Name: magnetic and thermal-sensitive poly(n-isopropylacrylamide)-based microgels for magnetically triggered controlled release
Uploaded: 2017-07-04T14:00:00
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この研究は、台湾の科学技術省（MOST 104-2221-E-131-010、MOST 105-2622-E-131-001-CC2）の財政的支援を受けており、部分的には原子・分子科学研究所、アカデミアシニカ。

1.表面改質された水分散性磁性ナノ粒子、Fe 3 O 4およびFe 3 O 4 -NH 2の合成<ol><li> FeCl 3 14.02g、FeCl 2・4H 2 O 8.6gおよび水250mLを500mLビーカーに加える。 </li><li>ロータとコントローラを接続して機械的に攪拌します。室温（RT）で30分間、300rpmで溶液を混合する。 </li><li>この溶液に25mLの水酸化アンモニウム（33％）を室温で添加し、30...

<ol>
	<li>Hennink, W. E., van Nostrum, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+crosslinking+methods+to+design+hydrogels.">Novel crosslinking methods to design hydrogels.</a> Adv Drug Deliv Rev. 64, 223-236 (2012).</li><li>Ma, L., Liu, M., Liu, H., Chen, J., Cui, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+cytotoxicity+and+drug+release+properties+of+pH-+and+temperature-sensitive+core-shell+hydrogel+microspheres.">In vitro cytotoxicity and drug release properties of pH- and temperature-sensitive core-shell hydrogel microspheres.</a> Int J Pharm. 385 (1-2), 86-91 (2010).</li><li>Dong, Y., 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=Incorporation+of+Gold+Nanoparticles+Within+Thermoresponsive+Microgel+Particles:+Effect+of+Crosslinking+Density.">Incorporation of Gold Nanoparticles Within Thermoresponsive Microgel Particles: Effect of Crosslinking Density.</a> J Nanosci Nanotechnol. 8 (12), 6283-6289 (2008).</li><li>Sun, G., Zhang, X. 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H., Metzger, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+analysis+of+thermogravimetric+traces.">A new analysis of thermogravimetric traces.</a> Analytical Chemistry. 35 (10), 1464-1468 (1963).</li><li>Smith, B. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Fourier transform infrared spectroscopy. , (1996).</li><li>Williams, D. B., Carter, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Transmission Electron Microscopy: A Textbook for Materials Science. , 3-17 (1996).</li><li>Xie, Y., Sougrat, R., Nunes, S. 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調製の最も重要なステップは、熱誘導エマルジョンによる磁性ミクロゲルの合成に関するプロトコールセクション2にある。 図2 （TEM画像）に示されるように、PNIPAAm（アミド基）、PEI（アミン基）、およびアミノ基の間の強いH結合に起因する物理的架橋のために、ミクロゲルの球状構造をRTで維持することができFe 3 O 4 -NH 2 （アミン基）である?...

ヒドロゲルは、溶解できないが水溶液1中で膨潤することができる三次元（3D）ポリマーネットワークである。ポリマーネットワークは、親水性ドメイン（ヒドロゲル構造を提供するために水和することができる）および架橋構造（ネットワークの崩壊を防止することができる）を有する。乳化重合、アニオン共重合、隣接するポリマー鎖の架橋、逆マイクロ乳化重合などのヒドロゲルの調製のための様々な方法が研究されている2 。構造的に安定なヒドロゲル1,3を得るために、物理的および化学的架橋をこれらの方法を通して導入する。化学的架橋は、通常、ポリマーの主鎖または側鎖を連結する架橋剤の関与を必要とする。化学的架橋と比較して、物理的架橋はfabrにとってより良い選択である<html>これらの薬剤はしばしば実用上有毒であるため、架橋剤を避けることによりヒドロゲルを調製することができる4 。イオン相互作用による架橋、結晶化、両親媒性ブロック間の結合またはポリマー鎖上でのグラフト化、水素結合4,5,6,7などの物理的架橋架橋ヒドロゲルを合成するためのいくつかのアプローチが研究されている。 様々な環境条件（ すなわち 、温度、pH、光、イオン強度および磁場）に応答して、立体配座的、化学的または物理的特性変化を起こすことができる刺激感受性ポリマーは、最近、制御放出システムのための潜在的プラットフォームとして注目されている、薬物送達、および抗癌療法8,9 、PNIPAAmは、親水性アミド基と疎水性イソプロピル基の両方を含有する熱感受性ポリマーであり、より低い臨界溶液温度を有する（LCST） 13 .アミド基と水分子との間の水素結合は、低温（LCST未満）での水溶液中でのPNIPAAmの分散性を提供し、ポリマー鎖間の水素結合は高温（LCSTより上）ポリマー鎖の疎水性及び親水性比を調整することにより、温度誘発自己組織化ヒドロゲルを調製するための多くの報告が公表されている（例えば、共重合、グラフト化、医薬品のための鎖修飾カルプラットフォーム14,15,16,17を含む。 鉄、コバルト、ニッケルなどの磁性材料も、過去数十年間、生化学用途に注目されています18 。それらの候補の中でも、酸化鉄は、その安定性および低毒性のために最も広く使用されている。ナノサイズの酸化鉄は、磁場に即座に反応し、超常磁性原子として振舞う。しかしながら、このような小さな粒子は容易に凝集する。これは表面エネルギーを減少させ、したがってそれらはそれらの分散性を失う。水分散性を改善するために、層を保護するためのグラフト化またはコーティングは、安定性のために個々の粒子を分離するだけでなく、反応部位19をさらに官能化するために一般に適用される。 ここでは、磁気PNIPAAmベースのマイクロゲルを制御放出系のための薬物担体として役立たせる。合成プロセスは、 図1に記載され、示されている。複雑な共重合および化学的架橋の代わりに、追加の界面活性剤または架橋剤を用いずにミクロゲルを得るために、PNIPAAmの新規な温度誘起エマルションとそれに続く物理的架橋を用いた。これにより、合成が単純化され、望ましくない毒性が防止された。そのような簡単な調製プロトコルの中で、合成されたままのミクロゲルは、磁性酸化鉄ナノ粒子および疎水性抗癌剤クルクミンの両方に水分散性を提供した。 FT-IR、TEMおよびイメージングは​​、分散および封入の証拠を提供した。埋め込まれたFe 3 O 4 -NH 2のために、磁性ミクロゲルは、HFMFの制御放出のためのマイクロデバイスとして役立つ可能性を示した。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="773">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:311px;">Poly(N-isopropylacrylamide)</td>
			<td style="width:139px;">Polyscience, Inc</td>
			<td style="width:119px;">21458-10</td>
			<td style="width:205px;">Mw~40000</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">(3-aminopropyl)trimethoxysilane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>440140</td>
			<td>&#62; 99 %</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Iron(II) chloride tetrahydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>44939</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Iron(III) chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>157740</td>
			<td>97%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Curcumin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>00280590</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ammonia hydroxide</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>A/3240/PB15</td>
			<td>35%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Phosphate Buffered Saline</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>806552</td>
			<td>pH 7.4, liquid, sterile-filtered</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Polyethylenimine (PEI)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P3143</td>
			<td>50 % (w/v) in water</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">High-frequency magnetic field (HFMF)</td>
			<td>Lantech Industrial Co., Ltd.,Taiwan</td>
			<td>LT-15-80</td>
			<td>15 kV, 50&#8211;100 kHz</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ultraviolet-Visible Spectrophotometry</td>
			<td>Thermo Scientific Co.</td>
			<td>Genesys</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Transmission electron microscopy (TEM)</td>
			<td>JEM-2100</td>
			<td>JEOL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR)</td>
			<td>PerkinElmer</td>
			<td>Spectrum 100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Thermogravimetric analyzer</td>
			<td>PerkinElmer</td>
			<td>Pyris 1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ultrasonic cell disruptor</td>
			<td>Hielscher Ultrasonics</td>
			<td>UP50H</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

magnetic and thermal-sensitive poly(n-isopropylacrylamide)-based microgels for magnetically triggered controlled release

カプセル封入抗癌剤クルクミン（Cur）を有する磁気的および熱的に敏感なポリ（ N-イソプロピルアクリルアミド ）（PNIPAAm）/ Fe 3 O 4 -NH 2ミクロゲルを設計し、磁気誘発放出のために製造した。 PNIPAAm、ポリエチレンイミン（PEI）およびFe 3 O 4 -NH 2磁性ナノ粒子を混合することによる物理的架橋の後に、温度誘導エマルジョンを介して球状構造を有するPNIPAAmベースの磁性ミクロゲルを製造した。それらの分散性のために、Fe 3 O 4 -NH 2ナノ粒子はポリマーマトリックスの内部に埋め込まれた。 Fe 3 O 4 -NH 2およびPEI表面上に露出したアミン基は、PNIPAAmのアミド基と物理的に架橋することによって球状構造を支持した。疎水性抗癌剤クルクミンは、マイクロゲルへのカプセル化後に水中に分散させることができる。ミクロゲルを特徴付けした透過型電子顕微鏡（TEM）、フーリエ変換赤外分光法（FT-IR）、およびUV-Visスペクトル分析によって測定した。さらに、外部からの高周波磁界（HFMF）下で磁気的に誘発された放出を研究した。磁気誘導加熱（温熱療法）効果のために、HFMFをマイクロゲルに適用した後に、クルクミンの有意な「バースト放出」が観察された。この原稿では、Cur-PNIPAAm / Fe 3 O 4 -NH 2カプセル化クルクミンの磁気誘発制御放出が記載されており、これは腫瘍治療に潜在的に適用することができる。

PNIPAAm / PEI / Fe 3 O 4 -NH 2ミクロゲルの合成の概略図を図1に示す。 TGAを適用して、ミクロゲル全体に対する有機化合物の相対組成を推定した。有機化合物PNIPAAmのみを燃焼させることができるので、PNIPAAmとFe 3 O 4 （またはFe 3 O 4 -NH 2 ）の相対組成が決定され、 表1に示さ...

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Magnetic and Thermal-sensitive PolyN-isopropylacrylamide-based Microgels for Magnetically Triggered Controlled Release

この原稿では、化学反応を伴わない温度誘導エマルジョンによる磁気感熱性ミクロゲルの調製について説明します。これらの感受性ミクロゲルは、磁気的および熱的に誘発される薬物放出における潜在的な使用のためにポリ（ N-イソプロピルアクリルアミド ）（PNIPAAm）、ポリエチレンイミン（PEI）およびFe 3 O 4 -NH 2ナノ粒子を混合することによって合成された。

磁気および感熱性ポリ（<em&gt; N</em&gt; - イソプロピルアクリルアミド）ベースのミクロゲル

Magnetically and thermally sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm)/Fe3O4-NH2 microgels with the encapsulated anti-cancer drug curcumin (Cur) were ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Magnetic and Thermal-sensitive Poly(N-isopropylacrylamide)-based Microgels for Magnetically Triggered Controlled Release

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