionali12. La chiave per una polimerizzazione RAFT di successo è l'effetto degli agenti di trasferimento a catena, di solito dithioesters, che possiedono una costante di trasferimento a catena molto alta.
In questo documento, un metodo di polimerizzazione RAFT è stato progettato per preparare il polimero a blocchi BNHEMA-b-APMA, prendendo 4,4'-azobis (4-cyanovaleric acid) (ACVA) come agente di lancio della catena e 4-cianopentanoico dithiobenzoate (CTP) come agente di trasferimento a catena. La polimerizzazione RAFT è stata usata due volte per introdurre BNHEMA nei portatori di polimeri cationici. Successivamente, i gruppi di ammine nella catena APMA sono stati modificati con la methionina e il reagente di guanidinylation 1-amidinopyrazole idroclororuro. Facendo l'uso delle cariche positive del reagente di guanidinylation e della struttura scheletro di polimeri methacrilimide, l'efficienza di assorbimento cellulare dei portatori di polimeri a blocchi ottenuti è stata migliorata.
1. Sintesi del polimero BNHEMA (PBNHEMA)
2. Sintesi del polimero BNHEMA-b-APMA (BA)
3. Determinare la percentuale di talpa di APMA nel copolimero BA tramite il metodo ninhydrin
NOTA: La spettrofotometria viene utilizzata per determinare il contenuto degli amminoacidi multicomponente. Il principio è una reazione di colore di ninhydrin e aminoacidi dove l'assorbimento è correlata con il contenuto di aminoacidi in una certa misura13,14.
4. Sintesi di methionina innesto ba polimero (mBA)
5. Sintesi di guanidinata e mecredea coniugata BNHEMA-b-APMA polimero (mBG)
NOTA: sono stati sintetizzati tre diversi copolimeri mBA1, mBA2 e mBA3. Il polimero mBA3 viene utilizzato come esempio nei passaggi seguenti.
6. Preparazione e caratterizzazione dei polimeghi mBG/pDNA
7. Esperimento di ritardo elettroforetico di poliloro mBG/pDNA
NOTA: è stato condotto un esperimento di ritardo elettroforetico per determinare il rapporto di carica minimo.
8. Citotossicità dei polipi mBG/pDNA
9. Efficienza di trasfezione dei poliplex mBG/ GFP-pDNA
La BNHEMA è stata alimentata in base al grado oggettivo di polimerizzazione mostrato nella tabella 1; la procedura di sintesi di mBG è illustrata nella Figura 1. In primo luogo, l'omopolimero BNHEMA è stato preparato tramite il metodo di trasferimento a catena reversibile di aggiunta-frammentazione (RAFT) nel sistema della diossiae ad acqua, utilizzando il dithiobenzoate a cotonico acido cianopen come agente di trasferimento a catena. In secondo luogo, PBNHEMA è stato ut...
Questo studio ha introdotto una serie di portatori genici polimerici a blocchi BNHEMA-b-APMA. Questi polimeri a blocchi sono stati sintetizzati tramite il metodo di trasferimento reversibile della catena di aggiunta-frammentazione (RAFT). Il segmento idrofilo BNHEMA è stato introdotto per migliorare la solubilità. I gruppi di methionina e guanidina sono stati modificati per migliorare l'abilità di destinazione e l'efficienza della trasfezione5. Il contenuto della catena APMA è aumentato e la g...
Gli autori certificano che non vi è alcun conflitto di interessi con alcuna organizzazione finanziaria per quanto riguarda il materiale discusso in questo articolo.
Questa ricerca è stata sostenuta dal National Key Research and Development Program of China (N. 2016YFC0905900), National Natural Science Foundation of China (N. 81801827, 81872365), Basic Research Program of Jiangsu Province (Natural Science Foundation, No. BK20181086), e Jiangsu Cancer Hospital Scientific Research Fund (n. K201605).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1-hydroxybenzotriazole | Macklin Biochemical Co., Ltd,China | H810970 | ≥97.0% |
1,4-dioxane | Sinopharm chemical reagent Co., Ltd, China | 10008918 | AR |
1-amidinopyrazole Hydrochloride | Aladdin Co., Ltd., China | A107935 | 98% |
1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride | Aladdin Co., Ltd., China | E106172 | AR |
4,4’-azobis(4-cyanovaleric acid) | Aladdin Co., Ltd., China | A106307 | Analytical reagent (AR) |
4-cyano-4-(phenylcarbonothioylthio)pentanoic Acid | Aladdin Co., Ltd., China | C132316 | >97%(HPLC) |
Acetate | Sinopharm chemical reagent Co., Ltd, China | 81014818 | AR |
Acetone | Sinopharm chemical reagent Co., Ltd, China | 10000418 | AR |
Agarose | Aladdin Co., Ltd., China | A118881 | High resolution |
Ascorbic acid | Aladdin Co., Ltd., China | A103533 | AR |
DMSO | Aladdin Co., Ltd., China | D103272 | AR |
Ethylene glycol | Aladdin Co., Ltd., China | E103319 | AR |
N-(3-aminopropyl)methacrylamide hydrochloride | Aladdin Co., Ltd., China | N129096 | ≥98.0%(HPLC) |
N,N-bis(2-hydroxyethyl)methacrylamide | ZaiQi Bio-Tech Co.,Ltd, China | CF259748 | ≥98.0%(HPLC) |
Ninhydrin | Aladdin Co., Ltd., China | N105629 | AR |
PBS buffer | Aladdin Co., Ltd., China | P196986 | pH 7.4 |
Plasmid DNA | BIOGOT Co., Ltd, China | pDNA-EGFP | pDNA-EGFP |
Plasmid DNA | BIOGOT Co., Ltd, China | Pdna | pDNA |
Sodium carbonate decahydrate | Aladdin Co., Ltd., China | S112589 | AR |
Trimethylamine | Aladdin Co., Ltd., China | T103285 | AR |
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