Name: flash nanoprecipitation for the encapsulation of hydrophobic and hydrophilic compounds in polymeric nanoparticles
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00
Duration: 10 min 12 s
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这项工作得到了 optimeos 生命科学、国家科学基金会 (cbet 16058166年)、比尔和梅林达·盖茨基金会 (bmgf, opp1150755) 和国家科学基金会研究生研究研究金 (dge-1656666) 资助的资助。K. D. R。

1. 用 cij 混合器包聚聚合物 np 中疏水化合物的封装
<ol><li>准备和清洁设备。<ol>
<li>采购并验证 cij 混频器。 注: 有关施工指南, 请参阅补充信息第1节。cad 文件也可作为补充信息使用。</li>
		<li>每次使用前, 请确保 cij 搅拌机上的所有配件都是舒适的, 出口管材不会弯曲或挤压。</li>
		<li>在通风罩中, 将含有 2-3 ml 溶剂的5毫升 luer 锁注射器连接到每个入口适配器上。选择一种溶剂 (例如丙酮) 来清洁混合器中最近使用的任何化合物。 注: 典型的选择是丙酮或四氢呋喃 (thf)。只使用聚丙烯注射器, 以避免溶剂兼容性问题, 如浸出。请勿使用带有橡胶 o 形圈密封柱塞的注射器。</li>
		<li>将 cij 组装设置在废容器上。 注意: 一个烧瓶与一个小的开放比 cij 身体工作得很好, 因为这支持混频器, 并允许轻松操作注射器。</li>
		<li>在几秒钟内, 将注射器柱塞稳步按下, 通过混合室清空内装物。取出注射器。 注意: 注射器可以保留并重复使用, 以便在 fnp 运行之间进行多轮清洗。</li>
		<li>使用 n2 流擦干 cij 混合器内部。n 2线末端的男性 luer 适配器是有效的。 注意: 如果清洁溶剂不挥发 (例如dmso), 请重复步骤 1.1.3-1.1.5 与丙酮或 thf, 然后再继续步骤1.1.6。去除残留溶剂是运行到运行的一致性的关键。</li>
	</ol></li>
	<li>在目标成分处制备溶剂和抗溶剂流。<ol>
<li>将疏水化合物 (即维生素 e) 溶解在不稳定的 thf 中, 以 10 mgml 的速度完成所需的 fnp 运行次数。每次运行准备的时间略高于所需的数量。 注意: 其他溶剂可在这些步骤中使用, 但须遵守 "讨论" 部分中的限制。如果使用 thf, 则建议使用无稳定剂溶剂, 因为丁基羟基甲苯具有较低的水溶解度。请注意避免过氧化物积聚 (包括过氧化物测试), 并注意低水平的过氧化物可能会干扰某些 np 应用 (例如染料漂白)。</li>
		<li>将维生素 e 溶液混合在涡流搅拌机上, 直到溶解。 注意: 对于某些化合物, 1-2分钟的浴超声可能有助于产生溶解的溶液。重要的是所有 np 成分都是分子溶解的。</li>
		<li>在与步骤1.2.1 约相同的 10 mgmml 体积下, 将 thf 中的嵌段共聚物稳定剂 (即聚 (苯乙烯)-b-聚 (乙二醇)、ps1.6k-b-peg 5k)溶解在 10 mgml 中形成聚合物溶液. 注: 可使用其他溶剂, 但须遵守 "讨论" 部分中详述的约束。</li>
		<li>将聚合物溶液与涡旋混合器混合, 直到溶解。如有必要, 将溶液放置在超声浴中 1-2分钟, 以帮助固体溶解。 注意: 聚合物不能为胶束形式。动态光散射 (dls) 可以是确定新的流组合是否符合此标准的有用工具。</li>
		<li>通过先将维生素 e 溶液的0.25 毫升输送到 1.5 ml 离心管中, 创建含有 5 mg\ ml 维生素 e 和稳定剂 (50% 维生素 e 负载) 的溶剂输入流。然后将0.25 毫升的聚合物溶液放入同一管中。 注意: 对于不同的注射器尺寸, 每次运行大于 0.5 ml 的卷是可行的。在10毫升以上的输入体积, 使用注射器泵是可行的。</li>
		<li>在涡流混合器上混合良好, (可选择), 离心管在 1000 x g 为 5-10 s, 以恢复任何液体粘在瓶盖, 这提高了 cij 运行之间的重现性。</li>
		<li>将0.525 毫升的去离子水输送到第二 1.5 ml 离心管中, 作为抗溶剂流。 注: 最好有多余的抗溶剂, 这可以确保溶剂流永远不会进入混合室没有抗溶剂存在。在溶剂-溶剂-溶剂混合物中的盐溶解度不受限制的情况下, 可以使用缓冲水系。</li>
		<li>将4毫升的去离子水放入20毫升闪烁小瓶或其他合适的容器中作为淬火浴。在小瓶中放置一个小的磁搅拌杆。 注: 淬火浴通过将最终溶剂含量降低到 10%的 15,17, 从而降低了奥斯特瓦尔德的成熟。此卷可以进行调整以解决过程约束, 并且可以使用输入流卷直接缩放。</li>
	</ol></li>
	<li>利用 cij 混频器生产 np。<ol>
<li>将打开的淬火浴瓶放置在清洗后的 cij 搅拌机下方的搅拌板上的烟罩中。一个实用的配置使用一个50毫升的试管架块, 以支持 cij 搅拌机与小瓶下面和出口管定向到小瓶。有关方向, 请参见图 1 a。</li>
		<li>开始搅拌淬火浴通过磁搅拌棒在75% 左右的最大速度。</li>
		<li>使用装有钝尖针的1毫升聚丙烯注射器, 从抗溶剂管中提取全部体积。 注意: 请勿使用含有橡胶 o 形圈密封件的注射器, 以避免兼容性问题。对于较大的入口容量, 请使用适当大小的 luer 锁管注射器。注射器出口必须以注射器轴为中心, 否则在抑郁期间会不稳定。</li>
		<li>小心地取出注射器上的所有气泡, 取出钝尖针, 放入锐器容器中。</li>
		<li>将柱塞的柱塞, 使流只是到注射器的开口。将注射器连接到 cij 入口的一个配件上。</li>
		<li>重复溶剂溶液 1.3.3-1.3.5 步骤。</li>
		<li>根据个人喜好, 将手的球、手掌或每个拇指放在柱塞的顶部, 从而快速、平稳、均匀地按压注射器。在淬火浴瓶中收集废水。 注意: 0.5 ml 输入应在不到0.5秒的时间内抑制。</li>
		<li>把 cij 搅拌机放在一边,注射器还贴着.取下搅拌棒并盖上小瓶, 小瓶现在包含具有核壳颗粒结构的 np 分散体 (图 1c)。</li>
		<li>将搅拌机放在废物溶液容器上, 然后取出注射器。然后, 保持的体积 (约0.25 毫升) 将排出。在下一次 fnp 试验之前, 处理使用过的注射器并重复清洗步骤1.1。 注意: 不要让滞留量清空到包含 nps 的小瓶中, 因为这会对样品的均匀性产生负面影响。</li>
	</ol></li>
	<li>对 np 分散进行分析和后处理。<ol>
<li>为了使用 dls 表征 np 尺寸, 将 np 分散器的移液器100μl 插入塑料立方体, 并添加900μl 的淬火槽槽溶剂 (例如,水)。 注意: 较小的卷可用于小批量集杯。10倍稀释通常就足够了。</li>
		<li>通过上下移液或轻微晃动, 很好地混合。按照特定于仪器的说明分析示例。 注: 可根据需要进行 zeta 电位分析或电子显微镜等替代表征技术。np 色散可以根据应用程序的要求进行进一步处理, 并在讨论部分进行审查。</li>
	</ol></li>
</ol>2. 用 cij 混合器封装倒置 nps 中的亲水化合物
<ol><li>在烟罩中制备溶剂、抗溶剂和淬火溶液。<ol>
<li>完成步骤1.1 中描述的清洁和准备过程, 使用 dmso 作为清洁溶剂, 并在步骤中坚持说明1.1.6 完成使用 thf 的第二次冲洗。</li>
		<li>在 dmso 中以 10 mg/的体积将亲水性化合物 (即麦芽糊精 (md) 与葡萄糖当量 (de) 4-7、平均分子量 = 3 275 g/mol、"3k md") 溶解在10mgml 中, 以完成所需数量的 fp 运行。 注: 可使用其他溶剂, 但须遵守 "讨论" 部分中概述的限制。</li>
		<li>将麦芽糊精溶液与涡旋混合器混合, 直到溶解。如有必要, 将溶液放置在超声浴中 1-2分钟, 以帮助固体溶解。</li>
		<li>在 thf 中创建一个嵌段共聚物稳定剂 (即聚 (苯乙烯)-b-聚 (丙烯酸), ps5k-b-paa 4.8k)库存溶液, 其体积与步骤2.1.2 约相同, 以形成聚合物溶液. 注: 可使用其他溶剂和稳定剂浓度。dmso 可以很容易地用作溶剂, 代替 thf。</li>
		<li>将聚合物溶液与涡旋混合器混合, 直到溶解。如有必要, 将溶液放置在超声浴中 1-2分钟, 以帮助固体溶解。 注意: 聚合物输入不能为胶束形式。dls 可用于确定新的流组合是否符合此条件。</li>
		<li>在 1.5 ml 离心管中依次结合以下各项, 制备溶剂流输入 (0.5 ml): 3k mL 溶液 0.250 ml, 聚合物溶液 0.250 ml, 去离子水 0.250 ml。 注: 该河流的含水量对 np 尺寸和多分散性有很大影响。一般情况下, 最好在 2.5-10 vol%范围 20下运行。该范围高端的值可能有助于大分子量化合物的封装。</li>
		<li>在涡流混合器上混合5-10。</li>
		<li>或者, 将管以 1000 x g 的速度离心 5-10, 以回收粘附在瓶盖上的任何液体, 从而提高 cij 运行之间的重现性。</li>
		<li>在 25.0 mg/ml 的情况下, 在甲醇中制备氯化钙 (ccl2) 的交联剂溶液。 注意: 交联剂将以1:1 电荷比添加到 paa 块中的酸基团。如果使用不同的交联剂, 或者使用不同的 paa 块大小或聚合物浓度, 则相应地调整浓度20、21。</li>
		<li>通过将 0.5 ml 的氯仿和0.05 毫升的交联剂溶液 (共0.55 毫升) 输送到微离心管中, 制备抗溶剂流。 注: 其他可接受的抗溶剂由块状共聚物的选择决定, 通常包括二氯甲烷或丙酮。用额外的 np 分散体来增加交联剂, 使其加入淬火浴, 从而形成交联 20.</li>
		<li>在涡流混合器上混合5-10。</li>
		<li>或者, 将管以 1000 x g 的速度离心 5-10, 以回收粘附在瓶盖上的任何液体, 从而提高 cij 运行之间的重现性。</li>
		<li>在20毫升闪烁小瓶中加入4毫升的抗溶剂 (即氯仿), 形成淬火浴。在小瓶中放置一个小的磁搅拌杆。 注意: 此卷可以进行调整, 以解决过程约束。</li>
	</ol>
</li>
	<li>完成步骤1.3 中所述的 np 形成协议。</li>
	<li>对 np 分散进行分析和后处理。<ol>
<li>为了用 dls 表征 np 尺寸, 将 np 分散器的移液器100μl 放入玻璃杯中, 加入900μl 的溶剂用于淬火浴。</li>
		<li>通过上下移液或通过立方的光搅拌很好地混合。按照软件说明分析示例。 注: dls 可以使用 dmso 或二甲基甲酰胺 (dmf) 等良好溶剂作为 dls 稀释剂20对 nps 的交联进行定性评估.稳定交联的粒子在溶剂中表现出自相关函数, 粒径变化最小。弱交联粒子膨胀, 表现出弱的自相关函数和散射强度21。</li>
		<li>(可选) 添加一个基座, 如氨, 以驱动离子络合, 并加强颗粒核中的交联。<ol>
<li>(可选) 使用氢氧化铵溶液 (通常为 30 wt% 的氨), 在甲醇中使用重胺法制备一个 3.48 mg/ml 氨溶液。在搅拌时滴注 50μl (即与聚合物上的酸基团有关的0.6 当量)。 注: 如果需要, 可以通过改变浓度或增加的体积 25来调整等价物。</li>
			<li>(可选) 年龄不少于 30分钟, 轻度搅拌, 进行交联。</li>
		</ol>
</li>
		<li>处理 np 分散体, 产生微粒子或涂层 np, 如文献19、20、21 所述。</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 使用μmivm 封装倒置 np 中的卵华蛋白
<ol><li>准备溶剂和溶剂溶液。<ol>
<li>在去离子水 ("ova") 中制备 50 mg/ml 的卵白蛋白溶液。</li>
		<li>用 dmso 的0.675 毫升稀释 ova 溶液的 75μl, 在 dmso 中制备含有10% 水的 5 mg/ml ova 溶液, 从而在 1.5 ml 离心管中制备溶液 a。如前面所述, 将离心机简单地混合好。 注意: 有关水的影响, 请参见步骤2.1.6。与前面几节一样, 解决方案卷可以放大或缩小, 以满足材料需求。</li>
		<li>通过溶解 dmso 中的块状共聚物稳定剂 (即聚 (苯乙烯)-聚 (丙烯酸),ps5k-b-paa4.8k), 以6 mg/ml 的速度制备溶液 b。如果需要, 可以很好地混合和溶解。将 0.75 ml 移液器放入 1.5 ml 离心管中。</li>
		<li>将0.75 毫升的 thf (溶液 c) 移液器放入 1.5 ml 离心管中。</li>
		<li>移液器1.85 毫升氯仿 (溶液 d) 变成玻璃闪烁小瓶。</li>
		<li>在甲醇中制备 60.0 mg/ml 氯化钙交联剂溶液。使用涡流混合器进行混合。</li>
		<li>按照步骤2.3.4 中的说明, 在甲醇中制备 4.17 mg/ml 氨溶液。</li>
		<li>在15毫升离心管中加入5.25 毫升氯仿作为淬火槽。</li>
	</ol></li>
	<li>准备搅拌机总成和支架。<ol>
<li>收集底部接收器、混合几何盘、顶部盘、扳手扳手和 o 形圈。有关组件和混频器支架术语的示意图, 请参见图 2 。 注: 有关 mivm 结构的详细信息可在补充信息(第1节) 和文献22中找到。cad 文件也可作为补充信息使用。</li>
		<li>将 o 形圈放入凹槽中, 确保其配合良好, 且没有磨损或损坏的迹象。 注意: 正常操作会导致磨损或溶剂膨胀的 o 形圈。如果 o 形圈出现拉伸或变形, 请让其在使用前连夜干燥。如果形状不能在一夜之间恢复, 请处理 o 形圈。保持大量的库存, 因为这是一个消费品部分。</li>
		<li>小心地将混合盘孔与顶部圆盘上的挂钩对齐, 然后将其推上一起。通过检查两个部分齐平, 确保 o 形圈不会被移位。</li>
		<li>反转这两个部分, 并手动组装它们与底部的接收器。确保出口管件已松开, 以免干扰磁盘的完全拧紧。 注: 如果螺纹在装配过程中被卡住, 请小心拆卸并将食品或医药级的防卡住剂涂在螺纹上, 以防止磨损。</li>
		<li>手动拧紧后, 将扳手扳手安装在顶部的圆盘挂钩上, 并紧紧地拧紧组件。然后拧紧出口管接头, 使其牢固地固定在混合几何的底面上。确保顶部磁盘上的注射器配件是舒适的。</li>
		<li>将组装好的搅拌机放在搅拌机支架上, 使出口管材延伸到支撑板下方。支持移动板, 使其悬挂在工作空间之外。</li>
		<li>或者, 若要检查机械停止对齐, 请首先将空玻璃注射器连接到混频器入口。 注: 使用不同筒直径的注射器可以改变体积流量, 因为注射器以相同的线性速度同时抑制。初始和最终垂直高度对于所有注射器必须相同, 并且可以使用进入柱塞轴22的固定螺钉进行调整。机械停止可确保玻璃注射器不会受到过度损坏。<ol>
<li>或者, 降低移动板, 使其在机械停止上休息。确保这些都是对齐的, 以便在接触空注射器之前, 板也会立即停止工作 (如图 2所示)。</li>
			<li>(可选) 根据需要放松机械停止和重新定位。取出玻璃注射器, 并将移动板复位。 注意: 使用塑料注射器时, 不需要机械停止。</li>
		</ol>
</li>
		<li>将打开的淬火槽放在出口管的下方, 以收集废水。</li>
		<li>使用钝尖针将溶液 a 放入1毫升气密注射器中。取出所有气泡并处理针头。将溶液提供给注射器 luer 管接头的末端。对解决方案 b 和 c 重复此过程。</li>
		<li>使用钝尖针将溶液 d 放入 2.5 ml 气密注射器中。取出所有气泡并处理针头。将溶液提供给注射器 luer 管接头的末端。 注意: 选择这些卷是为了使最初的注射器柱塞高度相同。如果卷发生更改, 它们仍然必须满足此高度要求。</li>
		<li>按字母顺序按顺时针顺序将四个注射器组装到搅拌机上。有关最终外观和注射器方向示意图, 请参见图 1 b 。 注意: 检查注射器高度是否与其他注射器有显著差异, 并根据需要进行故障排除。</li>
	</ol></li>
	<li>执行搅拌机操作和清洗。<ol>
<li>抓住移动板两侧的轴承外壳。不要将手指放在外壳的底面上, 因为这是对机械停止的夹紧危险。慢慢降低移动板, 使其处于均匀的休息状态, 但几乎没有接触注射器。</li>
		<li>稳定而平稳地压压板材, 目标是在这些流卷22的 0.5-1 s 左右完成操作。<ol>
<li>拆卸并封盖淬火浴管, 该管现在包含 np 分散体。</li>
		</ol>
</li>
		<li>拿上注射器, 注射器还贴在一起, 并把它固定在一个废弃的容器上。取出注射器, 使堵塞的体积流入容器。将搅拌机组件正面固定, 然后使用扳手拆卸搅拌机。</li>
		<li>使用喷雾瓶, 用几毫升溶剂 (如丙酮) 冲洗出口油管, 并用空气或氮气干燥。</li>
		<li>用良好的溶剂 (如去离子水或 dmso) 冲洗混合几何形状, 然后用从喷雾瓶中使用几毫升的丙酮冲洗。用空气或氮气流干燥。</li>
		<li>用去离子水冲洗 o 形圈, 并使其干燥。</li>
		<li>用溶剂瓶用几毫升的丙酮彻底冲洗顶部的圆盘, 直到视觉上干净为止。用空气或氮气流干燥的表面和注射器配件。</li>
		<li>用几毫升的好溶剂 (如去离子水或丙酮) 从溶剂瓶中冲洗每个注射器。在下次使用前, 用几毫升的丙酮和空气干燥的最后冲洗剂。</li>
	</ol></li>
	<li>执行后处理和分析。<ol>
<li>在以最大速度约75% 的速度搅拌时, 滴注50μl 的二水交联剂溶液。</li>
		<li>在以75% 的最大速度搅拌时, 滴注50μl 氨溶液。年龄至少30分钟。</li>
		<li>描述 np 大小, 如步骤2.3.1 和2.3.2 中所述。</li>
		<li>处理 np 分散体, 产生微粒子或涂层 np, 如文献19、20、21 所述。</li>
	</ol></li>
</ol>4. 配方放大的修改
<ol><li>按照步骤1、2或3中所述, 按所需的成分并以足够的体积准备溶剂和溶剂溶液, 以达到所需的配方尺寸。</li>
	<li>(可选) 在 np 形成之前, 使用合适的协议对混合器进行清洁和消毒。 注: 过去曾使用过 cip 100、水 (至中性 ph 值)、cip 200、水 (至中性 ph 值) 和合适溶剂的顺序冲洗。此外, 在最终粒径排除过滤灭菌的情况下, 无菌过滤器可以连接到搅拌机的入口。</li>
	<li>将溶液装入合适体积的气密注射器中, 并在末端安装一个 luer 适配器, 以连接聚四氟乙烯 (ptfe) 管材。手动将解决方案提供给管道末端。<ol>
<li>根据需要将注射器装入注射器泵, 并根据需要将注射器连接到 cij 或 mivm 上的混频器入口。 注意: 或者, 流量控制器可以在实验室或试点规模使用, 以提供比注射器泵更大的体积能力。成功的操作需要稳定的流量和足够的压降, 这意味着出口上有流量计量的加压容器是大规模生产最合适的选择。</li>
	</ol>
</li>
	<li>如果需要, 将装有足够体积的淬火槽的收集容器放置在出口管下面。</li>
	<li>设置体积流量以匹配手动实现的流量 (例如,每个流大约 30-60 mL/min)。 注意: 如果使用 cij, 泵的流量必须相同。如果使用 mivm, 不同的入口可能具有不同的流量。</li>
	<li>同时开始泵。在一个小瓶中收集大约5-10 毫升的废水作为废物 (这是一个 "启动量"), 然后开始在淬火浴中收集。</li>
	<li>如上面相应的配方一节所述的特性和过程。</li>
</ol>

作者没有什么可透露的。

如《议定书》第1步所述, 维生素 e 等疏水化合物的包封已被广泛描述为9、14、28。由于混合的时间尺度小于颗粒聚集和生长的时间尺度, 因此产生了相对单分散的颗粒。具体而言, 混合溶剂-溶剂-溶剂溶液迅速变得均匀, 使成核均匀地发生。块共聚物的组装到颗粒表面, 然后提供类固醇稳定, 停止粒子生长5。由于在室内的混合时间 (湍流) 是进入流量到 cij 或 mivm 的函数, 因此有一个入口速率, 它发生在过渡到湍流混合之后, 其中颗粒大小基本上是恒定的 13。这为这一过程提供了额外的鲁棒性, 因为可以容忍入口流量的一些批次间变化 (即注射器抑制速度), 而不会对最终 np 大小产生重大影响, 如图 3所示。较低或不均匀的入口速度可能会导致更大的颗粒或更多的多分散分布, 如失火示例所示。fnp 还被扩展到通过逆闪速纳米降水将亲水性化合物封装在纳米粒子中。这些倒置纳米粒子随后可用于制造微粒子或涂覆 peg, 以产生水分散纳米粒子25。基本的装配原理保持不变, 尽管在交联粒子核方面增加了复杂性。这对于粒子在水环境中的稳定是必要的。一般来说, 与聚酸块相比, 1:1 的电荷比就足够了, 尽管通过添加碱基19 来调整 ph 值可以促进离子相互作用。在该协议中, 只描述了形成倒置 nps 的第一个过程步骤。
除了快速混合, fnp 或 ifnp 的成功配方仅限于可以满足多个条件的情况 9,14。首先, 所有流输入都必须是混溶的。虽然乳液已被用于生产 nps, fnp 需要一个统一的溶液相在搅拌机。其次, 核心部件必须在混合器中的溶剂条件下几乎不溶于水 (对于 cij, 按体积计算为 50, 500 混合物), 以推动快速成核。否则, 在用抗溶剂进一步稀释后, 相当一部分将保持未封装或沉淀。mivm 可以使混合室中的抗溶剂含量更高, 以解决核心材料的溶解度限制。从溶解度数据中生成过饱和曲线通常是有用的, 因为溶剂组合物的函数可以指导工艺设计 9。图 6显示了两种化合物的代表性曲线。在混合室条件下的低过饱和度值得在不同的成分下操作, 通常使用 mivm。较高的过饱和度有利于核心成分的成核而不是颗粒生长, 但核心材料和稳定剂的组装时间不匹配可能会导致治疗的大量聚集。达加多和普鲁德霍姆详细回顾了这种过饱和曲线的应用.最后, bcp 必须在溶剂流中分子溶解, 而抗溶剂流必须对一个块进行选择性。bcp 必须是足够的两亲性, 以提供一个溶解驱动力, 从折叠块锚定稳定剂的粒子表面和溶解块, 以赋予粒子的类固醇稳定性。协议中描述的溶剂以外的溶剂只要满足这些约束, 就可以使用。
人工注射器操作的实践可以提高筛查过程中的成功率。如上所述, 在过渡到均匀、湍流混合条件之上的操作意味着在过程 28中可以容忍流量的微小变化。由于可重现的入口流量, 可扩展到泵驱动的计算机控制流, 可实现更大的一致性。在颗粒后处理过程中的任何时候, 目视检查或 dls 分析都可能表明存在可能是偶然灰尘或颗粒不稳定造成的大型集料。必要时, 可以使用适当的过滤孔径对流进行筛选。在没有聚集体的情况下, 我们发现, 如果标称滤光片尺寸大于粒径分布, 则在过滤聚乙二醇涂层纳米颗粒时, 通常会损失不到5% 的质量。在过滤集料时, 有必要对过程中丢失的质量进行实验测定。质量损失的量化可以通过两种方式之一进行。在过滤前后, 通过热重分析可以确定给定体积中的总固体质量, 以确定变化的程度 (见补充信息第2节)。或者, 颗粒可以回收 (例如, 通过冻干) 和溶解在一个良好的溶剂。然后可以通过一种适当的技术, 如紫外线可见分光光度法或色谱法, 直接测量核心材料的浓度。
对于 fnp, 必须从水分散体中去除残留的 10% vol% 有机溶剂 (例如thf)。这可以通过蒸发蒸馏 14,29, 透析30, 或切向流动过滤 31,32。所提供的引文中介绍了每个处理步骤的实际注意事项。对于透析, 典型的膜是 3.5 kda 或 6-8 kda 截止, 虽然更大的选择是可用的。这种分子量的截止量足以在使用几个镀液变化进行24小时透析时去除溶剂。切向流过滤的使用需要进行一定的工艺开发, 因为必须注意避免由于膜表面的浓度极化而导致聚集。我们发现, 将有机溶剂的组成降低到一个系统相关的值之下, 通常是 2-10vol%, 消除了膜表面的聚集。经过加工后, 纳米颗粒的浓度很容易通过热重分析来确定 (见补充信息第2节)。通常最好以高度稳定的形式运输或储存粒子。水分散体可以简单地使用干冰/丙酮混合物快速冷冻, 然后储存在-80°c。或者, 干粉可以通过冻干33,34或喷雾干燥 24获得。通常情况下, 必须添加低温保护剂, 以减少在冷冻或干燥过程中的纳米颗粒聚集。糖 (蔗糖、海藻糖等)、聚乙二醇或环糊精可以通过 dls35、36、37、 38岁加工过程中常见的 np 稳定性问题往往与核心的溶解度或相分离有关, 导致在流动性增加的情况下重新排列到较低的能量状态。使用共核材料、替代稳定剂或改性的外部溶液组合物有助于提高稳定性14、16、17、39、40、 41岁
如上所述, 如果需要实现较高的过饱和度, mivm 可在混合室内实现更高的抗溶剂含量。它还可以允许在反应性或溶解性约束需要时, 将物种物理隔离到两个以上的流中。一个例子是在抗生素氯非嗪24中形成玉米蛋白稳定纳米颗粒.在丙酮流中引入疏水氯非他嗪;玉米素是在60% 乙醇水溶液中引入的;酪蛋白与玉米素配合物是由水缓冲流引入的, 第四流是增加水与丙酮和乙醇比例的附加缓冲液。由于氯非他嗪和玉米蛋白酶不溶于普通溶剂, 需要两种溶剂流。这个过程在双机 cij 混频器中无法完成。这种蛋白质稳定制剂还表明, fnp 并不局限于 bcp 稳定剂。雅努斯颗粒的生产没有稳定剂42, 并已证明了一系列低成本稳定剂的口服应用 24。值得注意的是, 共聚物, 如羟基丙基甲基纤维素, 可以用来代替嵌段共聚物24。岩心材料可以通过多种技术使其更具疏水性。疏水离子配对已被应用于封装具有中间溶解度43、44、45 的多种化合物。产生了极端疏水的原药物, 然后封装了 46。核酸通过与阳离子脂质47的络合进行包化.重要的是, 这些研究表明, fnp 可以产生一系列的粒子表面化学物质。此外, 还使用了含有一小部分 bcp 的混合稳定剂, 这些稳定剂已在链端使用有针对性的配体进行了修改。这样可以精确控制表面上的配体含量, 因为颗粒成分反映了输入流成分23,48。同样, 也可以纳入多种核心成分, 包括染料和无机纳米颗粒3、8.
闪速纳米降水是一种可扩展的方法, 可用于处理由疏水或亲水性核组成的聚合物纳米粒子。如果满足上述标准, 通常95% 以上的核心材料被封装在粒子的高质量分数。这里介绍的三个例子是在台秤上进行的, 每个进料流需要几毫克的材料和大约0.5 毫升的材料。这样就可以快速筛选颗粒条件, 以优化配方。将铅配方扩大到更大的批次尺寸是一个运行时间更长的问题, 这可以很容易地通过使用注射器泵或流量控制器来实现。相比之下, 批量添加纳米沉淀的扩大在保持添加点的足够微混合性和考虑改变容器几何形状49的影响方面面临着有据可查的挑战。这是一个主要障碍, 因为以一致的方式制造颗粒以满足 fda 要求50 至关重要.微流体技术还可以产生均匀、可重复的纳米粒子, 但只能在毫克范围内生产。例如, karnik等人报告说, 药物释放研究51的产率为 0.25 mg min。进一步扩大通常需要以高昂的资本成本进行并行化12。使用 fnp, 只需使用注射器泵和几个配件以 600 mg/min 的速度生产出1克纳米颗粒, 即可连接到混频器入口。因此, fnp 既代表了可访问的实验室规模筛选工具, 也代表了用于翻译工作的 np 生产的可扩展方法。

自20世纪90年代末以来, 使用纳米材料的临床试验数量稳步增加 1,2。人们的兴趣不断增加, 反映出纳米材料有望提高疏水药物的生物利用度, 并使体内的优先目标成为3。聚合物纳米粒子 (这里称为纳米粒子或 nps) 在这类材料2中所占的比例越来越大。nps 由于具有高度可调谐的属性 (如大小、成分和表面功能化4) 而引起了人们的兴趣。当应用于不溶性药物的管理时, nps 通常具有核心壳结构, 其中治疗方法封装在疏水芯中, 外壳由亲水性聚合物刷子组成。生成这种结构的一个简单方法是使用一种两亲性的二块共聚物 (bcp), 该共聚物由构成颗粒核一部分的可降解疏水块和亲水的聚乙二醇 (peg) 块组成, 形成聚合物刷和固定类固醇稳定4,5。
纳米沉淀是聚合物纳米粒子的一种常用制备技术, 因为它简单, 不需要大量的能量.在最简单的形式中, 纳米沉淀涉及到通过在有机溶剂 (如丙酮) 中的 np 成分的移液器添加到过量的搅拌水中。溶剂对稀水溶液的变化导致了不溶性核心成分的沉淀。稳定剂在这个不断生长的颗粒表面上组装, 由吸附塌陷的疏水块7,8,9,10。当溶剂和水迅速混合形成均匀的溶液时, 就得到了均匀的粒径分布。混合速度比部件的成核和组装慢, 会产生更大、更多的多分散粒子群。虽然可方便地进行简单的测试, 但由于混合不一致, 搅拌批处理方法会导致很大的可变性, 并且不适合放大6,11。微流体已成为 np 生产的另一个途径, 可以连续运行。丁人等人最近对这种生产资料进行了审查。11.一种常见的方法是使用层流聚焦, 将溶剂长度刻度降低到亚微米值。抗溶剂的混合是通过扩散产生的, 因此小的流动尺寸对于确保颗粒11、12 的均匀性至关重要。对于大批量生产来说, 用于放大的多个微流体室的平行化是个问题。
在微流体中交替产生有利于均匀纳米沉淀的快速混合条件, 可以在封闭的湍流中产生。闪速纳米降水 (fnp) 采用特殊的混合几何形状, 在比微流体更高的体积流量下实现这些条件。入口流在湍流条件下进入混合室, 从而产生涡旋, 使溶剂中的抗溶剂层板形成在扩散的长度尺度上 11,13。因此, 在比成核和生长更短的时间尺度上进行均匀混合。混频器的约束几何结构不允许流绕过发生湍流能量耗散的区域, 整个系统经历相同的过程历史13。成核在混合室中均匀地发生, 颗粒生长一直持续到 bcp 组装到表面9,14。然后, 含有稳定颗粒的混合流可以用额外的抗溶剂稀释, 以抑制 15、16、17 的奥斯特瓦尔德成熟。
密闭冲击射流 (cij) 混频器是 fnp 最简单的混频器设计, 允许以可扩展和连续的方式混合两个流, 如图 1 a13所示。开发了多入口涡流混合器 (mivm), 以实现多达四个不同的流输入, 同时仍然实现均匀颗粒形成所需的快速微混化, 如图 1 b18所示。fnp 可实现简单的配方筛选, 可轻松转化为商业规模的生产。由于工艺的连续性, 较大的批次尺寸不需要新的容器, 而是更长的运行时间, 从而能够在同一设备列车上实现千公斤规模的生产。
亲水化合物, 如肽和蛋白质 ("生物制剂") 也可以封装在一个过程中, 称为逆闪速纳米降水 (ifnp)。这项技术需要一种两亲性的 bcp, 其中一个块是疏水的, 另一个是聚酸19。第一步是将含有生物和 bcp 的二甲基亚硫醚 (dmso) 流与二氯甲烷或氯仿等亲脂性溶剂快速混合。这导致形成的粒子稳定与疏水块刷。在这里, 这样的架构将被称为 "倒置" np。核心包含多酸, 然后使用多价阳离子进行离子交联。这通过文献19、20、21中报告的技术, 稳定颗粒以微粒子或 ppeg 涂层纳米颗粒的形式加工成水环境。
该方案可用于聚合物核壳纳米粒子包覆疏水或亲水性化合物的实验室规模生产。该协议的子部分提供了关于使用这两个混频器类的说明--cij 和 mivm。读者应该能够调整协议的新核心组件和可重复生成所需尺寸的纳米粒子使用适当的混频器的流输入。下面介绍了使用 fnp 和 ifnp 的三个示例配方。二使用 cij 混频器和一个要求 mivm15,22。第一种配方表明了 fnp 对一种新型疏水化合物的包封作用。第二个配方演示了用 fnp 在 cij 混合器中封装模型亲水化合物的方法。最终的配方提供了一个例子, 蛋白质封装由 ifnp 使用 mivm。第三种配方的协议描述了使用一个小规模的手持式 mivm, 称为 "μmivm"。混频器的设计较小, 可以简化配方筛选, 但缩放行为是很好理解的, 混频器不是微流体设备22。该议定书的最后一节包括一些关于扩大筛选中确定的铅制剂的说明。这些配方旨在为学习该工艺提供接入点, 从而使用不可降解的聚 (苯乙烯) 聚合物。文献中描述了替代稳定剂, 有一些生物相容性商业选择有14、23、24.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Confined Impinging Jets Mixer</td>
			<td>NA</td>
			<td>NA</td>
			<td>See supplemental information for engineering drawings. Review text for new mixer validation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer fitting</td>
			<td>Idex Health &#38; Science</td>
			<td>P-604</td>
			<td>Assemble on CIJ or MIVM mixer inlet with corresponding threads</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plug fitting</td>
			<td>Idex Health &#38; Science</td>
			<td>P-309</td>
			<td>Assemble on CIJ mixer sides (seal access point from drilling)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Outlet fitting - CIJ</td>
			<td>Idex Health &#38; Science</td>
			<td>P-205</td>
			<td>Assemble with ferrule and tubing on CIJ chamber outlet</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Outlet ferrule - CIJ</td>
			<td>Idex Health &#38; Science</td>
			<td>P-200</td>
			<td>Assemble with outlet fitting (large end flush with tubing)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Outlet tubing - CIJ</td>
			<td>Idex Health &#38; Science</td>
			<td>1517</td>
			<td>Use tubing cutter for clean ends. Ensure extra tubing doesn&#39;t protrodue into mixing chamber</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetrahydrofuran (THF)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>T425-4</td>
			<td>Use stabilizer-free THF to avoid solubility limits of BHT. Peroxides may interfere in some applications.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Norm-ject syringe (3 ml)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>53548-017</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vitamin E (&#945;-tocopherol)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>90669-50G-F</td>
			<td>Store cold</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>poly(styrene-b-ethylene glycol), PS1.6k-b-PEG5k</td>
			<td>Polymer Source</td>
			<td>P13141-SEO</td>
			<td>Other block sizes acceptable depending on application</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>poly(styrene)1.8k</td>
			<td>Polymer Source</td>
			<td>P2275-S</td>
			<td>Example hydrophobic core material</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scintillation vial</td>
			<td>DWK Lifesciences</td>
			<td>74504-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer-slip plastic syringes, 1ml (100 pk)</td>
			<td>National</td>
			<td>S7510-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Maltodextrin DE 4-7</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>419672-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>poly(styrene-b-acrylic acid), PS5k-b-PAA4.8k</td>
			<td>Polymer Source</td>
			<td>P5917-SAA</td>
			<td>Other block sizes acceptable depending on application</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethyl Sulfoxide (DMSO)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>D159-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium chloride dihdyrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>223506-25G</td>
			<td>Hygroscopic.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A452-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium Hydroxide</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>AC423300250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Albumin from chicken egg white (Ovalbumin, OVA)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A5503-1G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multi-Inlet Vortex Mixer</td>
			<td>NA</td>
			<td>NA</td>
			<td>See supplemental information for engineering drawings. Review text for new mixer validation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Outlet fitting - MIVM</td>
			<td>Idex Health &#38; Science</td>
			<td>P-942</td>
			<td>Combination with ferrule</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Outlet tubing - MIVM</td>
			<td>NA</td>
			<td>NA</td>
			<td>Fit to ferrule ID.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>O-ring (MIVM)</td>
			<td>C.E. Conover</td>
			<td>MM1.5 35.50 V75</td>
			<td>Order bulk - consumable part. Ensure solvent compatibility if using an alternative source.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mixer stand</td>
			<td>NA</td>
			<td>NA</td>
			<td>See Markwalter &#38; Prud&#39;homme for design.17</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

flash nanoprecipitation for the encapsulation of hydrophobic and hydrophilic compounds in polymeric nanoparticles

将治疗化合物配制成纳米颗粒 (nps) 可以赋予其独特的特性。对于水溶性差的药物, np 制剂可以提高生物利用度, 改变体内的药物分布。对于亲水药物, 如肽或蛋白质, 封装在 np 内也可以提供保护免受自然清除机制。很少有可扩展的聚合物 nps 生产技术。闪速纳米降水 (fnp) 是一种利用工程混合几何形状生产尺寸分布窄、可调谐尺寸在30至400纳米之间的 nps 的过程。该协议为利用 fnp 生产目标尺寸的核壳聚合物纳米粒子提供了指导。该议定书可以用来封装亲水性或疏水性化合物, 只需稍作修改。这种技术可以很容易地在实验室中使用, 在毫克范围, 以筛选配方。铅命中可以直接放大到语法和公斤级。作为一个连续的过程, 扩展涉及更长的混合过程运行时间, 而不是转换到新的工艺容器。fnp 生产的 np 具有较高的治疗性, 具有致密稳定聚合物刷, 其尺寸重现性为±6%。

用 fnp 筛选 np 制剂是快速的, 需要少量的材料 (约为1-10 毫克)。用于封装疏水化合物 (如维生素 e (步骤 1) 的 fnp 协议可实现稳定、清晰或轻微的 np 分散。动态光散射 (dls) 为表征颗粒尺寸提供了一种可靠的方法。如图 3所示, 该工艺以可重复的方式生产具有低分散性的 np。典型的多分散性指数 (pdi) 小于 0.20, 表明具有相对单分散的种群。pdi 是从自相关函数中获得的, 通常实现为仪器软件。它是第二个到第一个时刻的比率, 对于单分散粒子26, 通常获得0.1 的值。所报道的四种维生素 eps-b-peg制剂的复制量为 0.12±0.02, 平均直径为 107±7 nm。图 3还报告了由于注射器的不均匀凹陷或较慢的凹陷速度而导致的典型的 "失火"。多分散性不受影响, 但尺寸稍大 (135 纳米)。包括此示例, 颗粒大小的新指标为 113±14 nm。当腔中只包含一个流类型时, 会导致时间段出现错误。重要的是, 整个流在混合器内体验相同的工艺历史和相对体积的有机和水流。如果没有稳定器, 就会产生具有可见聚合的不透明解决方案。此示例的 dls 自相关函数是非单调的, 并且不会平滑地衰减, 如图 3内集所示。
fnp 的颗粒尺寸控制如图 4所示, 在这种情况下, 改变核心材料 (在这种情况下是聚苯乙烯)1.8 k --的相对数量, 以及 ps-b-peg 稳定剂产生的颗粒尺寸从 49-152 nm 不等.这些颗粒大小是由含有总质量浓度的 tof 流产生的, 核心和稳定剂的总质量浓度为 20 mg/ml, 其中25%、50% 或75% 的质量是聚 (苯乙烯) 芯材。纳米粒子的多分散性始终小于0.15。文献10广泛讨论了 fnp 对颗粒大小的参数影响。通过保持溶剂体积常数和改变核心和稳定剂库存溶液的相对体积来调整负载。同样, 总质量浓度可以通过以 10 mg/ml 以外的数值制备库存溶液来改变。在一定条件下, 可以用 dls27 观察空胶束种群。这除了扩大测量到的粒径分布之外没有任何不利影响。当大小相似时, 这可能表现为单个宽峰, 而不是两个单独的峰值。
同样的 cij 混合器也可用于通过 fnp 封装亲水性化合物, 如《议定书》第2步所示。所报告的配方中产生的颗粒约为65纳米, 具有0.08 的低分散性。大小分布可以在图 5a (虚线) 中看到。通过 dls 分析, 在 dmso 等强溶剂中, 证明了 paa 羧酸残基交联对颗粒稳定性的影响, 如图5b 所示。交联粒子的自相关函数应在与粒径 (实线) 相关的特征时间内从1附近开始, 并急剧下降到0。广泛膨胀或溶解的粒子不是交联的, 并显示最小的自相关信号 (虚线)。对于 ifnp 来说, 失败的审判以类似的方式表现出来, 如上文所述的 fnp。可见聚集体可能会被看到, 或者可以观察到较差的 dls 自相关函数形状。当由于溶解度或化学不兼容等系统约束而需要两个以上的入口流时, mivm 可用于 fnp 或 ifnp。图 2显示了带有混频器支架的小型 mivm (μmivm)。与 cij 一样, 这种混合器可用于封装疏水或亲水性化合物22。在步骤3中, 描述了由 fnp 封装亲水蛋白 ova 的协议。粒径分布如图 5a (实线) 所示。大小在125纳米左右, pdi 为0.16。步骤4提供了注射器泵在较大规模下运行的一般协议。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58757/58757fig1.jpg"> 图 1: 混合器组件和内部流动模式原理图.(a) 带有连接注射器的密闭冲击喷射器 (cij) 混合器位于淬火槽上方。未图为淬火浴小瓶中的搅拌酒吧和搅拌板。混合几何在展开视图中描绘, 显示了撞击腔中心的两个流入口。(b) 多入口涡流混合器 (μmivm) 用玻璃注射器显示, 并放置在淬火槽上方的支架中。移动板和机械停靠点已从图片中裁剪出来。展开视图示意图显示涡流室和进气道。(c) fnp 生产的核壳 nps 示意图。红色球体代表的治疗, 结合蓝色塌陷的聚合物块, 构成 np 核心。黄色聚合物块形成毛刷层, 使 n p 稳定,<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58757/58757fig1large.jpg" target="_blank">请点击这里查看这个数字的更大版本.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58757/58757fig2.jpg"> 图 2: 用于组装的μmivm 术语和组件.μmivm 需要一个混频器支架, 以实现四个注射器的均匀凹陷。在这种情况下, 注射器柱塞高度必须全部均匀, 以确保一致的混合。它也可以使用注射器泵进行操作。带有标记组件的混频器支架显示在图的左侧。右侧是在混合几何盘上放置 o 形圈的拆卸混合器。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58757/58757fig2large.jpg" target="_blank">请点击这里查看此图的较大版本.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58757/58757fig3.jpg"> 图 3: 含有维生素 e 核心并由 ps-b-peg 稳定的聚合物纳米颗粒的粒径分布.动态光散射 (dls) 提供强度加权尺寸分布, 指示 np 直径分布。曲线是每个试验的三段式分析的平均值, 并已重新调整以产生相同的最大峰值高度。四个复制 (实线) 表示该方法具有较高的重现性 (标准偏差 = 7 nm)。还包括一个具有代表性的失火 (虚线), 如缓慢的注射器速度或不均匀的两个注射器的凹陷, 这导致更大的颗粒直径。包括失火在内的 np 大小的标准偏差为14纳米。(插入)如果没有 ps-b-peg 稳定剂, 就会形成大型微米级的聚集体 (或液滴, 在维生素 e 这样的油的情况下).显示了没有稳定器的运行的 dotted 自相关函数 (虚线) 以及纳米粒子复制 (实线) 的代表性自相关关系。自相关函数显示了控制样本的一些特征时间尺度, 表明了多分散的种群。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58757/58757fig3large.jpg" target="_blank">请点击这里查看此图的较大版本.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58757/58757fig4.jpg"> 图 4: 通过不同的芯材与稳定剂的相对比, 由 fnp 控制颗粒尺寸.描述了用 ps-b-peg 稳定的三种聚 (苯乙烯) 芯配方的强度加权尺寸分布。thf 中的总质量浓度为 20 mg/ml, 抗溶剂为水。配方是在 cij 搅拌机中制备的。由核心材料组成的质量的分数在图例中列出。例如, 25% 的核心样品含有 5 mg/ml 聚 (苯乙烯) 和 15 mg/ps-b-peg.25% (实线)、50% (虚线) 和 75% (混合虚线) 核心载荷的平均尺寸分别为49纳米、96纳米和152纳米。所有 pdi 值都小于0.15。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58757/58757fig4large.jpg" target="_blank">请点击这里查看此图的较大版本.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58757/58757fig5.jpg"> 图 5: 在 cij 混频器或μmivm 中制造的倒置 nps 的特性.(a) dls 曲线是每个公式的三文三段分析的平均值。虚线表示在 cij 混合器中制造的 3k md 颗粒的尺寸分布, 而实线是在μmivm 中产生的 ova 颗粒的大小分布。(b) 使用 dmso 作为稀释剂, 可由 dls 评估交联的强度。dls 自相关函数通过初始自相关值和观察到零值的清洁过渡来指示交联的强度。虚线描述了没有交联器的粒子的自相关函数, 该函数显示弱初始信号和宽衰减时间。实线描述了强交联剂 (在本例中为四乙基戊胺) 添加后的自相关, 该交联剂显示强初始信号和定义的衰变时间刻度。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58757/58757fig5large.jpg" target="_blank">请点击这里查看此图的较大版本.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58757/58757fig6.jpg"> 图 6: 超饱和, s, 作为有机溶剂与水的相对混合比的函数.(a) (0) boscalid (0) 一种农药和 () 肽 b (一种七种残留模型肽) 的最高可达到过饱和度的比较。有机流中含有浓度为 230 mgml 和浓度为 200 mg/ml 的肽 b, 其饱和度浓度。有一个最大的过饱和度取决于每种活性药物成分 (api)/溶剂系统。(b) 当有机河流中的玻利石浓度降低20倍时, 实现过饱和和纳米沉淀的条件就变得有限。经 elsevier9的许可, 重新打印了这一数字。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58757/58757fig6large.jpg" target="_blank">请点击这里查看此图的较大版本.</a>

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Flash NanoPrecipitation for the Encapsulation of Hydrophobic and Hydrophilic Compounds in Polymeric Nanoparticles

闪速纳米降水 (fnp) 是一种可扩展的制备聚合物核壳纳米粒子的方法。描述了用于疏水或亲水性疗法封装的实验室规模配方。

闪速纳米沉淀法包聚物纳米粒子中疏水亲水化合物的作用

The formulation of a therapeutic compound into nanoparticles (NPs) can impart unique properties. For poorly water-soluble drugs, NP formulations can ...

这里演示的闪光纳米沉淀或 FNP 技术为封装聚合物纳米粒子内的疏水性或亲水化合物提供了一个可扩展且简单的平台。为清楚起见，用于封装生物制剂的技术称为反向闪光纳米沉淀，或 IFNP。基本原则不变，但由此产生的纳米粒子结构不同。一般来说，新用户在手动制作小纳米颗粒批次时，需要练习始终如一地操作进气注射器。计算机控制的注射器泵可以生产更大的体积。我们的协议还提供了有关纳米粒子溶液的后期处理的详细信息，这通常对于配方的成功应用至关重要。在开始该过程之前，检查 CIJ 混频器接头，并确保出口管未压接。然后，用两到三毫升丙酮或其他清洁溶剂填充两个五毫升聚丙烯无橡胶Luer锁注射器。将注射器锁定到进气适配器中，然后将组件放在废物容器上。在几秒钟内稳定地压压柱塞，使溶剂通过混合室。然后，取出注射器，用氮气流干燥混合物。接下来，开始准备溶剂输入流，移液器0.25毫升，每毫升10毫克的维生素E溶液，在稳定剂自由四氢素中，放入1.5毫升微离心管。然后，移液器0.25毫升，每毫升10毫克溶液中的块共聚合物稳定剂进入同一管。将混合物旋涡5至10秒，然后在千克中离心5至10秒，以回收粘附在盖子上的液体。准备一个1.5毫升的离心管，其中含有0.525毫升的去化水作为抗溶剂。然后，移液器将四毫升的去维水放入20毫升的闪烁小瓶中，使淬火浴。在小瓶中放置一个小搅拌棒。将干净的 CIJ 搅拌机放在搅拌板上的机架或试管块的淬火池上。以最大可能速度的 75% 开始搅拌淬火浴。然后，将钝尖针安装到一毫升聚丙烯橡胶无橡胶注射器上，并绘制防溶剂。小心地从注射器中排出气泡，然后取出并处理针头。调整柱塞，使液体进入注射器的末尾。然后，将注射器连接到其中一个 CIJ 入口。以相同方式将溶剂混合物抽入第二个注射器，并将其连接到其他入口。要形成纳米粒子，在0.5秒内以平滑均匀运动同时压平两个柱塞。快速、均匀、平稳地按下注射器至关重要。您不应突然击中注射器，而应该开始与注射器顶部接触的运动。之后，将 CIJ 搅拌机放在废物容器上，而不取出注射器，以确保保持容积不会排入分散。从闪烁小瓶中取下搅拌棒，盖上盖子。然后，取出并丢弃溶剂和防溶剂注射器。在下次闪光纳米沉淀试验之前清洁搅拌机。为了准备用于动态光散射分析的样品，移液器将100微升的散射放入一个缝隙中。加入900微升淬火浴溶剂，在开始样品分析之前，通过移液方法混合。要开始组装微型 MIVM，请将 O 形环放在混合几何盘中。将混合盘上的孔与顶部圆盘上的挂钩，将它们配合在一起，小心不要更换 O 环。松开底部接收器中的插座管接头，然后将连接的圆盘拧入接收器。将扳手扳手安装到顶盘的销上，然后拧紧组件。拧紧出口管接头，以便其牢固地固定在混合几何盘的底部面。确保顶部光盘上的注射器接头舒适。升起搅拌机支架上的移动板，使之远离，然后将组装好的搅拌机放在支架上，将出口管穿过支撑板。接下来，将含有 5.25 毫升氯仿的 15 毫升离心管作为淬火浴在出口管下放置。然后，将溶液 A 的 0.75 毫升，即每毫升 5 毫克的椭圆形硫化物溶液，在 10% 水中按体积，用钝尖针将 Luer 锁注射器放入 1 毫升气紧 Luer 锁注射器中。小心地排出气泡，取出针头，将溶液引到 Luer 接头的端部。将注射器连接到搅拌机入口。用每 0.75 毫升溶液 B 重复此过程，即 DMSO 中每毫升块共聚合物稳定剂 6 毫克，溶液 C（THF）。按字母顺序顺时针将注射器连接到混合器进给。准备一个2.5毫升气密注射器，其中包含1.85毫升溶液D，即氯仿，并连接到第四个入口。确认注射器高度无显著差异。然后，小心地抓住移动板两侧的轴承壳体，然后慢慢降低板，直到它几乎均匀地放在注射器的顶部。为了产生纳米粒子，稳定而平稳地在0.5到1秒内压下板。然后，拆下并盖住淬火浴管。完成后，拆卸并清洁搅拌机。要处理更大的体积，将溶液装入气密注射器中，并与 Luer 配件连接聚四氟乙烯管与注射器。将溶液对油管末端进行准备。将注射器夹入注射器泵中，将管子连接到相应的混合器进水口。将小废瓶放在出水管下，以收集启动体积。准备淬火浴，并保留在附近。同时，启动泵，让约五毫升的污水流入废瓶。然后，开始像往常一样在淬火浴中收集纳米颗粒。如果需要，可以使用搅拌板混合淬火浴。在CIJ混频器中，用疏水型芯制成的聚合物纳米粒子的四种FNP复制品具有很高的可复制性，且相对单体，平均直径为107纳米。缓慢或不平整的注射器凹陷产生的代表性失火，产生稍大一些的颗粒，而在此示例中，多分散性未受影响，缺火可能导致更多的多分散分布。对于具有代表性的聚合物纳米粒子样品，DLS自相关功能平滑衰减。在没有块共聚合物稳定剂的情况下尝试配方时，没有观察到这种平滑衰减，而该稳定剂反而产生了微米量量油滴。稳定剂所需的核心材料的相对量控制了具有聚苯乙烯芯的纳米粒子中的颗粒大小，如图所示。PDI在每个配方中都低于0.15。由 IFNP 生产的具有亲水型芯的纳米粒子。在CIJ混频器中准备的带麦芽糊精芯的粒子直径约为65纳米，PDI为0.08。在微型MIVM中准备的具有椭圆形布明核的粒子直径约为125纳米，PDI为0.16。FNP 和 IFNP 是处理分子和纳米粒子的强大工具。在执行任一技术之前，请务必考虑所有溶剂或溶剂混合物中每个成分的溶解度，以确保在混合过程中高超饱和度。基本技术是直接的，但掌握注射器抑郁症的步骤需要一些实践。如果您遇到问题，请考虑使用像本视频所示那样的注射器泵设置来提高一致性。对于带电的亲水分子或具有中间溶解性分子，FNP 可与疏水离子配对相结合，以实现有效的封装。FNP还可用于在同一纳米粒子芯中封装多种化合物。请参阅文本和其他文献资源，了解如何在所需的应用中最好地从纳米粒子分散体中去除有机溶剂。在储存过程中，还有一系列稳定纳米粒子的技术。

Research

JoVE Journal

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