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

Эта работа была поддержана финансирование от Optimeos естественных наук, Национальный научный фонд (CBET 1605816), Билла и Мелинды Гейтс (BMGF, OPP1150755) и национальной науки фонд исследовательских стипендий (DGE-1656466) присуждена K.D.R.

Авторы не имеют ничего сообщать.

Начиная с конца 1990-х годов наблюдается устойчивый рост числа клинических испытаний с использованием наноматериалов1,2. Растущий интерес отражает обещание наноматериалов для улучшения биодоступность гидрофобные наркотиков и обеспечения преференциального адресного внутри тела3. Полимерные наночастиц (именуемый наночастиц или NPs здесь) представляют растущую долю этого класса материалов2. Сети получил интерес, потому что они имеют весьма настраиваемых свойств, таких как размер, состав и поверхности функционализации4. При применении к администрации слаборастворимых лекарств, NPs часто имеют структуру ядро оболочка, где терапевтического инкапсулируется в ядре гидрофобных и оболочка состоит из гидрофильного полимера кисти. Простой способ для создания этой структуры занято сополимера диблок амфифильных (BCP), состоящий из разложению гидрофобные блока, который является составной частью основных частиц, и гидрофильные poly(ethylene glycol) (PEG) блок, который образует полимер кисти и придает их пространственной стабилизации4,5.
Nanoprecipitation является общий метод изготовления для полимерных наночастиц, потому что это просто и не энергии интенсивного6. В своей простейшей форме nanoprecipitation предполагает добавление пипеткой NP компонентов в среде органического растворителя, как ацетон избыточный объем перемешиваемой воды. Изменение в растворителе для разбавленных водный раствор приводит осаждения нерастворимых основной компонент. Стабилизатор собирает на этой растущей поверхности частиц, режиссер адсорбции рухнул гидрофобные блок7,8,9,10. Форма гранулометрического получается, когда растворителей и воды быстро перемешать сформировать однородный раствор. Смешивание, медленнее, чем нуклеации и Ассамблея компоненты результатов в более крупных, более населения частиц полидисперсных. Хотя легко доступны для простого теста, перемешивают пакетный подход приводит к широким изменчивость из-за смешивания непоследовательность и не поддается масштабирования6,11. Микрофлюидика стали еще одним направлением производства НП, который может выполняться непрерывно. Это средства производства был недавно рассмотрен Дин и др. 11 . Общий подход использует ламинарного потока упором для уменьшения масштаба растворителя Длина до субмикронных значения. Смешивание antisolvent происходит путем диффузии, поэтому размеры малого потока имеют решающее значение для обеспечения единообразного частиц11,12. Распараллеливанию нескольких microfluidic камер для масштабирования является проблематичным для больших производственных объемов.
Быстрое смешивание условия, которые пользу единообразных nanoprecipitation в микрофлюидика попеременно могут быть произведены в замкнутых, турбулентных потоков. Флэш-NanoPrecipitation (ППП) использует специальные смешивания геометрии для достижения этих условий при более объемных вливающихся чем возможно с микрофлюидика. Входе потоков введите смесительная камера турбулентных условиях, которые приводят к генерации вихри, чтобы растворитель/анти-solvent ламели формируют в масштабе длины диффузии11,13. Таким образом достигается равномерное перемешивание в масштабе времени, короче, чем зарождения и роста терапевтического. Замкнутые геометрии смеситель не позволяют поток обхода региона где диссипация энергии турбулентного возникает и всей системы опыта же процесс истории13. Нуклеации происходит равномерно в смесительную камеру и частиц роста доходов до приостановлено Ассамблеей BCP на поверхности9,14. Смешанный поток, содержащий стабильный частицы могут затем разбавляют дополнительные antisolvent для подавления Ostwald созревания частицы15,16,17.
Замкнутые набегающих струи (CIJ) Смеситель простой дизайн смеситель для ППП и допускает смешивания двух потоков в масштабируемой и непрерывное моды, как показано на рисунке 1A13. Мульти входе вихревой смеситель (MIVM) был разработан для включения до четырех различных поток входных данных по-прежнему обеспечивая при этом быстрое микросмешения, необходимых для формирования единой частиц, как показано на рисунке 1B18. ППП позволяет простая формулировка скрининга, которые легко могут быть переведены в коммерческих масштабах производства. Ввиду непрерывного характера процесса больших размеров партии не требуют новых судов, но скорее больше времени выполнения, благоприятных простой перевод на килограмм масштаба производства в том же поезде оборудование.
Гидрофильные соединения, такие как пептидов и белков («biologics») также может быть инкапсулирована в процесс называют обратное флэш-NanoPrecipitation (iFNP). Этот метод требует амфифильных BCP, где один блок гидрофобных и другой polyacid19. Начальный шаг предполагает быстрое смешивание этанного сульфоксида (ДМСО) поток, содержащий биологических и BCP против липофильных растворителя как дихлорметан или хлороформом. Это приводит к образованию частиц, стабилизировать с помощью кисти гидрофобные блока. Здесь такая архитектура будет называться «Перевернутый» NP. Ядро содержит polyacid, который затем ionically сшитый, используя многовалентных катиона. Это стабилизирует частиц для обработки в водной среде в виде микрочастиц или ПЭГ покрытием наночастиц методами, которые были зарегистрированы в литературе19,,2021.
Этот протокол может использоваться для производства лаборатории масштабе наночастиц полимерных ядро оболочка, инкапсулируя гидрофобные или гидрофильные соединения. Протокола подразделах инструкции по использованию обоих классов смеситель - CIJ и MIVM. Читатель должен быть в состоянии адаптировать протокол для Роман основных компонентов и герметизации генерировать наночастиц желаемого размера, используя соответствующие смеситель для потока входных данных. Ниже представлены три примера составов с помощью ППП и iFNP. Два используют CIJ смеситель и один требует15,MIVM22. Первая формулировка демонстрирует Инкапсуляция модели гидрофобные составные по ППП. Вторая формулировка демонстрирует Инкапсуляция модели гидрофильные соединения, iFNP в смесителе CIJ. Окончательная формулировка представляет собой пример белка инкапсуляции, iFNP с помощью MIVM. Протокол для этого третьего формулировка описывает использование мелких, портативных MIVM, называется «μMIVM». Смеситель дизайн меньше для скрининга упрощенную формулировку, но поведение масштабирования это хорошо понимают и смеситель является не microfluidic устройства22. В заключительном разделе протокола включает в себя некоторые заметки о масштабирования свинца составов указанных в скрининга. Эти составы предназначены для предоставления точек доступа для процесса обучения и следовательно использовать неразлагающимися поли (стирола)-на основе полимеров. Альтернативные стабилизаторы были описаны в литературе, с количеством биосовместимых коммерческие варианты доступны в14,23,24.

<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

Формулирование терапевтического комплекса в наночастиц (NPs) можно придать уникальные свойства. Для плохо водорастворимых препаратов NP формулировки можно повысить биодоступность и изменить распределение лекарств в организме. Для гидрофильные препараты как пептидов и белков инкапсуляции в NPs может также обеспечивают защиту от естественной очистки механизмов. Есть несколько методов для производства полимерных NPs, которые являются масштабируемыми. Флэш-NanoPrecipitation (ППП) — процесс, который использует инженерии смешивания геометрии производить NPs с узкими размер дистрибутивов и перестраиваемые размеры от 30 до 400 Нм. Этот протокол содержит инструкции на производство лабораторных полимерных наночастиц ядро оболочка целевого размера с помощью ППП. Протокол может быть реализован для инкапсуляции или гидрофильные гидрофобные соединений с незначительными изменениями. Метод легко могут использоваться в лаборатории в масштабе миллиграмм на экране составов. Свинец хитов непосредственно могут быть расширены грамм - и килограмм масштаба. Как непрерывный процесс масштабов включает больше смешивания время запуска процесса, а не перевод к новым судам, процесс. ЯИЭ, производимые FNP высоконагруженных с терапевтической, имеют густой стабилизирующим полимер кисти и имеют размер воспроизводимость ± 6%.

Скрининг NP составов с FNP быстрый и требует небольших количеств материала (порядка 1-10 мг). FNP протокол инкапсуляции гидрофобные соединения, такие как витамин Е (шаг 1) приводит к стабильной, ясно или слегка опалесцирующая NP дисперсии. Динамическое рассеяние света (DLS) предоставляет надежные средства характеризуют размер частиц. Как показано на рисунке 3, процесс производит NPs с низкой полиизопрена в воспроизводимый моды. Типичный полиизопрена индекс (PDI) меньше, чем 0,20, указанием относительно монодисперсных населения. PDI получается от автокорреляционной функции и часто реализуется в инструмент программного обеспечения. Это отношение второго до первого момента, где значения 0,1 обычно получаются для монодисперсных частиц26. Для четырех витамин Е/PS-b-PEG формулировка реплицирует сообщил, значение было 0.12 ± 0.02 и средний диаметр 107 Нм ± 7. Типичный «осечка» вследствие либо неравномерным депрессии шприцы или медленнее скорость депрессии также сообщается в рисунке 3. Полиизопрена был не влияет, но размер был немного больше (135 Нм). В этом примере, в том числе новые метрики для размера частиц являются 113 Нм ± 14. Осечка результаты в периоды времени, когда камера содержит только один поток тип. Важно, что весь поток опыта же процесс истории и относительные объемы органических и водных потоков в смеситель. Без стабилизатора непрозрачные решения с видимыми агрегатов производится. DLS автокорреляционная функция для этого образца немонотонных и гладко, как показано на рисунке 3 врезные не гниет.
Контроль размера частиц, FNP показана на рисунке 4, где различные относительные количества основного материала – poly(styrene)1.8 k в данном случае – и PS -b-PEG стабилизатор привели в размерах частиц, которые варьировались от 49-152 Нм. Эти размеры частиц были получены с ТГФ потоков, содержащих общая Массовая концентрация основных и стабилизатор 20 мг/мл, где 25%, 50% или 75% от массы был poly(styrene) основного материала. Полиизопрена наночастиц всегда был меньше, чем 0,15. Широкое обсуждение параметра воздействие на размер частиц, производимых FNP можно найти в литературе10. Загрузки могут быть настроены путем проведения постоянный объем растворителя и различной относительной объемы запасов решения основных и стабилизатор. Аналогично общая Массовая концентрация может быть изменено путем подготовки запасов решения на значения, отличные от 10 мг/мл. При определенных условиях можно наблюдать населения пустой мицеллы, DLS27. Это не любое пагубное воздействие помимо расширения измеренных гранулометрический. Когда размеры похожи, это может проявляться как один широкий пик, а не два отдельных пиков.
Же CIJ смеситель может также использоваться для инкапсуляции гидрофильные соединения iFNP, примером в шаге 2 протокола. Частицы, производимых в сообщения о разработке являются около 65 нанометр с низкой полиизопрена 0,08. Распределение размеров можно увидеть в рисунке 5А (пунктирные линии). Влияние сшивки ПАА карбоновые кислоты остатков на частицы стабильность свидетельствует анализ DLS в сильных растворителей, таких как ДМСО, как показано на рисунке 5B. Автокорреляционная функция хорошо сшитый частиц должна начать вблизи значение 1 и падение резко 0 время характерным, что связано с размер частиц (сплошная линия). Частицы, которые набухают широко или распустить не высокоструктурированные и показать минимальный автокорреляции сигнал (пунктирная линия). Для iFNP неудачных испытаний манифеста аналогичным образом, как описано для FNP выше. Видимые агрегатов может рассматриваться или бедных DLS автокорреляционная функция формы может наблюдаться. MIVM может использоваться для ППП или iFNP, когда более двух потоков входе требуются из-за ограничений системы растворимости или Химическая несовместимость. Маломасштабной версии MIVM (μMIVM) с его стенд смеситель показано на рисунке 2. Как и в случае с CIJ, этот смеситель может использоваться для инкапсуляции гидрофобных и гидрофильных соединений22. В шаге 3 протокол для инкапсуляции гидрофильных белков, OVA, по iFNP был описан. Распределение размеров частиц показано на Рисунок 5A (сплошная линия). Размер-около 125 нанометр с PDI 0,16. Общий протокол для работы насоса шприца в более широких масштабах осуществляется в шаге 4.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58757/58757fig1.jpg"> Рисунок 1: смеситель Ассамблеи и внутреннего потока шаблон схемы. (A) ограничивается набегающих струй (CIJ) смеситель с прилагаемой шприцы позиционируется выше закалочная ванна. Не изображенные являются перемешать бар закалочная ванна флакона и перемешать плиты. Смешивая геометрии изображен в развернутом виде показаны два потока отверстия, которые затрагивают в центре камеры. (B) мульти входе вихревой смеситель (μMIVM) показано с стекла шприцы и расположены на стенде над закалочной ванной. Пластину мобильных и механические упоры подрезывали от картины. Расширенное представление показывает вихревой камере и подводящих каналов схематично. (C) A схематическое представление ядро оболочка NPs, производимые ППП. Красный сфер представляют лечебный, который, в сочетании с блоком синий рухнул полимера, составляют ядро NP. Блоке желтый полимер формирует слой кистью, придавая их пространственной стабилизации в NPs. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58757/58757fig1large.jpg" target="_blank">пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58757/58757fig2.jpg"> Рисунок 2: μMIVM терминологии и компоненты для сборки. ΜMIVM требует стенд микшер для включения единообразных депрессии четырех шприцев. В этом случае высот поршень шприца должны все быть одинаковыми для обеспечения последовательного смешивания. В качестве альтернативы он может работать с помощью шприца насосы. Стенд микшер с метками компонентов показан слева фигуры. Справа-разобранного микшер с уплотнительным кольцом в месте на диске, смешивая геометрии. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58757/58757fig2large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58757/58757fig3.jpg"> Рисунок 3: Частицы размером распределение наночастиц полимерных, содержащие ядро витамина е и стабилизировался ПС -б-PEG. Динамическое рассеяние света (DLS) обеспечивает интенсивности взвешенный размер дистрибутивов, которые показывают распределение диаметр NP. Кривые в среднем трех экземплярах анализов для каждого судебного разбирательства и были масштабированы производить идентичные максимальный пик высот. Четыре реплицирует (сплошные линии) указывают на высокую воспроизводимость метода (стандартное отклонение = 7 Нм). Также включен представитель осечка (пунктирная линия), например скорость шприц или неравномерным депрессии двух шприцы, что приводит к большой диаметр частиц. Стандартное отклонение размера NP, включая Осечка была 14 Нм. (Вставка) Без PS -b-стабилизатор PEG, образуются большие агрегаты микрон шкала (или капель, в случае нефти, как витамин Е). DLS автокорреляционная функция запуска без стабилизатора (пунктирная линия) отображается вместе с представителем автокорреляции из наночастиц репликации (сплошная линия). Автокорреляционная функция показывает ряд характерных сроков для образца элемента управления, указывающее полидисперсных населения. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58757/58757fig3large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58757/58757fig4.jpg"> Рисунок 4: Управление размером частиц, FNP через различные относительного соотношения основных материалов для стабилизатора. Распределения интенсивности взвешенный размер трех составов с poly(styrene) сердечником стабилизировалась, ПС -б-PEG изображены. Общая Массовая концентрация в ТГФ был 20 мг/мл и antisolvent была вода. Формулировки были подготовлены в смесителе CIJ. Массовая состоит из основного материала отображается в условных обозначениях. Например, 25% основной выборки содержит 5 мг/мл poly(styrene) и 15 мг/мл ПС -б-КОЛЫШЕК. Средних размеров для 25% (сплошная линия), 50% (пунктирная линия) и 75% (смешанные пунктир) нагрузок основных были 49 Нм, 96 Нм и 152 Нм, соответственно. Все значения PDI были меньше, чем 0,15. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58757/58757fig4large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58757/58757fig5.jpg"> Рисунок 5: характеристика Перевернутый ЯИЭ в CIJ смесителя или μMIVM. (A) DLS кривые являются в среднем тройные анализов для каждой разработки. Пунктирная линия показывает распределение по размерам частиц 3 k MD сделал в смеситель CIJ, в то время как сплошная линия является распределение по размерам частиц OVA, в μMIVM. (B) сила сшивки может оцениваться DLS, используя в качестве растворителя ДМСО. DLS автокорреляционная функция показывает прочность сшивки через значение первоначального автокорреляции и наблюдения чистого перехода к значение ноль. Пунктирная линия изображает автокорреляционная функция для частицы с не сшивателя, показаны слабого исходного сигнала и время широкий распада. Сплошная линия изображает автокорреляции после добавления сильного сшивателя (в данном случае, tetraethylenepentamine), который показывает сильный первоначальный сигнал и сроки определены распада. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58757/58757fig5large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58757/58757fig6.jpg"> Рисунок 6: Пересыщение, S, как функция относительной смешивания соотношения органического растворителя воду. (A) сравнение наивысший достижимый Пересыщение для (○) boscalid, пестицидов и (■) пептида B, семь остатки модель пептид. Органический поток содержит boscalid в концентрации 230 мг/мл и пептида B на 200 мг/мл, их концентрации насыщения. Существует максимальная Пересыщение, которое зависит от каждого активного фармацевтического вещества (API) / растворитель системы. (B) когда концентрация boscalid в потоке органических уменьшается в 20 раз, условия, на которых достигаются Пересыщение и nanoprecipitation становятся ограниченными. Эта цифра перепечатана с разрешения Elsevier9. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58757/58757fig6large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>

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

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

Флэш-NanoPrecipitation (ППП) является масштабируемой подход для производства полимерных ядро оболочка наночастиц. Лаборатория масштабе составов для инкапсуляции гидрофобных и гидрофильных терапии описаны.

Флэш-NanoPrecipitation для инкапсуляции гидрофобных и гидрофильных соединений в полимерных наночастиц

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

Вспышка нанопреципитации, или FNP методы, продемонстрированые здесь предлагают масштабируемые и простой платформы для инкапсуляции гидрофобных или гидрофильных соединений внутри полимерных наночастиц. Для ясности, метод, используемый для инкапсулировать биопрепараты называется обратной вспышки нанопреципитации, или IFNP. Основные принципы неизменны, но полученная структура наночастиц отличается.Как правило, новые пользователи нуждаются в практике последовательно работать ввезже шприцы при ручном создании небольших наночастиц партий. Большие объемы могут быть произведены с помощью управляемых компьютером шприц-насосов. Наш протокол также содержит подробную информацию о постобработки наночастиц решений, которые часто имеют решающее значение для успешного применения формулировки.Перед началом процесса проверьте фитинги смесителя CIJ и убедитесь, что розетка не обжимается. Затем заполните два пятимилитровых полипропиленовых резиновых свободных шприцев Luer блокировки с двумя-тремя миллилитров ацетона, или другой растворитель очистки. Заблокив шприцы в адаптеры в входе, и установите сборку над мусорным контейнером.Устойчиво угнетайте поршени, чтобы отправить растворителя через камеру смешивания в течение нескольких секунд. Затем снимите шприцы и высушите смесь потоком азотного газа. Далее, чтобы начать подготовку растворителя входного потока, пипетка 0,25 миллилитров 10 миллиграммов на миллилитр раствор витамина Е, в стабилизаторе свободных тетрагидрофуран, в 1,5 миллилитров микроцентрифуг трубки.Затем пипетка 0,25 миллилитров 10 миллиграммов на миллилитр раствора стабилизатора блока кополитера в THF в ту же трубку. Вихрь смеси в течение пяти-десяти секунд, а затем центрифуга его на тысячу G в течение пяти до 10 секунд, чтобы восстановить жидкость, придерживаясь крышки. Подготовка 1,5 миллилитров центрифуги трубки, содержащей 0,525 миллилитров деионизированной воды в качестве анти-растворителя.Затем, пипетка четыре миллилитров деионизированной воды в 20 миллилитров сцинтилляционного флакона, чтобы сделать утолить ванну. Поместите небольшой бар перемешать во флаконе. Поместите чистый миксер CIJ над ванной в стойке или блоке пробирки на тарелку для перемешивания.Начните перемешивать ванну с максимально возможной скоростью около 75%. Затем, подходят тупой наконечником иглы на один миллилитр полипропиленовой резины свободный шприц, и составить анти-растворитель. Тщательно изгнать пузырьки воздуха из шприца, а затем удалить и избавиться от иглы.Отрегулируйте поршень так, чтобы жидкость доехала до конца шприца. Затем прикрепите шприц к одному из входов CIJ. Нарисуйте растворительную смесь во второй шприц таким же образом и прикрепите его к другому входу.Чтобы сформировать наночастицы, одновременно угнетают оба поршеня плавным однородным движением менее чем за 0,5 секунды. Очень важно угнетать шприцы быстро, равномерно и плавно. Вы не должны внезапно ударить шприцы, но должны начать движение уже в контакте с вершинами шприцев.После этого установите смеситель CIJ над контейнером для отходов, не удаляя шприцы, чтобы убедиться, что объем удержания не сливается в дисперсию. Удалите бар перемешать из сцинтилляционной флакона и крышка его. Затем удалите и отбросьте растворители и анти-растворители шприцев.Очистите миксер перед следующей вспышкой нанопреципибилизации суда. Чтобы подготовить образец для динамического анализа рассеяния света, пипетка 100 микролитров дисперсии в кювет. Добавьте 900 микролитров растворителя ванны, и хорошо перемешайте с помощью пипетки перед началом анализа образца.Чтобы начать сборку микро MIVM, поместите O-кольцо в диске геометрии смешивания. Выровнять отверстия в смешивая диске с колышками на верхнем диске, и поместить их вместе, будьте осторожны, чтобы не вытеснить O-кольцо. Ослабить розетку трубки установки в нижнем приемнике, а затем винт подключенных дисков в приемник.Fit шпангоут ключ к колышкам верхнего диска, и затянуть сборки. Затяните розетку трубки установки так, что он сидит твердо против нижней стороне диска смешивания геометрии. Убедитесь, что шприц фитинги на верхнем диске уютно.Поднимите мобильную пластину на стенде смесителя, чтобы держать его в стороне, а затем поместите собранный миксер на стенде, с розеткой труб резьбой через опорную пластину. Далее поместите 15 миллилитровую центрифугу, содержащую 5,25 миллилитров хлороформа, в качестве утоляющая ванна под розеткой труб. Затем нарисуйте 0,75 миллилитров раствора А, который составляет пять миллиграммов на миллилитр раствора овалбумина в диметиловом сульфоксиде в 10%воде по объему, в один миллилитровый газ плотный шприц замка Luer с тупой наконечником иглы.Тщательно изгнать пузырьки воздуха, удалить иглу, и премьер решение к концу Luer установки. Подключите шприц к входу миксера. Повторите этот процесс с 0,75 миллилитров каждый из раствора B, который составляет шесть миллиграммов на миллилитр стабилизатора блока кополитера в DMSO, и раствор C, который является THF.Подключите шприцы к смесителям по часовой стрелке в алфавитном порядке. Приготовьте 2,5 миллилитровый газовый шприц, содержащий 1,85 миллилитров раствора D, который является хлороформом, и соедините его с четвертым ввесятом. Подтвердите, что существенной разницы в высотах шприца нет.Затем осторожно схвяйте подшипник с каждой стороны мобильной пластины и медленно опустите тарелку, пока она едва лежит равномерно поверх шприцев. Для генерации наночастиц, неуклонно и плавно угнетают пластину примерно за 0,5 до одной секунды. Затем снимите и крышка утолить трубку ванны.Разобрать и очистить смеситель, когда закончите. Для работы с большими объемами загрузите растворы в газовые шприцы и соедините полиэтиленовые трубы с фитингами Luer к шприцам. Премьер решения для концов трубки.Зажим шприцев в шприц насосы, и прикрепить трубки к соответствующим смеситель входов. Поместите небольшой флакон отходов под розетку трубки для сбора объема запуска. Приготовьте ванну для утоления и держите ее поблизости.Одновременно, запустите насосы, и пусть около пяти миллилитров сточных вод текут в флакон отходов. Затем начните собирать наночастицы в ванне утоления, как обычно. Тарелка перемешивания может быть использована для смешивания утоления ванны при желании.Четыре репликации FNP полимерных наночастиц с гидрофобным ядром, приготовленные в миксере CIJ, показали высокую репликатность и были относительно монодисперсными, со средним диаметром 107 нанометров. Репрезентативная осечка от медленной или неравномерной депрессии шприца, производится несколько больших частиц, в то время как поликистоз не влияет в этом примере, осечки могут привести к более полидисперсных распределений. Функция автоматической корреляции DLS плавно распалась для репрезентативного образца полимерных наночастиц.Этот гладкий распад не наблюдался, когда формулировка была предпринята без стабилизатора блока кополимер, который производится микрон масштаба капель масла вместо. Относительное количество основного материала для стабилизатора контролировало размер частиц, как показано здесь, в наночастицах с полистироловым ядром. PDI был ниже 0,15 в каждой формулировке.Наночастицы с гидрофильные ядра, где производится IFNP. Частицы с мальтодекстринным ядром, приготовленные в смеситель CIJ, были около 65 нанометров в диаметре, и PDI 0,08. Частицы с оварбумин ядром, подготовленным в микро MIVM было около 125 нанометров в диаметре, и PDI 0,16.FNP и IFNP являются мощными инструментами для обработки молекул и наночастиц. Перед выполнением любой техники, не забудьте рассмотреть solubilities каждого компонента во всех растворителей, или растворителя смеси, чтобы обеспечить высокую супер насыщенность во время смешивания. Основная техника проста, но освоение шприца депрессии шаги занимает некоторую практику.Если у вас есть проблемы с этим, рассмотреть вопрос об использовании установки шприц насоса, как показано в этом видео для улучшения согласованности. Для заряженных гидрофильных молекул, или молекул с промежуточной солуствоваемости, ФНП может сочетаться с гидрофобным ионом спаривания, чтобы обеспечить эффективную инкапсуляцию. FNP также может быть использован для инкапсулировать несколько соединений в одном и том же ядре наночастиц.Проконсультируйтесь с текстовыми и другими литературными ресурсами, чтобы узнать, как лучше удалить органические растворители из дисперсий наночастиц в желаемом приложении. Существует также ряд методов стабилизации наночастиц во время хранения.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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

Метод инкапсуляции фолликулов яичников и культуры в протеолитически разложению 3 мерной системы

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

Fluorescent Nanoparticles for the Measurement of Ion Concentration in Biological Systems

Флуоресцентные наночастицы для измерения концентрации ионов в биологических системах

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

Формулировка диблок Полимерные наночастицы через Nanoprecipitation Техника

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

Гидрофобные Солт-модифицированный Nafion для иммобилизации ферментов и стабилизации

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

Вирусный наночастиц для<em&gt; В естественных условиях</em&gt; Изображения опухоли

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

Оценка Полимерные доставки генов наночастиц наночастиц Анализ отслеживания и высокой пропускной проточной цитометрии

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

Стволовые Программирование Клетки для терапевтической ангиогенеза Использование биоразлагаемых полимерных наночастиц

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

Инкапсуляция Бесклеточные транскрипции и трансляции в машинный Пузырьки, для построения клеточных 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

Твердые липидов Наночастицы (SLNS) для внутриклеточного Ориентация Приложения

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

Получение металлических наночастиц импульсной лазерной абляцией в жидкостях: инструмент для изучения антибактериальных свойств наночастиц

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