Name: alternating magnetic field-responsive hybrid gelatin microgels for controlled drug release
Uploaded: 2016-02-13T15:00:00
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이 연구는 패리스 가족 혁신 상 및 MK에 NIH 1R01NR015674-01에 의해 지원되었다. 저자는 전자기 발생기 시스템뿐만 아니라 자신의 기술 자문을 제공하기 위해 호셉 Nayfach (Qteris, Inc의)에 감사드립니다. 저자는 또한 그녀의 기술적 인 조수에 대한 Huan의 연 (LCI 및 화학 물리학 협동 과정, 켄트 주립 대학) 감사합니다.

주 : 자계 응답 젤라틴 마이크로 겔의 제조 전체 공정은도 1a에 도시되어있다. 1. 준비 솔루션 및 현탁액 <ol><li> 인산염 완충 식염수 2 ㎖에 genipin 20mg을 용해시켜 가교 결합제 genipin 용액 (/ V 1 % w)을 준비 (1X PBS, pH를 7.4). 소용돌이 2 시간 동안 50 ℃의 물을 욕조에서 솔루션 및 장소는 완전히 솔루션을 용해한다. </li><li> (100)의 농도로 200 ㎖의 PBS로 (L64이라 <s...

<ol>
	<li>Langer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomaterials+in+drug+delivery+and+tissue+engineering:+one+laboratory's+experience.">Biomaterials in drug delivery and tissue engineering: one laboratory's experience.</a> Acc. Chem. Res. 33, 94-101 (2000).</li><li>Rivest, C. M., Morrison, D., Ni, B., Rubib, J., Yadav, V., Mahdavi, A., Karp, J., Khademhosseini, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microscale+hydrogels+for+medicine+and+biology:+synthesis,+characteristics+and+applications.">Microscale hydrogels for medicine and biology: synthesis, characteristics and applications.</a> J Mech Mater Struct. 2, 1103-1119 (2007).</li><li>Kawaguchi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermoresponsive+microhydrogels:+preparation,+properties+and+applications.">Thermoresponsive microhydrogels: preparation, properties and applications.</a> Polym. Int. 63, 925-932 (2014).</li><li>Vinogradov, S. 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H., 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=Magnetic+nanoparticle+targeted+hyperthermia+of+cutaneous+Staphylococcus+aureus+infection.">Magnetic nanoparticle targeted hyperthermia of cutaneous Staphylococcus aureus infection.</a> Ann Biomed Eng. 41, 598-609 (2013).</li><li>Ivkov, 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=Application+of+high+amplitude+alternating+magnetic+fields+for+heat+induction+of+nanoparticles+localized+in+cancer.">Application of high amplitude alternating magnetic fields for heat induction of nanoparticles localized in cancer.</a> Clin Cancer Res. 11, 7093s-7103s (2005).</li><li>Huang, S., Fu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Naturally+derived+materials-based+cell+and+drug+delivery+systems+in+skin+regeneration.">Naturally derived materials-based cell and drug delivery systems in skin regeneration.</a> J Control Release. 142, 149-159 (2010).</li><li>Malafaya, P. B., Silva, G. A., Reis, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Natural-origin+polymers+as+carriers+and+scaffolds+for+biomolecules+and+cell+delivery+in+tissue+engineering+applications.">Natural-origin polymers as carriers and scaffolds for biomolecules and cell delivery in tissue engineering applications.</a> Adv. Drug Deliv. Rev. 59, 207-233 (2007).</li><li>Shah, R., Kim, J., Agresti, J., Weitz, D., Chu, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+monodisperse+thermosensitive+microgels+and+gel+capsules+in+microfluidic+devices.">Fabrication of monodisperse thermosensitive microgels and gel capsules in microfluidic devices.</a> Soft Matter. 4, 2303-2309 (2008).</li><li>Hoare, T., 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=Magnetically+triggered+nanocomposite+membranes:+a+versatile+platform+for+triggered+drug+release.">Magnetically triggered nanocomposite membranes: a versatile platform for triggered drug release.</a> Nano letters. 11, 1395-1400 (2011).</li></ol>

여기에 설명 된 기술은 자기 열 트리거 약물 방출을위한 나노 입자 마이크로 겔 하이브리드의 사용에 대한 개념 증명을 보여줍니다. 이것은 물리적 genipin 의해 가교 마이크로 입체 젤라틴 네트워크 내 MNPS 및 P (CO NIPAM- -AAm) 쇄 포획함으로써 달성되었다. 자계 응답 플랫폼은 차례로 모델 약물 BSA의 방출을 촉발 원격인가 AMF에 응답하여 마이크로 겔 내에 열을 발생시키기에 충분했다. <p clas...

자극 - 반응 내인성 또는 외인성 자극 중 하나에 응답하여 엄격하게 제어 약물 전달을 가능하게 약물 전달 시스템 (예., 온도, pH는) 광범위하게 약물 전달을위한 스마트 소프트 장치의 새로운 유형으로 조사되었다. 마이크로 하이드로 널리들은 제어 및 지속 약물 방출 프로파일뿐만 아니라 가변 화학적 및 기계적 특성을 부여 1-3 것을 약물 전달 플랫폼으로 사용되어왔다. 특히, 마이크로 겔, 콜로이드 인해 외부 자극 및 최소 침습적 방법 (4)에 적합한 지방 조직 입성 그들의 빠른 응답을 약물 전달 비히클로서 많은 이점을 나타낸다. 폴리는 (N-이소 프로필) (pNIPAM) 또는 공중 합체는 널리 젤라틴, 키토산, 알긴산 산, 또는 히알루 론산을 포함하여 생분해 성 / 생체 적합성 고분자와 pNIPAM을 접목하여 열 반응 미크로 겔의 합성에 채택 된 5, 6, 여기서 하부 임계 용액 온도 (LCST)에서 pNIPAM의 상전이 특성은 약물 방출 (7)의 트리거로 사용될 수있다. 우리는 최근 폴리 혼입함으로써 생분해 젤라틴 계 열 응답 성 마이크로 겔의 제조를 증명 (N-isopropylacrylamide- 공동 - 아크릴 아미드) [P (NIPAM- CO -AAm) 입체 젤라틴 네트워크 (8) 내에서 소량 성분으로서 사슬. 젤라틴 / P (CO NIPAM- -AAm) 미크로 겔 긍정적 소 혈청 알부민 (BSA)의 방출을 상호 승온에 동조 deswelling을 나타냈다. 지난 몇 년 동안, 온 디맨드 방식의 9,10- 약물의 방출을 유발할 수 자기 반응 형 약물 전달 플랫폼을 개발하기위한 노력이 증가하고있다. 자기 반응 형 약물 전달 플랫폼의 합성에 대해 기본 원리는 초상 자성 나노 입자의 특성 (이용한다그들은 온도에 민감한 약물 방출을 유발 자기장 (AMF)을 교대로 고주파를받을 때 MNPS)는 열을 발생합니다. 따라서,이 시스템은 조직 깊숙이 타겟팅 할 수있는 미래의 임상 적용을위한 유망 비 침습 원격 제어 약물 방출을 가능 온열 치료 및 자기 공명 촬상 시스템 10-12과 결합 될 수있다. 이러한 플랫폼은 다음과 같습니다 : (1) MNPS / pNIPAM 하이브리드 마이크로 젤 입자 13-15 (2) 거시적 인 하이드로 겔 지지체는 고정 된 통합시키는 MNPS 16-18. pNIPAM 기반 마이크로 겔 플랫폼은 자기 열 자극에 미세하게 조정할 수있는 볼륨 상전이 응답 성을 보여 주었다. 그러나, 여전히 잠재적으로 생체 내 응용을 제한하는 셀 (19)에 세포 독성 수 제조 및 높은 함량 pNIPAM 중합체의 사용에 복잡하고 정교한 기술에 의존한다. 거시적 발판 상대를 전시LY 느린 외부 자극에 대한 반응과는 콜로이드 마이크로 겔에 비해 침습 수술 이식을 필요로한다. 유 중수 에멀젼은 서브 밀리미터 또는 마이크로 미터 크기의 겔 입자 (20)를 제조하는 표준 방법이었다. 에멀젼의 유수 계면에서, 마이크로 젤 입자들은 기계적인 전단력 물방울의 표면 에너지의 최소화로 구형을 형성한다. 이 방법은 간단한 제조 과정에서 구상 겔 수용액 방울 대량 생산이 가능하며 성공적으로 약물 전달 응용 21-23 젤라틴 기반 마이크로 겔의 제조를 위해 채택되었다. 여기서는 유 중수 유화 방법을 이용하여 약물 전달 애플리케이션 magnetothermally 응답 젤라틴 기반 마이크로 겔을 합성하는 용이​​ 한 방법을 제시한다. 이것은 물리적으로 통합 산화철 MNPS 및 P (NIPAM- 공동으로 달성되었다 -AAM) 공유 결합 자계 (AMF) 응용 시스템 교류 고주파와 함께, 천연 유래 genipin 가교제에 의해 가교 된 구면 마이크로 젤라틴 네트워크 내의 부성분으로서 체인.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="706">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Gelatin</td>
			<td style="width:204px;">Sigma-Aldrich, MO, USA</td>
			<td style="width:119px;">G2500</td>
			<td style="width:167px;">Gelatin type A, porcine skin</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">poly(N-isopropylacrylamide-co-acrylamide)&#160;</td>
			<td style="width:204px;">Sigma-Aldrich, MO, USA</td>
			<td>738727</td>
			<td>MW=20,000, LCST=34-38 oC</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Silicon oil</td>
			<td style="width:204px;">Sigma-Aldrich, MO, USA</td>
			<td>378372</td>
			<td>Viscosity 350 cSt</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Pluoronic L64</td>
			<td style="width:204px;">Sigma-Aldrich, MO, USA</td>
			<td style="width:119px;">435449</td>
			<td>100 ppm poly(ethylene glycol)-block-poly(propylene glycol)-block-poly(ethylene glycol)</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:216px;">genipin</td>
			<td style="width:204px;">TimTec LLC, DE, USA</td>
			<td>ST080860</td>
			<td>Mw = 226.23;&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Magnetic nanoparticles (MNPs)</td>
			<td style="width:204px;">Micromod Inc, Germany</td>
			<td>79-00-102</td>
			<td>nanomag-D-spio, 100 nm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">TR-BSA</td>
			<td style="width:204px;">Life Technologies, NY USA</td>
			<td>A23017</td>
			<td>Albumin from Bovine Serum (BSA), Texas Red conjugate</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

alternating magnetic field-responsive hybrid gelatin microgels for controlled drug release

엄격하게 제어, 온 디맨드 약물 전달을 가능하게 자기 응답 나노 / 마이크로 공학 생체 재료는 생물 의학 응용 프로그램에 대한 스마트 소프트 장치의 새로운 유형으로 개발되고있다. 자기 반응 형 약물 전달 시스템의 여러 개념 연구 또는 생체 임상 응용의 하나로 관내 증거를 통해 효능을 입증 하였지만, 임상에서의 사용이 여전히 불충분 한 생체 적합성 또는 생분해에 의해 제한된다. 또한, 기존 플랫폼의 대부분은 자신의 날조에 대한 정교한 기술에 의존하고 있습니다. 최근 물리적 입체 젤라틴 네트워크 내에서 소량 성분으로서, 폴리 (N-isopropylacrylamide- 공동 - 아크릴 아미드) 쇄 포획하여 생분해 젤라틴 계 열 응답 성 마이크로 겔의 제조를 증명했다. 본 연구에서는 자기 t 생분해 가능 약물 방출 플랫폼을 제조하기위한 용이 한 방법을 제시hermally 약물 방출을 유발. 이것은 교류 자계인가 시스템과 함께, 젤라틴 계 콜로이드 미크로 겔에서 초상 자성 산화철 나노 입자 및 열 응답 성 중합체를 도입함으로써 달성 하였다.

프로토콜이 정확하게 수행 될 때, 제조 된 미크로 겔은 20 μm의 범위에 5 ㎛의 사이 (도 1B와 C)이 직경 잘 특성화 구형 콜로이드 형태 산성을 나타내는 것이다. 형광 MNPS 또는 형광 BSA 중 하나는 MNPS이나 약물 (이 연구에서 BSA)이 제대로 마이크로 겔 (그림 1D) 내에서 캡슐화되는지 여부를 확인하는 데 사용할 수 있습니다. 제작 된 마이크로 겔은 안정?...

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Alternating Magnetic Field-Responsive Hybrid Gelatin Microgels for Controlled Drug Release

제어 약물 릴리스에 대한 자기장 응답 하이브리드 젤라틴 마이크로 겔을 교류

우리는 자기 열 감응성 인 생분해 젤라틴 계 약물 방출 플랫폼을 제조하기위한 용이 한 방법을 제시한다. 이것은 교류 자계인가 시스템과 함께, genipin 의해 가교 구상 젤라틴 마이크로 네트워크 내에서 초상 자성 산화철 나노 입자 및 폴리 (N-isopropylacrylamide- 공동 - 아크릴 아미드)를 도입함으로써 달성 하였다.

Magnetically-responsive nano/micro-engineered biomaterials that enable a tightly controlled, on-demand drug delivery have been developed as new types of ...

Research

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X-ray fluoroscopy-guided  endovascular procedures have several significant limitations, including  difficult catheter navigation and use of ionizing ...

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Magnetic-, Acoustic-, and Optical-Triple-Responsive Microbubbles for Magnetic Hyperthermia and Pothotothermal Combination Cancer Therapy

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The precision delivery of anti-cancer agents which aim for targeted and deep-penetrated delivery as well as a controlled release at the tumor site has ...