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

इस काम को Optimeos लाइफ साइंसेज, नेशनल साइंस फाउंडेशन (CBET १६०५८१६), बिल ऐंड मेलिंडा गेट्स फाउंडेशन (BMGF, OPP1150755), और नेशनल साइंस फाउंडेशन ग्रेजुएट रिसर्च फेलोशिप (डीजीई-१६५६४६६) से फंडिंग द्वारा समर्थित किया गया K.D.R.

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

1990 के दशक के बाद से, वहां नैदानिक परीक्षण1,2मैटीरियल्स रोजगार की संख्या में लगातार वृद्धि हुई है । बढ़ती ब्याज hydrophobic दवाओं की जैव उपलब्धता में सुधार करने के लिए और3शरीर के भीतर अधिमान लक्ष्यीकरण सक्षम करने के लिए मैटीरियल्स के वादे को दर्शाता है । बहुलक नैनोकणों (नैनोकणों या एनपीएस के रूप में संदर्भित यहां) सामग्री के इस वर्ग की बढ़ती अनुपात का प्रतिनिधित्व2। एनपीएस में रुचि हुई है क्योंकि उनके पास अत्यधिक स्वरित्र गुण हैं जैसे आकार, संरचना, और भूतल functionalization4. जब खराब घुलनशील दवाओं के प्रशासन के लिए आवेदन किया, एनपीएस अक्सर एक कोर-शैल संरचना जहां चिकित्सकीय hydrophobic कोर में समझाया गया है और खोल एक हाइड्रोफिलिक बहुलक ब्रश के होते हैं । इस संरचना उत्पंन करने के लिए एक सरल तरीका एक amphiphilic diblock copolymer (BCP) एक क्षरण hydrophobic ब्लॉक, जो कण कोर का हिस्सा है, और एक हाइड्रोफिलिक पाली (ईथीलीन ग्लाइकोल) (खूंटी) ब्लॉक, जो बहुलक ब्रश रूपों से मिलकर काम करता है और बीटेक steric स्थिरीकरण4,5.
Nanoprecipitation बहुलक नैनोकणों के लिए एक आम निर्माण तकनीक है क्योंकि यह सरल और ऊर्जा गहन नहीं है6। इसके सरलतम रूप में, nanoprecipitation में NP घटकों के पिपेट के अतिरिक्त शामिल है एसीटोन की तरह एक कार्बनिक विलायक में उभारा पानी की एक अतिरिक्त मात्रा के लिए । एक पतला करने के लिए विलायक में परिवर्तन अघुलनशील कोर घटक के वर्षण में जलीय समाधान परिणाम । इस बढ़ते कण की सतह पर स्थिरता इक्ट्ठा, ढह hydrophobic ब्लॉक7,8,9,10के सोखना द्वारा निर्देशित । एक समान कण आकार वितरण विलायक और पानी तेजी से एक सजातीय समाधान बनाने के लिए मिश्रण जब प्राप्त की है । मिश्रण है कि nucleation और एक बड़ा, अधिक polydisperse कण जनसंख्या में घटकों के परिणामों की विधानसभा से धीमी है । एक सरल परीक्षण के लिए आसानी से सुलभ हालांकि, मिश्रण विसंगति के कारण व्यापक परिवर्तनशीलता में उभारा बैच दृष्टिकोण परिणाम है और स्केल करने के लिए उत्तरदायी नहीं है-6,11. Microfluidics एनपी उत्पादन के लिए एक और अवसर के रूप में उभरा है कि लगातार चला जा सकता है । उत्पादन का यह मतलब हाल ही में डिंग एट अल द्वारा समीक्षा की गई है । 11 . एक आम दृष्टिकोण उप माइक्रोन मूल्यों के लिए विलायक लंबाई पैमाने को कम करने के लिए ध्यान केंद्रित लामिना प्रवाह का उपयोग करता है । antisolvent के मिश्रण प्रसार द्वारा होता है, इसलिए छोटे प्रवाह आयामों को वर्दी11,12कणों को सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण हैं । स्केल-अप के लिए एकाधिक microfluidic कक्षों की Parallelization बड़े उत्पादन वॉल्यूंस के लिए समस्याग्रस्त है ।
तेजी से मिश्रण की स्थिति है कि microfluidics में वर्दी nanoprecipitation एहसान वैकल्पिक रूप से सिमटे, अशांत प्रवाह में उत्पादित किया जा सकता है । Flash NanoPrecipitation (FNP) flowrates के साथ संभव से उच्च volumetric microfluidics के तहत इन शर्तों को प्राप्त करने के लिए विशेष मिश्रण geometries को रोजगार । प्रवेश धाराओं अशांत शर्तों के तहत एक मिश्रण चैंबर में प्रवेश कि भेंवर की पीढ़ी के लिए सीसा, ताकि विलायक/विरोधी विलायक lamellae प्रसार की लंबाई पैमाने पर11,13फार्म । इस प्रकार, एक nucleation की तुलना में कम समय पैमाने पर मिश्रण और चिकित्सीय के विकास की वर्दी हासिल की है । मिक्सर की सीमित ज्यामिति क्षेत्र जहां अशांत ऊर्जा अपव्यय होता है और पूरे सिस्टम एक ही प्रक्रिया इतिहास13अनुभव के दरकिनार धारा की अनुमति नहीं है । Nucleation मिश्रण चैंबर और कण विकास आय में समान रूप से होता है जब तक की सतह9,14पर BCP के विधानसभा द्वारा रोका । स्थिर कणों से युक्त मिश्रित धारा तो15,16,17कणों के Ostwald पकने को दबाने के लिए अतिरिक्त antisolvent के साथ पतला हो सकता है ।
एक सीमित pinging जेट (CIJ) मिक्सर FNP के लिए सरलतम मिक्सर डिजाइन है और एक स्केलेबल और निरंतर फैशन में दो धाराओं के मिश्रण परमिट, के रूप में चित्र 1a13में दिखाया गया है । एक बहु प्रवेश भंवर मिक्सर (MIVM) अभी भी वर्दी कण गठन के लिए आवश्यक तेजी से micromixing प्राप्त करते हुए चार अलग धारा आदानों को सक्षम करने के लिए विकसित किया गया था, के रूप में चित्र 1b18में दिखाया गया है । FNP सरल निर्माण स्क्रीनिंग है कि आसानी से वाणिज्यिक पैमाने पर उत्पादन के लिए अनुवाद किया जा सकता है सक्षम बनाता है । इस प्रक्रिया की सतत प्रकृति के कारण, बड़ा बैच आकार नए जहाजों की आवश्यकता नहीं है बल्कि अब समय चलाते हैं, एक ही उपकरण ट्रेन में किलोग्राम पैमाने पर उत्पादन के लिए सरल अनुवाद को सक्षम करने ।
हाइड्रोफिलिक यौगिकों जैसे पेप्टाइड्स और प्रोटीन (' एक तर्क ') भी एक प्रक्रिया में समझाया जा सकता व्युत्क्रम फ़्लैश NanoPrecipitation (iFNP) । तकनीक एक amphiphilic BCP जहां एक ब्लॉक hydrophobic है और दूसरे एक polyacid19की आवश्यकता है । प्रारंभिक चरण में तेजी से एक dimethyl sulfoxide (DMSO) जीवविज्ञान और lipophilic या dichloromethane जैसे क्लोरोफॉर्म विलायक के खिलाफ BCP युक्त धारा के मिश्रण शामिल है । hydrophobic ब्लॉक ब्रश के साथ स्थिर कणों के गठन में यह परिणाम है । यहां, इस तरह एक वास्तुकला एक ' उल्टे ' एनपी का कार्यकाल होगा । कोर polyacid है, जो तो है ईओण का उपयोग कर एक multivalent कटियन crosslinked शामिल हैं । यह microparticles के रूप में एक जलीय वातावरण में प्रसंस्करण के लिए कणों स्थिर या खूंटी नैनोकणों तकनीक है कि19,20,21में सूचित किया गया है द्वारा लेपित ।
इस प्रोटोकॉल प्रयोगशाला के पैमाने पर उत्पादन के लिए नियोजित किया जा सकता है बहुलक कोर-शैल नैनोकणों encapsulating या तो hydrophobic या हाइड्रोफिलिक यौगिकों । प्रोटोकॉल की उपधाराएं दोनों मिक्सर कक्षाएं-the CIJ और MIVM के उपयोग पर निर्देश प्रदान करते हैं । पाठक को उपंयास कोर घटकों के लिए प्रोटोकॉल अनुकूलन और reproducibly एक वांछित आकार के नैनोकणों उत्पंन करने में सक्षम होना चाहिए धारा जानकारी के लिए उपयुक्त मिक्सर का उपयोग कर । तीन उदाहरण FNP और iFNP का उपयोग कर योगों नीचे प्रस्तुत कर रहे हैं । दो CIJ मिक्सर को रोजगार और एक MIVM15,22की आवश्यकता है । पहला निर्माण FNP द्वारा एक मॉडल hydrophobic यौगिक के encapsulation को दर्शाता है । दूसरा निर्माण एक CIJ मिक्सर में iFNP द्वारा एक मॉडल हाइड्रोफिलिक यौगिक के encapsulation को दर्शाता है. अंतिम निर्माण एक MIVM का उपयोग iFNP द्वारा प्रोटीन encapsulation का एक उदाहरण प्रदान करता है । इस तीसरे सूत्रीकरण के लिए प्रोटोकॉल एक छोटे पैमाने के उपयोग का वर्णन, handheld MIVM ' μMIVM । मिक्सर डिजाइन सरलीकृत तैयार स्क्रीनिंग के लिए अनुमति देने के लिए छोटा है, लेकिन स्केलिंग व्यवहार अच्छी तरह से समझ में आता है और मिक्सर एक microfluidic डिवाइस22नहीं है. प्रोटोकॉल के अंतिम खंड पैमाने पर कुछ नोट्स शामिल लीड स्क्रीनिंग में पहचान की योगों के ऊपर । इन योगों प्रक्रिया सीखने के लिए पहुँच बिंदु प्रदान करने के लिए अभिप्रेत है और फलस्वरूप गैर-ह्रासी पाली (styrene)-आधारित पॉलिमर का उपयोग करें । वैकल्पिक स्थिरता साहित्य में वर्णित किया गया है, के साथ एक नंबर के साथ संगत वाणिज्यिक विकल्प उपलब्ध14,23,24।

<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

नैनोकणों (एनपीए) में एक चिकित्सीय यौगिक के निर्माण अद्वितीय गुण प्रदान कर सकते हैं । खराब पानी में घुलनशील दवाओं के लिए, एनपी योगों जैव उपलब्धता में सुधार और शरीर के भीतर दवा वितरण को संशोधित कर सकते हैं । पेप्टाइड्स या प्रोटीन की तरह हाइड्रोफिलिक दवाओं के लिए, एनपीएस के भीतर encapsulation भी प्राकृतिक मंजूरी तंत्र से सुरक्षा प्रदान कर सकते हैं । वहां बहुलक एनपीएस के उत्पादन के लिए कुछ तकनीकों है कि स्केलेबल हैं । Flash NanoPrecipitation (FNP) एक प्रक्रिया है कि geometries मिश्रण इंजीनियर का उपयोग करता है के लिए संकीर्ण आकार वितरण और 30 और ४०० एनएम के बीच स्वरित्र आकार के साथ एनपीएस का उत्पादन । इस प्रोटोकॉल FNP का उपयोग कर एक लक्ष्य आकार के कोर-शैल पॉलिमर नैनोकणों के प्रयोगशाला पैमाने पर उत्पादन के निर्देश प्रदान करता है । प्रोटोकॉल या तो हाइड्रोफिलिक या केवल मामूली संशोधनों के साथ hydrophobic यौगिकों encapsulate लागू किया जा सकता है । तकनीक को आसानी से मिलीग्राम पैमाने पर प्रयोगशाला में नियोजित किया जा सकता है स्क्रीन योगों । लीड हिट्स सीधे चना-और किलोग्राम-स्केल तक स्केल किए जा सकते हैं । एक सतत प्रक्रिया के रूप में, स्केल-अप अब नई प्रक्रिया वाहिकाओं के बजाय अनुवाद की प्रक्रिया चलाने के समय मिश्रण शामिल है । FNP द्वारा उत्पादित एनपीएस अत्यधिक चिकित्सकीय के साथ भरी हुई हैं, एक घने स्थिर बहुलक ब्रश सुविधा, और ± 6% का एक आकार reproducibility है ।

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

Flash NanoPrecipitation (FNP) पॉलिमर कोर-शैल नैनोकणों का उत्पादन करने के लिए एक स्केलेबल दृष्टिकोण है । hydrophobic या हाइड्रोफिलिक चिकित्सीय उपचार के encapsulation के लिए प्रयोगशाला पैमाने योगों का वर्णन किया गया है ।

Hydrophobic और हाइड्रोफिलिक यौगिकों में बहुलक नैनोकणों के encapsulation के लिए फ्लैश NanoPrecipitation

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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डिम्बग्रंथि कूप और एक Proteolytically सड़ सकने 3 आयामी प्रणाली में इनकैप्सुलेशन संस्कृति के लिए एक विधि

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