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
Description: Watch this Scientific Journal Video about Flash NanoPrecipitation for the Encapsulation of Hydrophobic and Hydrophilic Compounds in Polymeric Nanoparticles at JoVE.com

Diese Arbeit wurde unterstützt durch die Finanzierung von Optimeos Life Sciences, der National Science Foundation (CBET 1605816), die Bill und Melinda Gates Foundation (BMGF, OPP1150755) und die National Science Foundation Graduate Research Fellowship (DGE-1656466) verliehen an K.D.R.

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Die Kapselung der hydrophoben Substanzen wie Vitamin E, wie in Schritt 1 des Protokolls wurde ausführlich beschrieben9,14,28. Monodisperse Partikel sind relativ produziert, weil die Zeitskala zum Mischen kürzer als die Zeitskala für die Aggregation und das Wachstum der Partikel ist. Insbesondere wird die gemischte Lösungsmittel/Antisolvent-Lösung rasch homogen, wodurch Keimbildung einheitlich auftreten. Montage von der Block-Copolymer, an der Partikeloberfläche dann bietet sterische Stabilisierung, die Partikel Wachstum5hält. Da Mischzeit in der Kammer (Turbulenz) eine Funktion von der Einlass-Flussraten bis CIJ oder die MIVM ist, gibt es eine Einlass-Rate, die nach dem Übergang in die turbulente Durchmischung, auftritt, wo die Partikelgröße ist im Wesentlichen konstant13. Dies bietet zusätzliche Robustheit für den Prozess als eine Charge zu Charge Variation im Zulauf Durchfluß (d.h. Spritze Depressionen Geschwindigkeit) ohne erhebliche Auswirkungen auf die endgültige Größe der NP toleriert werden kann, wie aus Abbildung 3zu sehen. Langsamer oder unebenen Einlass Geschwindigkeiten führt zu größeren Partikeln oder mehr Polydisperse Distributionen wie z.B. Fehlzündungen zu sehen. FNP wurde auch erweitert um hydrophile Verbindungen in Nanopartikel Kapseln mit inversen Flash NanoPrecipitation. Diese invertiert Nanopartikel können dann verwendet werden, um Mikropartikel zu erstellen oder mit PEG erstelle ich Wasser dispergierbar Nanopartikel25beschichtet werden. Die Grundprinzipien der Montage bleiben gleich, allerdings gibt es die zunehmende Komplexität der Vernetzung der Partikel-Kern. Dies ist notwendig zur Stabilisierung des Partikels in einer wässrigen Umgebung. Im Allgemeinen reicht ein 1:1 kostenlos-Verhältnis im Vergleich zu den Polysäure Block, obwohl die ionischen Wechselwirkungen von pH-Einstellung durch die Zugabe einer base19gefördert werden können. In diesem Protokoll ist nur der erste Prozessschritt zur Form invertiert NPs beschrieben worden.
Neben schnellen mischen ist erfolgreiche Formulierung von FNP oder iFNP beschränkt sich auf Fälle, wo mehrere Bedingungen erfüllt9,14können. Erstens stream alle Eingänge müssen mischbar sein. Während Emulsionen verwendet wurden, um NPs zu produzieren, erfordert FNP eine einheitliche Lösungsphase im Mixer. Zweitens muss die Kernkomponente fast unlöslichen Lösungsmittel Konditionen im Mixer (für die CIJ, eine 50/50 Mischung von Volumen) sein, schnelle Keimbildung zu fahren. Ansonsten ein erheblicher Teil unvergossene bleibt oder wird nach weiteren Verdünnung mit Antisolvent auszufällen. Die MIVM kann höhere antisolvent Inhalt in der Mischkammer zu Adresse Kern Material Löslichkeit Einschränkungen aktivieren. Es ist oft nützlich, Übersättigung Kurven aus Löslichkeit Daten als Funktion der Lösungsmittel Zusammensetzung, Prozess-Design9führen zu generieren. Abbildung 6 zeigt repräsentative Kurven für zwei Verbindungen. Niedrige Übersättigung an der Mischungsbedingungen Kammer verdient mit unterschiedlichen Zusammensetzungen, in der Regel mit der MIVM. Höhere Übersättigung begünstigt die Keimbildung der Kernkomponente über Partikel Wachstum aber ein Missverhältnis im Montagezeit des Kernmaterials und der Stabilisator kann in großen Aggregaten von der therapeutischen führen. D'Addio und Prud'homme haben die Anwendung von solchen Übersättigung Kurven im Detail9überprüft. Schließlich muss die BCP molekular im Lösungsmittel Stream aufgelöst werden und antisolvent Stream muss für einen Block selektiv sein. Die BCP muss ausreichend amphiphile bieten beide eine Solvophobic treibende Kraft aus dem eingestürzten Block, den Stabilisator an der Partikeloberfläche und für den solvatisierte Block vermitteln sterische Stabilität der Partikel zu verankern. Lösungsmittel außer den beschriebenen im Protokoll können verwendet werden, solange sie diese Auflagen erfüllen.
Praxis mit manuellen Spritze Betrieb kann die Erfolgsquote beim Screening verbessern. Wie oben erwähnt, bedeutet Betrieb über den Übergang zur homogenen, turbulente mischen Bedingungen, dass kleine Variationen im Durchfluss in der Prozess-28toleriert werden. Scale-Up auf Pumpe angetrieben, computergesteuerte fließt Ergebnisse in noch größere Gewinne in der Konsistenz durch die reproduzierbare Einlass Durchflussmengen. Beliebigen Zeitpunkt während der Nachbearbeitung der Partikel kann Sichtprüfung oder DLS-Analyse das Vorhandensein von großen Aggregaten angeben, welche aufgrund der anfallenden Staub oder Partikel Instabilität sein kann. Bei Bedarf kann der Stream mit einem geeigneten Filter Porengröße gefiltert werden. In Ermangelung von Aggregaten, wir haben festgestellt, dass weniger als 5 % Masse in der Regel verloren geht, wenn PEG-beschichteten Nanopartikel zu filtern, wenn die nominalen Filtergröße größer als die Partikelgrößenverteilung ist. Beim Filtern der Aggregate ist die experimentelle Bestimmung der Masse verloren während des Prozesses notwendig. Quantifizierung der Masseverlust kann auf zwei Arten durchgeführt werden. Die Trockenmasse Masse in einem bestimmten Volumen ermittelt werden durch thermogravimetrische Analyse vor und nach der Filtration, das Ausmaß der Veränderung zu identifizieren (siehe Abschnitt " Zusätzliche Informationen " 2). Alternativ können die Partikel wiederhergestellte (z. B.durch Lyophilisation) und in ein gutes Lösungsmittel aufgelöst. Die Konzentration des Kernmaterials kann dann direkt durch eine geeignete Technik wie Ultraviolett-sichtbare Spektrophotometrie oder Chromatographie gemessen werden.
Für FNP muss die wässrige Dispersion der verbleibenden 10 Vol % organischen Lösungsmittel (z.B.THF) entzogen werden. Dies kann durch Verdunstungskühlung Destillation14,29, Dialyse30oder tangential-Flow Filtration31,32erfolgen. Praktische Überlegungen für jeden Bearbeitungsschritt werden beschrieben in den Zitaten zur Verfügung gestellt. Für die Dialyse sind typische Membranen 3,5 kDa oder 6-8 kDa Cutoff, obwohl größere Möglichkeiten zur Verfügung stehen. Das Molekulargewicht Cutoff ist ausreichend für Lösungsmittel entfernen, wenn 24 Stunden mit mehreren Bad Änderungen dialysiert. Die Verwendung der tangential-Flow Filtration beinhaltet einige Prozessentwicklung wie darauf geachtet werden, muss um zu vermeiden, induzierende Aggregation durch Konzentration Polarisation an der Membranoberfläche. Wir haben festgestellt, dass die Verringerung der organischen Lösungsmittel Zusammensetzung unter einem systemabhängig Wert, in der Regel 2 bis 10 Vol% Aggregation auf der Membranoberfläche beseitigt. Nach der Verarbeitung, die Konzentration der Nanopartikel leicht richtet sich nach thermogravimetrische Analyse (siehe Abschnitt " Zusätzliche Informationen " 2). Es ist oft wünschenswert, transportieren oder lagern Sie Partikel in eine sehr stabile Form. Wässrige Dispersionen können einfach eingefroren werden, schnell mit Hilfe einer Trockeneis/Aceton-Mischung und dann bei-80 ° c gelagert Alternativ erhalten Sie durch Gefriertrocknung33,34 Trockenpulver oder spray trocknen24. Häufig muss eine Kryoprotektivum Nanopartikel Aggregation beim Einfrieren oder trocknen reduzieren hinzugefügt werden. Zucker (Saccharose, Trehalose, etc.), Poly(ethylene glycol) oder Cyclodextrine können auf Wirksamkeit über einen Bereich von Konzentrationen untersucht werden durch die Größe von DLS35,36,37Überwachung, 38. NP Stabilitätsprobleme während der Verarbeitung beziehen sich oft auf Löslichkeit oder Phase Trennung in den Kern, wodurch in Umlagerung auf einen niedrigeren Energiezustand unter Bedingungen, wo Mobilität erhöht wird. Verwendung von Co Kernmaterialien, alternative Stabilisatoren oder veränderte externe Lösung Zusammensetzung kann dazu beitragen, Stabilität14,16,17,39,40, 41.
Wie bereits erwähnt, kann die MIVM höhere antisolvent Inhalt in den Mischraum gelangt, wenn erforderlich, um hohe Übersättigung erreicht. Es können auch für die räumlicher Trennung der Arten in mehr als zwei Ströme, wenn Reaktivität oder Löslichkeit Abhängigkeiten es verlangen. Ein Beispiel ist die Bildung von Zein Protein-stabilisierten Nanopartikeln der antibiotischen Clofazimin24. Die hydrophoben Clofazimin wird in einer Aceton-Stream eingeführt; Zein ist in einem 60 % ethanolische wässrigen Strom eingeführt; Kasein, welches komplexe mit Zein, wird mit einer wässrigen Puffer Stream gebracht, und der vierte Strom ist zusätzlichen Puffer um das Verhältnis von Wasser, Aceton und Ethanol zu erhöhen. Zwei Lösungsmittel Ströme sind erforderlich, da Clofazimine und Zein nicht in einem gemeinsamen Lösungsmittel löslich sind. Dieser Prozess könnte nicht in einem zwei-Jet CIJ Mischer erreicht werden. Diese Protein-stabilisierten Formulierung zeigt auch, dass FNP BCP Stabilisatoren nicht beschränkt. Janus Partikel ohne Stabilisator42 produziert worden und eine Reihe von Low-Cost-Stabilisatoren für orale Anwendungen24nachgewiesen haben. Insbesondere können Copolymeren wie Hydroxypropyl Methylcellulose anstelle Block-Copolymere24verwendet werden. Kernmaterialien können durch eine Reihe von Techniken mehr hydrophobe erfolgen. Hydrophobe Ion Paarung wurde angewandt, um eine Vielzahl von Verbindungen, die mittleren Löslichkeit43,44,45Kapseln. Extrem hydrophoben Prodrugs wurden generiert und anschließend umspritzt46. Nukleinsäuren sind durch Komplexierung mit kationischen Lipide47gekapselt. Wichtig ist, zeigen diese Studien, dass FNP eine Reihe von Teilchen Oberfläche Chemikalien produzieren kann. Weitere, gemischte Stabilisatoren mit einem Bruchteil der BCP, der mit einer targeting Liganden auf das Kettenende geändert wurde, sind verwendet worden. Dies ermöglicht präzise Kontrolle über Liganden Inhalte auf der Oberfläche, da Partikelzusammensetzung Eingabedatenstrom Zusammensetzung23,48widerspiegelt. Ebenso ist es möglich, mehrere Kernkomponenten sowie, zu integrieren, wie Farbstoffe und anorganische Nanopartikel3,8.
Flash-NanoPrecipitation ist eine skalierbare Annäherung an Polymeren Nanopartikel bestehend aus entweder einer hydrophoben bzw. hydrophilen Kern. Wenn die oben aufgeführten Kriterien erfüllt sind, wird in der Regel mehr als 95 % des Kernmaterials bei hohen Massenanteil in der Partikel gekapselt. Die drei Beispiele, die hier vorgestellten erfolgten zu Tischwaage, erfordert ein paar Milligramm des Materials und ca. 0,5 mL in jeder Bucht-Stream. Dies ermöglicht eine schnelle Screening von Partikel-Bedingungen für die Formulierung Optimierung. Scale-Up von Blei Formulierungen zu größeren Losgrößen ist eine Frage der Ausführung des Prozesses länger, die leicht durch den Einsatz von Spritzenpumpen oder Flow Controller erreicht werden kann. Im Gegensatz dazu steht das Scale-Up von Bulk-Zusatz-Nanoprecipitation gut dokumentierte Herausforderungen Aufrechterhaltung ausreichender Micromixing zum Zeitpunkt der Zugabe und Rechnungswesen für die Auswirkung einer Änderung Schiff Geometrie49. Dies ist ein großes Hindernis, da es entscheidend ist, Partikel in konsistenter Weise kennenlernen FDA Anforderungen50herzustellen. Mikrofluidik Techniken können auch einheitliche, reproduzierbare Nanopartikel zu produzieren, aber nur ermöglichen Produktion im Milligramm-Bereich. Zum Beispiel berichtete Karnik Et Al. Produktionsraten von 0,25 mg/min für eine Wirkstofffreisetzung51studieren. Weitere Skalieren bedeutet in der Regel Parallelisierung bei hohen Kapitalkosten12. Mit FNP ist es einfach, 1 Gramm von Nanopartikeln mit 600 mg/min mit einer Spritzenpumpe und ein paar Beschläge zum Verbinden mit der Mixer-Eingänge zu produzieren. Infolgedessen stellt FNP eine zugängliche Labormaßstab Screening-Tool sowie einen skalierbaren Ansatz für NP-Produktion für Translationale Arbeit.

Seit Ende der 1990er Jahre gab es eine stetige Zunahme der Zahl der klinischen Einsatz von Nanomaterialien1,2. Das steigende Interesse spiegelt das Versprechen von Nanomaterialien, die Bioverfügbarkeit von hydrophoben Drogen zu verbessern und damit bevorzugte Ausrichtung innerhalb der Körper3. Polymeren Nanopartikel (bezeichnet als Nanopartikel oder NPs hier) sind einen wachsenden Anteil dieser Klasse von Materialien2. NPs haben sammelte Interesse, weil sie sehr abstimmbare Eigenschaften wie Größe, Zusammensetzung und Oberfläche Funktionalisierung4haben. Bei der Anwendung auf die Verabreichung von Medikamenten schlecht löslichen haben NPs häufig eine Kern-Schale-Struktur, wo die therapeutischen ist gekapselt in der hydrophoben Kern und die Hülle besteht aus einem hydrophilen Polymer-Pinsel. Eine einfache Möglichkeit, diese Struktur generieren beschäftigt eine amphiphile Diblock Copolymers (BCP) bestehend aus einem abbaubaren hydrophobe Block, bildet Bestandteil der Partikel, und eine hydrophile Poly(ethylene glycol) (PEG) blockieren, bildet die Polymer-Bürste und sterische Stabilisierung4,5vermittelt.
Nanoprecipitation ist ein verbreitetes Verfahren der Herstellung polymerer Nanopartikel, denn es ist einfach und nicht Energie intensive6. In seiner einfachsten Form beinhaltet Nanoprecipitation Ergänzung mit Pipette NP Komponenten in einem organischen Lösungsmittel wie Aceton, eine überschüssige Wasservolumen gerührt. Die Änderung im Lösungsmittel zu einer verdünnten wässrigen Lösung ergibt die Ausfällung von unlöslichen Kernkomponente. Der Stabilisator montiert auf diesem wachsenden Partikeloberfläche unter der Regie von Adsorption von den eingestürzten hydrophobe Block7,8,9,10. Eine gleichmäßige Kornverteilung wird erreicht, wenn die Lösungsmittel und Wasser schnell mischen, um eine homogene Lösung zu bilden. Das Mischen ist langsamer als die Keimbildung und Montage der Komponenten führt zu einer größeren, mehr Polydisperse Partikel Bevölkerung. Obwohl leicht zugänglich für einen einfachen Test, der gerührten Batch-Ansatz führt zu große Variabilität durch Vermischung Inkonsistenz und ist nicht zugänglich, Scale-up-6,11. Mikrofluidik entstanden als eine weitere Möglichkeit zur NP-Produktion, die kontinuierlich ausgeführt werden können. Diese Art der Produktion wurde vor kurzem von Ding Et Al. geprüft 11 . Ein gemeinsamer Ansatz nutzt Laminar-Flow mit Schwerpunkt die Lösungsmittel Längenskala auf Sub-Mikrometer-Werte zu reduzieren. Mischen von der Antisolvent tritt durch Diffusion, so dass kleine Strömung Abmessungen entscheidend sind für gleichmäßigen Partikel11,12zu gewährleisten. Parallelisierung von mehreren mikrofluidischen Kammern für Scale-Up ist problematisch für große Produktionsmengen.
Die schnelle Mischungsbedingungen, die einheitliche Nanoprecipitation in Mikrofluidik begünstigen können abwechselnd in engen, turbulente Strömungen hergestellt werden. Flash-NanoPrecipitation (FNP) beschäftigt mischende Sondergeometrien, diese Bedingungen unter höheren volumetrischen Flussraten als möglich mit Mikrofluidik zu erreichen. Einlass-Streams geben eine Mischkammer unter turbulenten Bedingungen, die zu der Generation von Wirbeln, führen, so dass Lösungsmittel/anti-solvent Lamellen auf der Längenskala Diffusion11,13bilden. Dadurch wird die gleichmäßige Durchmischung auf einer Zeitskala, die kürzer als die Keimbildung und das Wachstum der therapeutischen erreicht. Die geschlossene Geometrie des Mischers erlaubt keinen Stream unter Umgehung der Region wo turbulente Energiedissipation auftritt und das gesamte System erfährt der gleiche Prozess Geschichte13. Keimbildung Auftritt einheitlich in der Mischkammer und Partikel Wachstum verläuft bis zum Stillstand von der Versammlung des BCP auf der Oberfläche9,14. Gemischte Streams mit stabilen Partikeln kann dann verdünnt werden, mit zusätzlichen Antisolvent Ostwald unterdrücken Reifung der Partikel15,16,17.
Ein geschlossenen auftreffenden Jet (CIJ) Mischer ist die einfachste Armaturendesign für FNP und erlaubt Mischen von zwei Bächen auf skalierbare und kontinuierliche Weise, wie in Figur 1A13dargestellt. Ein Multi-Einlass-Vortex-Mixer (MIVM) wurde entwickelt, um bis zu vier anderen Stream Eingänge ermöglichen dabei noch die schnelle Micromixing für einheitliche Partikelbildung erforderlich, wie in Abbildung 1 b18dargestellt. FNP ermöglicht einfache Formulierung-Screening, die großtechnische Produktion leicht übersetzt werden kann. Aufgrund der kontinuierlichen Natur des Prozesses erfordern größere Losgrößen keine Neubauten sondern eher mehr Laufzeiten, ermöglicht einfache Übersetzung Kilogramm-Maßstab-Produktion in der gleichen Ausrüstung-Zug.
Hydrophile Verbindungen wie Peptide und Proteine ("Biologika") können auch in einem Prozess als Inverse Flash NanoPrecipitation (iFNP) gekapselt werden. Die Technik erfordert eine amphiphile BCP wo einen Block ist hydrophob und der andere ist ein Polysäure19. Der erste Schritt besteht darin, schnelle Vermischung von ein Dimethyl Sulfoxid (DMSO)-Stream mit der biologischen und der BCP gegen lipophilen Lösungsmittel wie Dichlormethan oder Chloroform. Dies führt zur Bildung von Partikeln, die mit den hydrophoben Block Pinsel stabilisiert. Eine solche Architektur wird hier ein "umgekehrtes" NP bezeichnet werden. Der Kern enthält die Polysäure, die dann ionisch ist vernetzt mit einem multivalente kation. Dies stabilisiert die Partikel für die Verarbeitung in einer wässrigen Umgebung in Form von Mikropartikeln oder PEG-beschichteten Nanopartikel durch Techniken, die in der Literatur19,20,21gemeldet wurden.
Dieses Protokoll kann für den Labormaßstab Herstellung von Polymeren Kern-Schale-Nanopartikeln Verkapselung entweder hydrophobe bzw. hydrophile Verbindungen eingesetzt werden. Die Unterabschnitte des Protokolls bieten Anleitungen zur Verwendung der beiden Mischer Klassen - CIJ und die MIVM. Der Leser sollte sich anpassen des Protokolls für neuartige Kernkomponenten und reproduzierbar generieren Nanopartikel mit einer gewünschten Größe mit dem entsprechenden Mixer für die Stream-Eingänge. Nachfolgend werden drei Beispiel-Formulierungen mit FNP und iFNP vorgestellt. Zwei beschäftigen CIJ Mixer und man benötigt die MIVM15,22. Die erste Formulierung zeigt Kapselung eines Modells hydrophobe Verbindung durch FNP. Die zweite Formulierung zeigt Kapselung eines Modells hydrophile Verbindung durch iFNP in einem CIJ-Mischer. Die endgültige Formulierung enthält ein Beispiel für Protein Kapselung von iFNP mit einem MIVM. Das Protokoll für diese dritte Formulierung beschreibt die Verwendung von einer kleinräumigen, handheld MIVM bezeichnet "μMIVM." Das Armaturendesign ist kleiner für vereinfachte Formulierung Screening, ermöglichen aber die Skalierung Verhalten ist gut verstanden und der Mixer ist kein mikrofluidischen Gerät22. Der letzte Abschnitt des Protokolls enthält einige Hinweise zum Scale-Up von Blei Formulierungen im Screening identifiziert. Diese Formulierungen sind Access-Points für den Lernprozess und folglich verwenden nicht-abbaubaren Poly (Styrol) bestimmt-basierte Polymere. Alternative Stabilisatoren wurden in der Literatur mit einer Reihe von biokompatiblen kommerzielle Optionen verfügbar14,23,24beschrieben.

<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

Die Formulierung einer therapeutischen Verbindung in Nanopartikeln (NPs) kann einzigartige Eigenschaften vermitteln. Für schlecht wasserlösliche Medikamente können NP Formulierungen verbessert Bioverfügbarkeit und Verteilung von Medikamenten im Körper ändern. Für hydrophile Substanzen wie Peptide oder Proteine kann Kapselung in NPs auch Schutz vor natürlichen Freiraum Mechanismen bereitstellen. Es gibt einige Techniken zur Herstellung von Polymeren NPs, die skalierbar sind. Flash-NanoPrecipitation (FNP) ist ein Prozess, der verwendet mischende Geometrien um NPs mit engen Größenverteilung und einstellbaren Größen zwischen 30 und 400 nm zu erzeugen. Dieses Protokoll beschreibt die Labormaßstab Produktion von Kern-Schale-Polymeren Nanopartikel eine Zielgröße mit FNP. Das Protokoll kann implementiert werden, um entweder hydrophile oder hydrophobe Verbindungen mit nur geringfügigen Änderungen zu Kapseln. Die Technik kann ohne weiteres im Labor in Milligramm Maßstab Bildschirm Formulierungen eingesetzt werden. Führen Treffer können direkt in Gramm und Kilogramm-Maßstab hochskaliert werden. Als einen kontinuierlichen Prozess beinhaltet skalieren mehr mischen Prozessdurchlauf Zeit anstatt Übersetzung ins neue Prozessbehälter. NPs produziert von FNP sind hoch belasteten mit therapeutischen, verfügen über ein dichtes stabilisierende Polymer-Pinsel und haben eine Größe Reproduzierbarkeit von ± 6 %.

Screening von NP-Formulierungen mit FNP ist schnell und erfordert geringe Mengen Material (in der Größenordnung von 1 bis 10 mg). Die FNP Protokoll hydrophobe Substanzen wie Vitamin E (Schritt 1) Ergebnisse in einem stabilen, klar oder leicht opalisierend NP Dispersion zu Kapseln. Dynamische Lichtstreuung (DLS) bietet ein robustes Mittel um die Partikelgröße zu charakterisieren. Wie in Abbildung 3dargestellt, erzeugt der Prozess NPs mit einem niedrigen Polydispersität auf reproduzierbare Weise. Die typische Polydispersität Index (PDI) ist kleiner als 0,20, zeigt ein relativ Monodisperse Bevölkerung. Die PDI ergibt sich aus der Autokorrelationsfunktion und ist oft in Gerätesoftware umgesetzt. Es ist ein Verhältnis von der zweiten auf den ersten Moment, wo Werte von 0,1 sind in der Regel für Monodisperse Partikel26abgerufen. Für die vier Vitamin E/PS-b-PEG Formulierung Wiederholungen berichtet, war der Wert 0,12 ± 0,02 und der durchschnittliche Durchmesser betrug 107 ± 7 nm. Eine typische "Fehlzündungen" aufgrund der beiden ungleichen Depression der Spritzen oder Depression langsamer werden auch in Abbildung 3berichtet. Die Polydispersität war nicht betroffen, aber die Größe war etwas größer (135 nm). Einschließlich der in diesem Beispiel sind die neuen Metriken für Partikelgröße 113 ± 14 nm. Eine Fehlzündung führt in Zeiten wo die Kammer nur einen einzigen Datenstrom-Typ enthält. Es ist wichtig, dass der gesamte Strom der gleiche Prozess Geschichte und relativen Mengen der organischen und wässrigen Ströme innerhalb des Mischers erlebt. Ohne Stabilisator entsteht eine opake Lösung mit sichtbaren Aggregate. Die DLS Autokorrelationsfunktion für dieses Beispiel ist nicht monoton und reibungslos, wie in der Abbildung 3 Inset gesehen nicht zerfallen.
Partikel Größe Kontrolle durch FNP ist in Abbildung 4gezeigt wo die relativen Mengen des Kernmaterials – poly(styrene)1,8 k in diesem Fall – und PS -bVariation-PEG Stabilisator führte zu Partikel-Größen, die von 49-152 nm reichten. Diese Partikelgrößen entstanden mit THF-Streams mit einer totalen Massenkonzentration des Kerns und Stabilisator von 20 mg/mL, wo 25 %, 50 % oder 75 % der Masse der poly(styrene) Kernmaterial war. Die Polydispersität der Nanopartikel wurde immer weniger als 0,15. Ausführliche Diskussion der Parameter Auswirkungen auf die Partikelgröße von FNP produziert entnehmen Sie bitte den Literatur-10. Die Beladung kann abgestimmt werden, indem die Lösungsmittel Volumen konstant und variieren die relative Lautstärke der Kern- und Stabilisator Stammlösungen. Ebenso kann die gesamte Massenkonzentration variiert werden, durch die Vorbereitung auf lagerlösungen auf andere Werte als 10 mg/mL. Unter bestimmten Voraussetzungen ist es möglich, eine leere Micelle Bevölkerung von DLS27zu beobachten. Dieser muss keine nachteilige Wirkung als Erweiterung der gemessenen Partikelgrößenverteilung. Wenn die Größen ähnlich sind, kann dies als einen einzigen breiten Gipfel anstatt zwei getrennte Peaks manifestieren.
Der gleichen CIJ Mixer kann auch hydrophile Verbindungen zu Kapseln von iFNP, wie in Schritt 2 des Protokolls verwendet werden. Die Teilchen in der gemeldeten Formulierung sind rund 65 nm mit einer niedrigen Polydispersität von 0,08. Die Größenverteilung sehen in Abbildung 5A (gestrichelte Linien). Die Wirkung der Vernetzung der PAA Carbonsäure Rückstände auf Partikel Stabilität wird durch DLS-Analyse in einem starken Lösungsmittel wie DMSO, gezeigt, wie in Abbildung 5 bgezeigt. Die Autokorrelationsfunktion für gut vernetzt Partikel sollten in der Nähe von einem Wert von 1- and -Drop scharf auf 0 zu einer charakteristischen Zeit anlaufen, die mit der Partikelgröße (durchgezogene Linie) zusammenhängt. Partikel, die ausgiebig anschwellen oder aufzulösen sind nicht vernetzt und minimaler Autokorrelation Signal (gepunktete Linie) zeigen. Für iFNP fehlgeschlagene Versuche zu manifestieren in ähnlicher Weise wie für FNP oben beschrieben. Sichtbaren Aggregate gesehen werden können oder schlechtem DLS Autokorrelation Funktion Zustand beobachtet werden kann. Die MIVM kann für FNP oder iFNP verwendet werden, wenn mehr als zwei Einlass Ströme aufgrund von Systemeinschränkungen wie Löslichkeit oder chemische Inkompatibilität erforderlich sind. Eine kleinere Version des MIVM (μMIVM) mit einem Mixer-Stand ist in Abbildung 2dargestellt. Wie bei der CIJ, kann dieser Mixer hydrophoben bzw. hydrophilen Verbindungen22Kapseln verwendet werden. In Schritt 3 wurde ein Protokoll für die Kapselung der ein hydrophiles Protein, OVA, durch iFNP beschrieben. Die Partikelgrößenverteilung zeigt Abbildung 5A (durchgezogene Linie). Die Größe beträgt rund 125 nm mit einem PDI von 0,16. Ein allgemeines Protokoll für Spritze Pumpenbetrieb bei größeren Maßstäben erfolgt in Schritt 4.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58757/58757fig1.jpg"> Abbildung 1: Mixer Montage- und innerbetrieblichen Materialfluss Muster Schaltpläne. (A) die engen Auftreffen Düsen (CIJ) Mischer mit angehängten Spritzen befindet sich über dem Quench-Bad. Nicht abgebildet sind, eine Stir Bar in das Quench-Bad-Fläschchen und einen Teller rühren. Die Rührschüssel Geometrie wird dargestellt, in der erweiterten Ansicht zeigt die zwei Stream-Buchten, die in der Mitte der Kammer zu treffen. (B) ein Multi-Einlass Vortex Mixer (μMIVM) ist mit Glas Spritzen gezeigt und in den Stand über einem Quench Bad positioniert. Die mobile Platte und die mechanischen Anschläge haben vom Bild abgeschnitten. Die erweiterte Ansicht zeigt schematisch die Wirbelkammer und die Zulaufkanäle. (C) eine schematische Darstellung des Kern-Schale-NPs von FNP produziert. Rote Kugeln repräsentieren die therapeutische, die zusammen mit dem blauen eingestürzten Polymer-Block, umfassen die NP-Kern. Der gelbe Polymer-Block bildet die Bürste Schicht Vermittlung sterische Stabilisierung der NPs. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58757/58757fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58757/58757fig2.jpg"> Abbildung 2: μMIVM Terminologie und Komponenten für die Montage. Die μMIVM erfordert einen Mixer Stand um einheitliche Depression der vier Spritzen zu ermöglichen. In diesem Fall müssen die Spritze Kolben Höhen alle einheitliche, konsequente Vermischung zu gewährleisten. Es kann alternativ mit Spritzenpumpen bedient werden. Der Mixer Stand mit beschrifteten Komponenten ist auf der linken Seite der Abbildung gezeigt. Auf der rechten Seite ist der zerlegte Mixer mit den o-Ring auf die Rührschüssel Geometrie-Festplatte. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58757/58757fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58757/58757fig3.jpg"> Abbildung 3: Partikel Größenverteilung von Polymeren Nanopartikel mit einem Kern aus Vitamin E und stabilisiert durch PS -b-PEG. Dynamische Lichtstreuung (DLS) bietet Intensität gewichtet Größenverteilung, die angeben, die NP-Durchmesser-Verteilung. Kurven sind der Durchschnitt der dreifacher Analysen für jeden Versuch und haben identische maximale Peak-Höhen produzieren skaliert wurde. Die vier Wiederholungen (durchgezogene Linien) zeigen die hohe Reproduzierbarkeit der Methode (Standardabweichung = 7 nm). Ebenfalls enthalten ist eine repräsentative Fehlzündung (gestrichelte Linie), wie Spritze langsamer oder ungleichmäßige Depression der zwei Spritzen, führt zu größeren Durchmesser der Partikel. Die Standardabweichung der NP Größe einschließlich der Fehlzündung war 14 nm. (Kleines Foto) Ohne die PS -b-PEG-Stabilisator, große Mikron-Skala Aggregate (oder Tröpfchen, im Falle eines Öls wie Vitamin E) gebildet werden. Die DLS Autokorrelationsfunktion eines Testlaufs ohne Stabilisator (gestrichelte Linie) wird zusammen mit einem repräsentativen Autokorrelation von Nanopartikel replizieren (durchgezogene Linie) angezeigt. Die Autokorrelationsfunktion zeigt eine Reihe von charakteristischen Zeitskalen für die Kontrollprobe, Angabe einer Polydisperse Population. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58757/58757fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58757/58757fig4.jpg"> Abbildung 4: Partikel Größe Kontrolle durch FNP durch unterschiedliche relative Kennzahlen des Kerns an Stabilisator. Die Intensität gewichtet Größenverteilung von drei Formulierungen mit einem poly(styrene) Kern stabilisiert durch PS -b-PEG dargestellt. Die gesamte Massenkonzentration in THF war 20 mg/mL und die Antisolvent war Wasser. Die Formulierungen wurden in einem Mischer CIJ vorbereitet. Der Anteil an der Masse, bestehend aus dem Kernmaterial wird in der Legende aufgeführt. Z. B. 25 % Bohrkern enthalten 5 mg/mL poly(styrene) und 15 mg/mL PS -b-PEG. Die durchschnittliche Größe für 25 % (durchgezogene Linie), 50 % (gestrichelte Linie) und 75 % (gemischte gestrichelte Linie) Kern Belastungen waren 49 nm, 96 nm und 152 nm, beziehungsweise. Alle PDI-Werte waren weniger als 0,15. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58757/58757fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58757/58757fig5.jpg"> Abbildung 5: Charakterisierung der invertierten NPs gemacht in einem CIJ Mischer- oder μMIVM. (A) DLS Kurven sind im Durchschnitt von dreifacher Analysen für jede Formulierung. Die gestrichelte Linie zeigt die Größenverteilung der 3 k MD Partikel in die CIJ Mixer gemacht, während die durchgezogene Linie die Größenverteilung der OVA Teilchen ist, die in der μMIVM. (B) die Stärke der Vernetzung kann durch Verwendung von DMSO als das Verdünnungsmittel DLS beurteilt werden. Die Autokorrelationsfunktion DLS zeigt die Stärke der Vernetzung durch die anfängliche Autokorrelation Wert und die Beobachtung der einen sauberen Übergang auf einen Wert von Null. Die gestrichelte Linie zeigt die Autokorrelationsfunktion eines Partikels mit kein Vernetzer zeigt ein schwaches erstes Signal und einer breiten Abklingzeit. Die durchgezogene Linie zeigt die Autokorrelation nach Zugabe von eine starke Vernetzer (in diesem Fall Tetraethylenepentamine), die ein starkes erstes Signal und einer definierten Verfall Zeitskala zeigt. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58757/58757fig5large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58757/58757fig6.jpg"> Abbildung 6: Übersättigung, S, in Abhängigkeit von der relativen Mischungsverhältnisse der organischen Lösungsmittel, Wasser. (A) Vergleich der höchste erreichbare Übersättigung für (○) Boscalid, Pestiziden und (■) Peptid B, ein sieben-Rückstände Modell Peptid. Die Bio-Stream enthält Boscalid in einer Konzentration von 230 mg/mL und Peptid B bei 200 mg/mL, deren Sättigung-Konzentrationen. Gibt es eine maximale Übersättigung, die jeder aktive pharmazeutische Wirkstoffe (API) hängt / Lösungsmittel System. (B) wenn die Konzentration der Boscalid im Bio Stream 20-fache verringert wird, werden die Bedingungen an denen Übersättigung und Nanoprecipitation abgeschlossen sind begrenzt. Diese Zahl ist mit freundlicher Genehmigung von Elsevier9abgedruckt. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58757/58757fig6large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>

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

Flash-NanoPrecipitation (FNP) ist ein skalierbarer Ansatz, Polymere Kern-Schale-Nanopartikeln zu produzieren. Labormaßstab Formulierungen für die Kapselung der hydrophoben bzw. hydrophilen Therapeutika werden beschrieben.

Flash-NanoPrecipitation für die Kapselung der hydrophoben und hydrophilen Verbindungen in Polymeren Nanopartikel

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

Die hier gezeigten Flash-Nanopräzipitierungs- oder FNP-Techniken bieten eine skalierbare und unkomplizierte Plattform zum Verkapseln hydrophober oder hydrophiler Verbindungen in polymeren Nanopartikeln. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird die Technik, die zum Verkapseln von Biologika verwendet wird, als inverse Flash-Nanopräzis ( IFNP) bezeichnet. Die zugrunde liegenden Prinzipien bleiben unverändert, aber die resultierende Nanopartikelstruktur ist unterschiedlich.Im Allgemeinen benötigen neue Anwender Praxis, um die Einlassspritzen bei der manuellen Herstellung kleiner Nanopartikelchargen konsequent zu betreiben. Größere Mengen können mit computergesteuerten Spritzenpumpen produziert werden. Unser Protokoll enthält auch Details zur Nachbearbeitung von Nanopartikellösungen, die für die erfolgreiche Anwendung einer Formulierung oft entscheidend sind.Bevor Sie mit dem Prozess beginnen, überprüfen Sie die CIJ-Mischfittings, und stellen Sie sicher, dass der Auslassschlauch nicht gekräust ist. Dann füllen Sie zwei fünf Milliliter Polypropylen gummifreie Luer-Sperrspritzen mit zwei bis drei Milliliter Aceton oder einem anderen Reinigungslösungsmittel. Verriegeln Sie die Spritzen in die Einlassadapter, und stellen Sie die Montage über einen Abfallbehälter.Drücken Sie die Kolben kontinuierlich, um das Lösungsmittel im Laufe weniger Sekunden durch die Mischkammer zu senden. Entfernen Sie dann die Spritzen und trocknen Sie das Gemisch mit einem Stickstoffgasstrom. Als nächstes, um mit der Vorbereitung des Lösungsmitteleingangsstroms zu beginnen, Pipette 0,25 Milliliter einer 10 Milligramm pro Milliliter Lösung von Vitamin E, in stabilisator freiem Tetrahydrofuran, in ein 1,5 Milliliter Mikrozentrifugenrohr.Dann Pipette 0,25 Milliliter einer 10 Milligramm pro Milliliter Lösung eines Block Copolymer stabilisator in THF in das gleiche Rohr. Wirbeln Sie die Mischung für fünf bis 10 Sekunden, und zentrifugieren Sie es dann bei tausend G für fünf bis 10 Sekunden, um Flüssigkeit zu erholen, die an der Kappe haften. Bereiten Sie ein 1,5 Milliliter Zentrifugenrohr mit 0,525 Milliliteren entionisiertem Wasser als Antilösungsmittel vor.Dann Pipette vier Milliliter entionisiertes Wasser in eine 20 Milliliter Szintillationsdurchstechflasche, um das Löschbad zu machen. Legen Sie eine kleine Rührstange in die Durchstechflasche. Legen Sie den sauberen CIJ-Mixer über das Löschbad in ein Rack oder einen Reagenzglasblock auf eine Rührplatte.Beginnen Sie, das Löschbad mit ca. 75% der maximal möglichen Geschwindigkeit zu rühren. Dann eine stumpf gekippte Nadel auf eine ein Milliliter Polypropylen-Gummi-freie Spritze montieren und das Anti-Lösungsmittel aufstellen. Luftblasen vorsichtig aus der Spritze entfernen und die Nadel entfernen und entsorgen.Stellen Sie den Kolben so ein, dass die Flüssigkeit direkt am Ende der Spritze ankommt. Befestigen Sie die Spritze dann an einem der CIJ-Einlässe. Ziehen Sie das Lösungsmittelgemisch auf die gleiche Weise in eine zweite Spritze und befestigen Sie es am anderen Einlass.Um die Nanopartikel zu bilden, drücken Sie gleichzeitig beide Kolben mit einer gleichmäßigen Bewegung in weniger als 0,5 Sekunden. Es ist wichtig, die Spritzen schnell, gleichmäßig und reibungslos zu drücken. Sie sollten nicht plötzlich die Spritzen schlagen, sondern die Bewegung beginnen, die bereits in Kontakt mit den Spitzen der Spritzen ist.Stellen Sie anschließend den CIJ-Mischer über den Abfallbehälter, ohne die Spritzen zu entfernen, um sicherzustellen, dass das Ladevolumen nicht in die Dispersion abfließt. Entfernen Sie die Rührstange aus der Szintillationsdurchstechflasche und verriegeln Sie sie. Entfernen und entsorgen Sie dann die Lösungsmittel- und Antilösungsmittelspritzen.Reinigen Sie den Mixer vor der nächsten Flash-Nanopräzipitation. Zur Vorbereitung einer Probe für die dynamische Lichtstreuungsanalyse, Pipette 100 Mikroliter der Dispersion in eine Küvette. Fügen Sie 900 Mikroliter Löschbad Lösungsmittel, und mischen Sie gut durch Pipettieren, bevor Sie die Probenanalyse beginnen.Um mit der Montage des Micro MIVM zu beginnen, legen Sie den O-Ring in die Mischgeometriescheibe. Richten Sie die Löcher in der Mischscheibe mit den Stiften auf der oberen Scheibe aus und passen Sie sie zusammen, wobei Sie darauf achten, den O-Ring nicht zu verdrängen. Lösen Sie den Auslassschlauch im unteren Empfänger, und schrauben Sie dann die angeschlossenen Scheiben in den Empfänger.Passen Sie einen Spannerschlüssel an die Stifte der oberen Scheibe an, und ziehen Sie die Baugruppe fest. Ziehen Sie den Auslassschlauch so fest, dass er fest an der Unterseite der Mischgeometriescheibe sitzt. Stellen Sie sicher, dass die Spritzenbeschläge auf der oberen Scheibe eng sind.Heben Sie die mobile Platte auf dem Mischerständer an, um sie aus dem Weg zu halten, und legen Sie dann den montierten Mischer auf den Ständer, wobei der Auslassschlauch durch die Stützplatte gefädelt wird. Als nächstes legen Sie ein 15 Milliliter Zentrifugenrohr mit 5,25 Milliliter Chloroform als Löschbad unter den Auslassschlauch. Dann ziehen Sie 0,75 Milliliter Lösung A, das ist eine Fünf Milligramm pro Milliliter Lösung von Ovalbumin in Dimethylsulfoxid in 10%Wasser Volumen, in eine ein Milliliter gasdichte Luer-Sperrspritze mit einer stumpf gekippten Nadel.Heben Sie Luftblasen vorsichtig aus, entfernen Sie die Nadel und grundieren Sie die Lösung bis zum Ende der Luer-Armatur. Schließen Sie die Spritze an einen Mischereinlass an. Wiederholen Sie diesen Vorgang mit jeweils 0,75 Millilitern der Lösung B, die sechs Milligramm pro Milliliter Blockcopolymerstabilisator in DMSO beträgt, und Lösung C, die THF ist.Schließen Sie die Spritzen im Uhrzeigersinn in alphabetischer Reihenfolge an die Mischereinlässe an. Bereiten Sie eine 2,5 Milliliter gasdichte Spritze mit 1,85 Millilitern der Chloroform-Lösung D vor und schließen Sie sie an den vierten Einlass an. Bestätigen Sie, dass es keinen signifikanten Unterschied in den Spritzenhöhen gibt.Greifen Sie dann vorsichtig das Lagergehäuse auf jeder Seite der mobilen Platte und senken Sie die Platte langsam, bis sie nur noch gleichmäßig auf den Spritzen ruht. Um die Nanopartikel zu erzeugen, wird die Platte in etwa 0,5 bis einer Sekunde kontinuierlich und sanft depressiv. Dann entfernen und kappen Sie das Löschbadrohr.Zerlegen und reinigen Sie den Mischer, wenn Sie fertig sind. Um mit größeren Volumina zu arbeiten, laden Sie die Lösungen in gasdichte Spritzen und verbinden Sie Polytetrafluorethylen-Schläuche mit Luer-Armaturen mit den Spritzen. Primieren Sie die Lösungen bis zu den Enden des Schlauches.Klemmen Sie die Spritzen in Spritzenpumpen und befestigen Sie die Schläuche an den entsprechenden Mischereinlässe. Legen Sie eine kleine Abfallflasche unter den Auslassschlauch, um das Startvolumen zu sammeln. Bereiten Sie das Löschbad vor und halten Sie es in der Nähe.Gleichzeitig starten Sie die Pumpen und lassen etwa fünf Milliliter Abwasser in die Abfallflasche fließen. Beginnen Sie dann wie gewohnt mit dem Sammeln der Nanopartikel im Löschbad. Eine Rührplatte kann verwendet werden, um das Löschbad auf Wunsch zu mischen.Vier Replikationen von FNP von polymeren Nanopartikeln mit einem hydrophoben Kern, die im CIJ-Mischer hergestellt wurden, zeigten eine hohe Reproduzierbarkeit und waren mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 107 Nanometern relativ monodisperse. Ein repräsentatives Fehlfeuer durch langsame oder ungleichmäßige Spritzendepression, die etwas größere Partikel produzierte, während die Polydispersität in diesem Beispiel nicht beeinträchtigt wurde, können Fehlzündungen zu mehr polydispersen Verteilungen führen. Die DLS-Autokorrelationsfunktion zerfiel reibungslos für eine repräsentative polymere Nanopartikelprobe.Dieser glatte Zerfall wurde nicht beobachtet, wenn die Formulierung ohne den Block-Copolymer-Stabilisator versucht wurde, der stattdessen Öltröpfchen im Mikron-Maßstab produzierte. Die relative Menge an Kernmaterial zum Stabilisator kontrollierte die Partikelgröße, wie hier gezeigt, in Nanopartikeln mit einem Polystyrolkern. Die PDI lag in jeder Formulierung unter 0,15.Nanopartikel mit hydrophilen Kernen, die von IFNP hergestellt wurden. Partikel mit einem Maltodextrinkern, der im CIJ-Mischer hergestellt wurde, hatten einen Durchmesser von etwa 65 Nanometern und hatten einen PDI von 0,08. Partikel mit einem im Mikro-MIVM hergestellten Ovalbuminkern hatten einen Durchmesser von etwa 125 Nanometern und eine PDI von 0,16.FNP und IFNP sind leistungsstarke Werkzeuge zur Verarbeitung von Molekülen und Nanopartikeln. Bevor Sie eine der beiden Techniken ausführen, achten Sie darauf, die Löslichkeiten jedes Bauteils in allen Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemische zu berücksichtigen, um eine hohe Supersättigung während des Mischens zu gewährleisten. Die grundlegende Technik ist einfach, aber die Beherrschung der SpritzenDepression Schritte erfordert einige Übung.Wenn Sie Probleme damit haben, sollten Sie eine Spritzenpumpe wie die in diesem Video gezeigte verwenden, um die Konsistenz zu verbessern. Für geladene hydrophile Moleküle oder Moleküle mit Mittlerer Löslichkeit kann FNP mit hydrophober Ionenpaarung kombiniert werden, um eine effiziente Verkapselung zu ermöglichen. FNP kann auch verwendet werden, um mehrere Verbindungen im gleichen Nanopartikelkern zu verkapseln.Lesen Sie den Text und andere Literaturressourcen, um zu erfahren, wie Sie organische Lösungsmittel am besten aus den Nanopartikeldispersionen in Ihrer gewünschten Anwendung entfernen können. Es gibt auch eine Reihe von Techniken zur Stabilisierung von Nanopartikeln während der Lagerung.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

A Method for Ovarian Follicle Encapsulation and Culture in a Proteolytically Degradable 3 Dimensional System

Eine Methode zur Ovarialfollikel Encapsulation und Kultur in einem Proteolytisch Degradable 3 Dimensional-System

The ovarian follicle is the functional unit of the ovary that secretes sex hormones and supports oocyte maturation. In vitro  follicle techniques provide ...

Forschung

Biotechnik

Fluorescent Nanoparticles for the Measurement of Ion Concentration in Biological Systems

Fluoreszierende Nanopartikel für die Messung von Ionen-Konzentration in biologischen Systemen

Tightly regulated ion homeostasis throughout the body is necessary for the prevention of such debilitating states as dehydration.1 In contrast, rapid ion ...

Formulation of Diblock Polymeric Nanoparticles through Nanoprecipitation Technique

Formulierung von Diblock Polymernanopartikel durch Nanopräzipitation Technik

Nanotechnology is a relatively new branch of science that involves harnessing the unique properties of particles that are nanometers in scale ...

Hydrophobic Salt-modified Nafion for Enzyme Immobilization and Stabilization

Hydrophobe Salz-modifizierte Nafion zur Enzymimmobilisierung und Stabilisierung

Over the last decade, there has been a wealth of application for immobilized and stabilized enzymes including biocatalysis, biosensors, and biofuel ...

Viral Nanoparticles for In vivo Tumor Imaging

Viral Nanoparticles for In vivo Tumor Imaging

Viral Nanopartikel für<em&gt; In vivo</em&gt; Tumor Imaging

The use of nanomaterials has the potential to revolutionize materials science and medicine. Currently, a number of different nanoparticles are being ...

Evaluation of Polymeric Gene Delivery Nanoparticles by Nanoparticle Tracking Analysis and High-throughput Flow Cytometry

Evaluation von polymeren Gene Delivery-Nanopartikeln durch Nanopartikel Tracking-Analyse und High-throughput Durchflusszytometrie

Non-viral gene delivery using polymeric nanoparticles has emerged as an attractive approach for gene therapy to treat genetic diseases1 and as a ...

Programming Stem Cells for Therapeutic Angiogenesis Using Biodegradable Polymeric Nanoparticles

Programmierung Stammzellen für therapeutische Angiogenese mit biologisch abbaubaren Polymernanopartikel

Controlled vascular growth is critical for successful tissue regeneration and wound healing, as well as for treating ischemic diseases such as stroke, ...

The Encapsulation of Cell-free Transcription and Translation Machinery in Vesicles for the Construction of Cellular Mimics

Die Verkapselung von Zellfreie Transkription und Übersetzung Machinery in Vesikel über die Errichtung von Cellular Mimics

As interest shifts from individual molecules to systems of molecules, an increasing number of laboratories have sought to build from the bottom up ...

Solid Lipid Nanoparticles (SLNs) for Intracellular Targeting Applications

Solid Lipid Nanoparticles SLNs for Intracellular Targeting Applications

Feste Lipidnanopartikel (SLN) für die intrazelluläre Targeting-Anwendungen

Nanoparticle-based delivery vehicles have shown great promise for intracellular targeting applications, providing a mechanism to specifically alter ...

Production of Metal Nanoparticles by Pulsed Laser-ablation in Liquids: A Tool for Studying the Antibacterial Properties of Nanoparticles

Herstellung von Metallnanopartikeln durch gepulste Laserablation in Flüssigkeiten: Ein Werkzeug zum Studium der antibakteriellen Eigenschaften von Nanopartikeln

The emergence of multidrug-resistant bacteria is a global clinical concern leading some to speculate about our return to a "pre-antibiotics" era of ...