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Method Article
이 프로토콜은 광반응성 전구약물-염료 나노어셈블리의 제조 및 특성화를 설명합니다. 광 조사 설정을 포함하여 광 트리거 분해에 의한 나노 입자로부터의 약물 방출 방법론이 명시 적으로 설명된다. 광 조사 후 나노 입자로부터 방출 된 약물은 인간 대장 종양 세포에 우수한 항 증식 효과를 나타냈다.
자가 조립은 나노 규모의 약물 전달 시스템을 구축하기 위한 간단하면서도 신뢰할 수 있는 방법입니다. 광활성성 전구약물은 광 조사에 의해 조절된 표적 부위에서 나노운반체로부터 제어 가능한 약물 방출을 가능하게 합니다. 이 프로토콜에서, 분자 자기 조립을 통해 광 활성화 가능한 전구 약물-염료 나노 입자를 제조하는 용이한 방법이 제시된다. 전구약물 합성, 나노 입자 제조, 나노 어셈블리의 물리적 특성화, 광 절단 시연 및 시험관 내 세포 독성 검증에 대한 절차가 자세히 설명되어 있습니다. 광절단 가능한 붕소-디피로메텐-클로람부실(BC) 전구약물을 먼저 합성했습니다. BC와 근적외선 염료 인 IR-783은 최적화 된 비율로 나노 입자 (IR783 / BC NP)로 자체 조립 될 수 있습니다. 합성된 나노입자는 평균 크기가 87.22nm이고 표면 전하가 -29.8mV였습니다. 나노 입자는 광 조사시 분해되어 투과 전자 현미경으로 관찰 할 수 있습니다. BC의 광절단은 10분 이내에 완료되었으며 클로람부실의 경우 22%의 회수 효율이 있었습니다. 나노입자는 조사되지 않은 나노입자 및 조사된 유리 BC 전구약물과 비교하여 530 nm에서 광 조사 하에서 향상된 세포독성을 나타내었다. 이 프로토콜은 광반응성 약물 전달 시스템의 구축 및 평가를 위한 참조를 제공합니다.
화학요법은 세포독성제를 사용하여 암세포를 죽이고 종양 성장을 억제하는 일반적인 암 치료법이다1. 그러나, 환자는 화학요법 약물 2,3,4의 표적 이탈 흡수로 인한 심장 독성 및 간독성과 같은 부작용을 겪을 수 있다. 따라서 종양에서 약물 방출/활성화의 시공간적 제어를 통한 국소 약물 전달은 정상 조직에서 약물 노출을 최소화하는 데 필수적입니다.
전구약물은 정상 조직에서는 독성이 감소하는 동시에 활성화 시 병든 병변에서는 작용을 유지하는 화학적으로 변형된 약물이다 5,6. 전구약물은 pH7,8, 효소 9,10, 초음파 11,12, 열 13 및 빛14,15,1 6과 같은 다양한 자극에 반응할 수 있으며 병변에서 특이적으로 모 약물을 방출합니다. 그럼에도 불구하고, 많은 전구약물은 용해도 저하, 흡수율 부정확, 조기 대사 파괴와 같은 고유한 단점을 나타내어 발달을 제한할 수 있다17. 이러한 맥락에서, 전구 약물 나노 어셈블리의 형성은 부작용 감소, 현장 약물 방출, 더 나은 보유 및 치료 및 이미징의 조합과 같은 이점을 제공하여 이러한 나노 어셈블리에 대한 큰 응용 가능성을 나타냅니다. 독소루비신 전구약물 나노스피어, 커큐민 전구약물 미셀, 캄프토테신 전구약물 나노섬유 등 많은 전구약물 나노어셈블리가 질병 치료를 위해 개발되었다18.
이 프로토콜에서 우리는 높은 프로드러그 함량, 우수한 수분산성, 장기 안정성 및 민감한 반응 능력을 나타내는 프로드러그-염료 나노어셈블리를 제조하기 위한 간단한 방법을 제시합니다. IR783은 나노어셈블리(19)의 안정제 역할을 할 수 있는 수용성 근적외선 염료이다. 나노 어셈블리의 다른 구성 요소는 붕소-디피로메텐-클로람부실(BODIPY-Cb, BC)로, 두 가지 주요 이유로 설계된 전구약물입니다. 클로람부실(chlorambucil, Cb)은 생체 내에서 전신 독성을 나타내므로, 전구약물 형태는 독성을 감소시킬 수 있다20. BC 전구약물은 질병 병변을 겨냥한 530nm 광 조사를 사용하여 광분해되어 Cb의 국소 방출을 가능하게 합니다. 한편, Cb는 수성 환경에서 가수분해되기 쉽고, 이를 전구약물 형태21로 변형시킴으로써 보호될 수 있다. 따라서, BC 전구약물과 IR-783 염료의 공동조립은 안정적이고 효과적인 약물 전달 나노시스템을 형성할 것으로 예상되었다(도 1A). 이 전구약물-염료 나노어셈블리는 전구약물 분자의 분산성과 안정성을 향상시켜 광 제어 가능한 약물 전달에 적용할 수 있는 가능성을 시사합니다. BC 전구약물의 광절단은 나노입자의 분해 및 병변에서 Cb의 광 제어 방출을 가능하게 합니다(보충 그림 1).
1. 붕소-디피로메텐-클로람부실(BC) 전구약물의 합성(그림 2)22
2. 플래시 침전법에 의한 IR783/BC NP의 제조
시간(분) | 아세토니트릴(%) | 수분 (%) |
0 | 20 | 80 |
5 | 20 | 80 |
30 | 95 | 5 |
35 | 95 | 5 |
표 1: BC 전구약물 및 이의 광절단의 정성 및 정량 분석을 위한 HPLC 방법. 허락을 받아 복제25. 저작권 2022, 와일리.
3. IR783/BC NP의 특성화
4. IR783/BC NP의 광활성화
5. 빛 조사 유무에 관계없이 IR783/BC NP의 세포 독성 테스트
IR783/BC NP는 플래시 침전 방법을 사용하여 이 연구에서 성공적으로 제조되었습니다. 합성된 IR783/BC NP는 보라색 용액으로 표시되는 반면 IR783의 수용액은 파란색이었습니다(그림 4A). 그림 4B에서 볼 수 있듯이 IR783/BC NP는 다분산 지수(PDI)가 0.089인 약 87.22nm의 평균 크기를 나타내어 좁은 크기 분포를 보여줍니다. IR783/NP의 표면 전하는 약 -29.8mV(
이 프로토콜은 나노 입자 형성을 위한 간단하고 편리한 접근 방식을 제공하는 전구약물-염료 나노입자의 제조를 위한 손쉬운 플래시 침전 방법을 설명합니다. 이 방법에는 몇 가지 중요한 단계가 있습니다. 첫째, 합성, 제조 및 특성화의 모든 단계에서 마이크로튜브와 같은 용기는 환경광에 의한 BC 프로드러그의 불필요한 광절단을 방지하기 위해 호일로 덮어야 합니다. 또한, 플래시 침전 단계에?...
PCT 출원은 No.PCT/CN2021/081262에 제출되었습니다.
우리는 홍콩 대학교 Li Ka Shing 의과 대학 교수 핵심 시설의 도움을 인정합니다. 인간 HCT116 세포주를 제공한 홍콩 대학교의 Chi-Ming Che 교수에게 감사드립니다. 이 작업은 Ming Wai Lau Center for Reparative Medicine Associate Member Program과 홍콩 연구 보조금 위원회(Early Career Scheme, No. 27115220)의 지원을 받았습니다.
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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