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Method Article
このプロトコルは、光応答性プロドラッグ色素ナノアセンブリの作製および特性評価を記載する。光照射セットアップを含む、光トリガー分解によるナノ粒子からの薬物放出の方法論が明示的に説明されています。光照射後にナノ粒子から放出された薬物は、ヒト結腸直腸腫瘍細胞に対して優れた抗増殖効果を示した。
自己組織化は、ナノスケールのドラッグデリバリーシステムを構築するためのシンプルでありながら信頼性の高い方法です。光活性化可能なプロドラッグは、光照射によって調節された標的部位におけるナノキャリアからの制御可能な薬物放出を可能にする。このプロトコルでは、分子の自己組織 化を介して 光活性化可能なプロドラッグ色素ナノ粒子を作製するための簡単な方法が提示されています。プロドラッグ合成、ナノ粒子作製、ナノアセンブリの物理的特性評価、光切断の実証、および in vitro 細胞毒性検証の手順が詳細に説明されています。光分解可能なホウ素-ジピロメテン-クロラムブシル(BC)プロドラッグが最初に合成されました。BCと近赤外色素IR-783は、最適化された比率で自己組織化してナノ粒子(IR783/BC NP)になることができました。合成されたナノ粒子の平均サイズは87.22nm、表面電荷は-29.8mVであった。ナノ粒子は光照射時に分解し、透過型電子顕微鏡で観察することができました。BCの光切断は10分以内に完了し、クロラムブシルの回収効率は22%でした。ナノ粒子は、非照射ナノ粒子および照射された遊離BCプロドラッグと比較して、530nmで光照射下で増強された細胞毒性を示した。このプロトコルは、光応答性薬物送達システムの構築と評価のためのリファレンスを提供します。
化学療法は、細胞傷害性物質を使用して癌細胞を殺し、腫瘍の成長を阻害する一般的な癌治療です1。しかしながら、患者は、化学療法薬のオフターゲット吸収のために心毒性および肝毒性などの副作用に苦しむ可能性がある2、3、4。したがって、腫瘍における薬物放出/活性化の時空間制御による局所的な薬物送達は、正常組織における薬物曝露を最小限に抑えるために不可欠です。
プロドラッグは化学修飾された薬物であり、活性化時に罹患病変における作用を保持しながら、正常組織における毒性の低下を示す5,6。プロドラッグは、pH7,8、酵素9,10、超音波11,12、熱13、光14,15,1 6などのさまざまな刺激に反応し、病変に特異的に親薬物を放出します。それにもかかわらず、多くのプロドラッグは、溶解性の悪さ、誤った吸収速度、早期代謝破壊などの固有の欠点を示し、その開発を制限する可能性があります17。これに関連して、プロドラッグナノアセンブリの形成は、副作用の減少、in situ薬物放出、より良い保持、および治療とイメージングの組み合わせなどの利点を提供し、これらのナノアセンブリの大きな応用の可能性を示しています。ドキソルビシンプロドラッグナノスフェア、クルクミンプロドラッグミセル、およびカンプトテシンプロドラッグナノファイバーを含む多くのプロドラッグナノアセンブリが疾患治療のために開発されている18。
このプロトコルでは、高いプロドラッグ含量、良好な水分散性、長期安定性、および高感度応答能力を示すプロドラッグ色素ナノアセンブリの調製のための簡単な方法を提示します。IR783は、ナノアセンブリ19の安定化剤として働くことができる水溶性近赤外色素である。ナノアセンブリの他の成分は、2つの主な理由で設計されたプロドラッグであるホウ素-ジピロメテン-クロラムブシル(BODIPY-Cb、BC)です。クロラムブシル(Cb)は インビボで全身毒性を示すので、プロドラッグ形態はその毒性を低下させることができる20。BCプロドラッグは、疾患病変に向けられた530nmの光照射を使用して光切断することができ、Cbの局所放出を可能にします。一方、Cbは水性環境下で加水分解を起こしやすく、プロドラッグ形態21に変換することによって保護することができる。したがって、BCプロドラッグとIR-783色素との共集合は、安定かつ効果的な薬物送達ナノ系を形成することが期待された(図1A)。このプロドラッグ色素ナノアセンブリは、プロドラッグ分子の分散性と安定性を改善し、光制御可能な薬物送達への応用の可能性を示唆しています。BCプロドラッグの光切断により、ナノ粒子の分解と病変におけるCbの光制御放出が可能になります(補足図1)。
1. ホウ素-ジピロメテン-クロラムブシル(BC)プロドラッグの合成(図2)22
2. フラッシュ沈殿法によるIR783/BC NPの作製
時間 (分) | アセトニトリル(%) | 水(%) |
0 | 20 | 80 |
5 | 20 | 80 |
30 | 95 | 5 |
35 | 95 | 5 |
表1:BCプロドラッグおよびその光切断の定性的および定量的分析のためのHPLC法。許可を得て複製 25.著作権2022、ワイリー。
3. IR783/BC NPの特性評価
4. IR783/BC NPの光活性化
5. IR783/BC NPの光照射の有無による細胞毒性試験
IR783/BC NPは、フラッシュ沈殿法を用いて本研究で作製することに成功した。合成されたIR783/BC NPは紫色の溶液として提示され、IR783の水溶液は青色でした(図4A)。 図4Bに示すように、IR783/BC NPの平均サイズは約87.22nm、多分散指数(PDI)は0.089であり、狭いサイズ分布を示しています。IR783/NPの表面電荷は約-29.8mV(図4C)であり、これはI...
このプロトコルは、ナノ粒子形成のための簡単で便利なアプローチを提供するプロドラッグ色素ナノ粒子の作製のための簡単なフラッシュ沈殿法を概説します。この方法にはいくつかの重要なステップがあります。まず、合成、製造、および特性評価のすべてのステップで、マイクロチューブのような容器をホイルで覆い、環境光によるBCプロドラッグの不必要な光切断を回避する必要があ?...
PCT出願はNo.PCT/CN2021/081262に提出されています。
香港大学李嘉誠医学部中核施設からの支援に感謝します。ヒトHCT116細胞株を提供してくれた香港大学のChi-Ming Che教授に感謝します。この研究は、ミンワイラウ修復医療センターアソシエイトメンバープログラムと香港研究助成評議会(早期キャリアスキーム、第27115220号)の支援を受けました。
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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