Name: injectable supramolecular polymer-nanoparticle hydrogels for cell and drug delivery applications
Uploaded: 2021-02-07T15:00:00
Duration: 9 min 39 s
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इस शोध को सेंटर फॉर ह्यूमन सिस्टम्स इम्यूनोलॉजी द्वारा बिल एंड मेलिंडा गेट्स फाउंडेशन (OPP1113682) और बिल एंड मेलिंडा गेट्स फाउंडेशन (OPP1211043) के साथ आर्थिक रूप से समर्थन दिया गया था । सी.M.M को स्टैनफोर्ड ग्रेजुएट फेलोशिप और स्टैनफोर्ड बायो-एक्स विलियम और लिंडा स्टीयर फेलोशिप द्वारा समर्थित किया गया था । A.K.G. एक राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन स्नातक अनुसंधान फैलोशिप और विज्ञान और इंजीनियरिंग में स्टैनफोर्ड ग्रेजुएट फैलोशिप के Gabilan फैलोशिप के लिए आभारी है । एस.C को पुरस्कार संख्या F32CA247352 के तहत राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान के राष्ट्रीय कैंसर संस्थान द्वारा समर्थित किया गया था । लेखक भी गर्मजोशी से डॉ गिल्ली रोथ, डॉ एंथोनी यू, डॉ लिंडसे स्टेपलेटन, डॉ हेक्टर लोपेज हर्नांडेज, डॉ एंड्रिया डी एक्वानो, डॉ जूली बेलेट, सेलीन लियोनेग, बेन आउ, एमिली मीनी, एमिली आंधी और डॉ एंटोन स्मिथ सहित एपेल लैब के सदस्यों को वर्षों से इन प्रोटोकॉलों को विकसित करने में मदद करने के लिए अपने प्रयास और समय के लिए स्वीकार करना चाहते हैं ।

इन लेखकों के पास खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

बहुलक-नैनोपार्टिकल (पीएनपी) हाइड्रोगेल आसानी से गढ़े जाते हैं और प्रत्यक्ष इंजेक्शन या कैथेटर डिलीवरी के माध्यम से न्यूनतम आक्रामक प्रशासन के माध्यम से चिकित्सीय कोशिकाओं और दवाओं के दीर्घकालिक स्थानीय वितरण को सक्षम करते हैं। ये प्रोटोकॉल पीएनपी हाइड्रोगेल के निर्माण और परिणामस्वरूप सामग्री की गुणवत्ता को आश्वस्त करने के लिए लक्षण वर्णन विधियों का वर्णन करते हैं। सुप्रामोलिक पीएनपी हाइड्रोगेल निर्माण के लिए स्केलेबल होते हैं और संशोधित सेल्यूलोज पॉलिमर और पॉलीमेरिक कोर-शेल नैनोकणों के सरल मिश्रण के माध्यम से बनते हैं। वर्तमान तरीकों में सरल कोहनी मिश्रण प्रोटोकॉल के माध्यम से सिरिंज में पूर्व-लोडेड जैल बनाने के लिए फेसियल प्रक्रियाओं का वर्णन किया गया है। एनपी आकार और वितरण की निगरानी के लिए डीएलएस जैसे प्रत्येक घटक भागों के गुणवत्ता नियंत्रण मैट्रिक्स के माध्यम से, कोई भी लगातार रियोलॉजिकल गुणों के साथ पीएनपी हाइड्रोजेल सामग्री को पुन: उत्पन्न कर सकता है। एचपीएमसी-सी12 या एनपीएस की मात्रा को अलग-अलग करने के माध्यम से, कोई भी परिणामी पीएनपी हाइड्रोगेल के जाल आकार और कठोरता को संशोधित कर सकता है। इन गुणों को एक विशेष जैव चिकित्सा अनुप्रयोग के अनुरूप सबसे अच्छा करने के लिए ट्यून किया जा सकता है, और यहां विस्तृत रियोलॉजिकल तरीकों के साथ शोधकर्ता पीएनपी हाइड्रोगेल्स के कतरनी-पतले और आत्म-चिकित्सा गुणों की विशेषता हो सकती है क्योंकि वे अपने विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए मंच का अनुकूलन करते हैं। इन विट्रो रिलीज अध्ययन के तरीके भी वर्णित हैं; शोधकर्ता इन अध्ययनों का उपयोग रुचि की दवाओं की रिहाई के सापेक्ष टाइमस्केल की विशेषता के लिए कर सकते हैं, वीवो अध्ययन में भविष्य को सूचित करते हैं। स्थिरता अध्ययनों का उपयोग करके, शोधकर्ता इन सामग्रियों की क्षमता का भी आकलन कर सकते हैं ताकि जैव चिकित्सा की कोल्ड चेन निर्भरता को कम करने के लिए संभावित अनुप्रयोगों के साथ समय और चरम तापमान के साथ संवेदनशील जैव चिकित्सा की जैविक संरचना और स्थिरता को संरक्षित करने में मदद मिल सके। अंत में, सरल सेल व्यवहार्यता परख के साथ, सेल विकास और पीएनपी सामग्री के भीतर प्रवास का मूल्यांकन किया जा सकता है, सेल चिकित्सा और मचान में संभावित अनुप्रयोगों के साथ।
हमारे समूह को पीएनपी हाइड्रोगेल प्लेटफॉर्म27के लिए कई सम्मोहक अनुप्रयोग मिले हैं । सबयूनिट टीकों की धीमी डिलीवरी के लिए पीएनपी हाइड्रोगेल का उपयोग किया गया है, जिससे हास्य प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया31की परिमाण, अवधि और गुणवत्ता को बढ़ावा देने के लिए एंटीजन और एडजुवेंट्स के मिलान वाली गतिज रिलीज प्रोफाइल सक्षम होते हैं। पीएनपी हाइड्रोगेल में सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले हाइड्रोगेल की तुलना में एक छोटा जाल आकार पाया गया है, इसलिए वे प्रसार को धीमा करने और धीरे-धीरे आणविक कार्गो जारी करने में प्रभावी होते हैं। पीएनपी हाइड्रोगेल्स के अद्वितीय ऊतक पालन गुणों और यांत्रिक गुणों का उपयोग सर्जरी के बाद अंगों के बड़े सतह क्षेत्रों पर हाइड्रोगेल छिड़ककर सर्जरी से उत्पन्न होने वाले आसंजन को रोकने के लिए भौतिक बाधाओं के रूप में भी किया गया है। पीएनपी हाइड्रोगेल को प्रभावी सेल डिलीवरी वाहन भी दिखाया गया है, और यांत्रिक गुण वास्तव में इंजेक्शन के दौरान सिरिंज सुई में होने वाली यांत्रिक ताकतों से कोशिकाओं को ढालते हैं, कोशिका व्यवहार्यता29में सुधार करते हैं। जब एनपीएस को सेल-चिपकने वाले पेप्टाइड के साथ संयोजित किया जाता है, तो कोशिकाएं व्यवहार्य बने रहने के लिए पीएनपी मैट्रिक्स के साथ संलग्न और संलग्न हो सकती हैं। इस दृष्टिकोण का उपयोग करतेहुए,तरल वाहनों का उपयोग करने के तरीकों की तुलना में इंजेक्शन स्टेम सेल के स्थानीय प्रतिधारण में सुधार करने के लिए पीएनपी हाइड्रोगेल दिखाए गए हैं । इसके अलावा, पीएनपी हाइड्रोगेल को कठोर तनावग्रस्त उम्र बढ़ने की स्थिति के तहत, समझाया इंसुलिन के थर्मल-प्रेरित एकत्रीकरण को रोकने के लिए दिखाया गया है, यह सुझाव देता है कि ये सामग्री तापमान-संवेदनशील दवाओं को ठंडा करने की आवश्यकता को कम करने में सक्षम हो सकती है38।
कुल मिलाकर, यहां वर्णित पद्धतियों से अनुसंधान समूहों को एक बायोमटेरियल के रूप में पीएनपी हाइड्रोगेल बनाने और उनका पता लगाने की अनुमति मिलेगी। ये प्रोटोकॉल इन विट्रो और वीवो अध्ययन दोनों को आगे बढ़ाने के लिए पर्याप्त हाइड्रोजेल सामग्री बनाने के लिए प्रयोगशाला-पैमाने पर संश्लेषण तकनीक प्रदान करते हैं। ऊपर वर्णित अध्ययनों से संकेत मिलता है कि इन सामग्रियों के गतिशील क्रॉसलिंक आणविक कार्गो के निष्क्रिय प्रसार को प्रतिबंधित करते हुए फंसे हुए कोशिकाओं की सक्रिय गतिशीलता की अनुमति देकर बायोमेडिकल अनुप्रयोगों की एक श्रृंखला के लिए उपयुक्त होने में सक्षम होते हैं। यह अनुमान है कि शोधकर्ताओं ने पीएनपी मंच नियंत्रित दवा वितरण के माध्यम से नैदानिक परिणामों में सुधार करने के लिए और सेल भर्ती और मशीनोलॉजी जैसे बुनियादी जैविक तंत्र का अध्ययन करने के लिए एक सुलभ और शक्तिशाली उपकरण मिल जाएगा ।

इंजेक्शन हाइड्रोगेल एक उभरते हुए उपकरण हैं जो नियंत्रित फैशन में शरीर में चिकित्सीय कोशिकाओं और दवाओं को वितरित करते हैं1. इन सामग्रियों को दवाओं या कोशिकाओं से भरा जा सकता है और सतही ऊतकों को सीधे इंजेक्शन के माध्यम से या गहरे ऊतकों को कैथेटर वितरण द्वारा न्यूनतम आक्रामक तरीके से प्रशासित किया जा सकता है। सामान्य तौर पर, इंजेक्शन हाइड्रोगेल पानी-सूजन बहुलक नेटवर्क से बने होते हैं जो क्षणिक, शारीरिक बातचीत द्वारा एक साथ क्रॉसलिंक किए जाते हैं। आराम से, ये क्रॉसलिंक जैल को एक ठोस जैसी संरचना प्रदान करते हैं, लेकिन पर्याप्त यांत्रिक बल के आवेदन पर ये क्रॉसलिंक अस्थायी रूप से बाधित होते हैं, सामग्री को तरल जैसी स्थिति में बदल देते हैं जो आसानी से2प्रवाहित हो सकता है। ये रियोलॉजिकल गुण हैं जो इंजेक्शन 3 केदौरानशारीरिक हाइड्रोगेल को कतरनी-पतली और छोटे सुई व्यास के माध्यम से प्रवाहित करने की अनुमति देते हैं। इंजेक्शन के बाद, सामग्री सुधारों का बहुलक नेटवर्क, इसे स्वयं को ठीक करने और तेजी से सीटू4,5में एक ठोस तरह का जेल बनाने की अनुमति देता है। ये संरचनाएं ऊतक उत्थान6, 7के लिए दवाओं या मचानों के लिए धीमी गति से रिलीज डिपो के रूप में कार्यकरसकती हैं। इन सामग्रियों का उपयोग दवा वितरण प्रौद्योगिकी, पुनर्योजी दवा, और इम्यूनोइंजीनियरिंग1, 8, 9, 10, 11,12शामिल विविध अनुप्रयोगों में किया गया है।
दोनों प्राकृतिक सामग्रियों (जैसे, एल्गिनेट और कोलेजन) और सिंथेटिक सामग्री (जैसे, पॉली (एथिलीन ग्लाइकोल) (खूंटी) या इसी तरह के हाइड्रोफिलिक पॉलिमर) को जैव संगत इंजेक्शन हाइड्रोगेल सामग्री13,14,15के रूप में विकसित किया गया है। कई प्राकृतिक सामग्री बैच-टू-बैच भिन्नता प्रदर्शित करती हैं जो प्रजननक्षमता 4,16को प्रभावित करती है। ये सामग्री अक्सर तापमान के प्रति संवेदनशील होती हैं, जो शारीरिक तापमान तक पहुंचने पर इलाज करती हैं; इस प्रकार, इन सामग्रियों को संभालने अतिरिक्त तकनीकी और साजो- सामान चुनौतियां बन गया है17. सिंथेटिक सामग्री अधिक सटीक रासायनिक नियंत्रण और उत्कृष्ट प्रजनन क्षमता के लिए अनुमति देती है, लेकिन ये सामग्री कभी-कभी प्रतिकूल प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं के अधीन हो सकती है जो उनकी जैव अनुकूलता को सीमित करती है, वीवो चिकित्सीय अनुप्रयोगों6,18,19में एक महत्वपूर्ण विशेषता। हाल के प्रयासों से पता चला है कि एक इंजेक्शन हाइड्रोजेल सामग्री को इंजीनियरिंग करने में कई जटिल डिजाइन मानदंड शामिल हैं, जिनमें यांत्रिक गुणों का अनुकूलन, बहुलक नेटवर्क जाल आकार, बायोएक्टिव आणविक संकेत, बायोडिग्रेडेबिलिटी, और सामग्री की इम्यूनोजेनिसिटी20,21, 22,23,24,25,26शामिलहैं। इन सभी कारकों पर ब्याज के अनुप्रयोग के आधार पर विचार किया जाना चाहिए, जिसका अर्थ है कि एक मॉड्यूलर, रासायनिक रूप से ट्यून करने योग्य मंच आवेदनों की व्यापक चौड़ाई को संतुष्ट करने के लिए आदर्श है।
वर्तमान तरीकों में एक इंजेक्शन पॉलीमर-नैनोपार्टिकल (पीएनपी) हाइड्रोजेल प्लेटफॉर्म के निर्माण और उपयोग का वर्णन किया गया है जो ट्यूनेबल मैकेनिकल गुणों, उच्च स्तर की जैव अनुकूलता और कम इम्यूनोजेनिसिटी को प्रदर्शित करता है, और बायोएक्टिव आणविक संकेतों को संयोजित करने के लिए साइटें प्रस्तुत करता है27,28,29,30,31, 32,33। ये पीएनपी हाइड्रोगेल हाइड्रोफोबिक रूप से संशोधित सेल्यूलोज पॉलिमर और पॉली (एथिलीन ग्लाइकोल) वाले स्व-इकट्ठे कोर-शेल नैनोकणों से बने होते हैं-ब्लॉक-पॉली (लैक्टिक एसिड) (खूंटी-पीएलए)27,34 जो एक सुप्रामोलेक्यूलर नेटवर्क का उत्पादन करने के लिए बातचीत करते हैं। अधिक विशेष रूप से, द्वादशी-संशोधित हाइड्रोक्सीप्रोपाइलमेथाइल सेल्यूलोज पॉलिमेस्टाइल पॉलिमेस (एचपीएमसी-सी12)गतिशील रूप से इस बहुलक नेटवर्क27,34बनाने के लिए इन नैनोकणों के बीच खूंटी-पीएलए नैनोकणों और पुल की सतह के साथ गतिशील रूप से बातचीत करते हैं। ये गतिशील, बहुसंयोजक बातचीत सामग्री को इंजेक्शन के दौरान कतरनी-पतली और प्रशासन के बाद तेजी से आत्म-चंगा करने की अनुमति देती है। पीएनपी हाइड्रोगेल घटकों को सरल वन-पॉट प्रतिक्रियाओं के माध्यम से आसानी से निर्मित किया जाता है और पीएनपी हाइड्रोगेल दो घटकों35के सरल मिश्रण से हल्की परिस्थितियों में बनता है। निर्माण की आसानी के कारण, यह हाइड्रोगेल प्लेटफॉर्म पैमाने पर अत्यधिक अनुवादयोग्य है। पीएनपी हाइड्रोगेल के यांत्रिक गुणों और जाल आकार को निर्माण में बहुलक और नैनोपार्टिकल घटकों के वजन प्रतिशत में फेरबदल करके नियंत्रित किया जाता है। इस मंच के साथ पूर्व अध्ययनों से पता चलता है कि पीएनपी हाइड्रोगेल अत्यधिक जैव संगत, बायोडिग्रेडेबल और गैर-इम्यूनोजेनिक28,30,31हैं। कुल मिलाकर, ये हाइड्रोगेल बायोमेडिकल अनुप्रयोगों में व्यापक उपयोगिता प्रस्तुत करते हैं जिसमें पोस्ट-ऑपरेटिव आसंजन रोकथाम, ऊतक इंजीनियरिंग और पुनर्जनन, निरंतर दवा वितरण और इम्यूनोइंजीनियरिंग शामिल हैं।

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	<tbody>
		<tr>
			<td>21G needles</td>
			<td>BD</td>
			<td>305165</td>
			<td>PNP hydrogel injection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>22G, 4 in hypodermic needles</td>
			<td>Air-Tite</td>
			<td>N224</td>
			<td>In vitro release studies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>384-well plates, black, clear bottom</td>
			<td>Corning</td>
			<td>3540</td>
			<td>Dynamic light scattering (DLS)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96-well plates, black</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>07-200-627</td>
			<td>Biostability studies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96-well plates, clear</td>
			<td>Corning</td>
			<td>3599</td>
			<td>Cell viability and settling studies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcein AM</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>C3100MP</td>
			<td>Cell viability and settling studies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Capillary tubes</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>8729K66</td>
			<td>In vitro release studies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifugal filter units</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>UFC901024</td>
			<td>NP concentration</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cuvettes</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>BR759015-100EA</td>
			<td>Cell viability and settling studies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DLS Plate Reader</td>
			<td>Wyatt Technology</td>
			<td>DynaPro II Plate Reader</td>
			<td>Dynamic light scattering (DLS)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epoxy</td>
			<td>VWR International</td>
			<td>300007-392 (EA)</td>
			<td>In vitro release studies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hypodermic needles</td>
			<td>Air-Tite</td>
			<td>8300015027</td>
			<td>In vitro release studies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer elbow connector</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>EW-30800-12</td>
			<td>PNP hydrogel formulation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer lock syringe</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>14-955-456</td>
			<td>PNP hydrogel formulation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate Buffered Saline (1x)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>10010049</td>
			<td>PNP hydrogel formulation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic Spatula</td>
			<td>Thomas Scientific</td>
			<td>1229F13</td>
			<td>Rheological characterization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plate Reader</td>
			<td>BioTek</td>
			<td>Synergy H1 Hybrid Multi-Mode Plate Reader</td>
			<td>Biostability studies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plate seals</td>
			<td>Excel Scientific</td>
			<td>TS-RT2-100</td>
			<td>Biostability studies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recombinant human insulin</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>A11382II</td>
			<td>Biostability studies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rheometer</td>
			<td>TA Instruments</td>
			<td>DHR-2 Rheometer</td>
			<td>Rheological characterization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thioflavin T</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T3516-5G</td>
			<td>Biostability studies</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

injectable supramolecular polymer-nanoparticle hydrogels for cell and drug delivery applications

इन तरीकों में बायोमैटेरियल्स के रूप में उपयोग के लिए इंजेक्शन, सुप्रामोलेकुलर पॉलीमर-नैनोपार्टिकल (पीएनपी) हाइड्रोगेल तैयार करने का तरीका बताया गया है। पीएनपी हाइड्रोगेल दो घटकों से बने होते हैं: नेटवर्क बहुलक और स्वयं-इकट्ठे कोर-शेल नैनोकणों के रूप में हाइड्रोफोबिक रूप से संशोधित सेल्यूलोज जो गतिशील, बहुसंचालक बातचीत के माध्यम से गैर-सहसंयोजक क्रॉस लिंकर्स के रूप में कार्य करते हैं। ये तरीके नैनोप्रिपिविcipitेशन के माध्यम से इन स्वयं-इकट्ठे नैनोकणों के गठन के साथ-साथ ट्यून करने योग्य यांत्रिक गुणों के साथ हाइड्रोगेल बनाने के लिए दो घटकों के निर्माण और मिश्रण दोनों का वर्णन करते हैं। संश्लेषित सामग्रियों की गुणवत्ता की विशेषता के लिए गतिशील प्रकाश बिखरने (डीएलएस) और रीलॉजी का उपयोग भी विस्तृत है। अंत में, दवा वितरण, बायोफार्मास्यूटिकल स्थिरीकरण, और सेल एनकैप्सुलेशन और डिलीवरी के लिए इन हाइड्रोगेल की उपयोगिता को इन विट्रो प्रयोगों के माध्यम से दवा रिलीज, थर्मल स्थिरता और सेल निपटाने और व्यवहार्यता की विशेषता के लिए प्रदर्शित किया जाता है। इसकी जैव अनुकूलता, इंजेक्शन और हल्के जेल गठन की स्थिति के कारण, यह हाइड्रोगेल प्रणाली बायोमेडिकल अनुप्रयोगों की एक श्रृंखला के लिए उपयुक्त एक आसानी से ट्यून करने योग्य मंच है।

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Injectable Supramolecular Polymer-Nanoparticle Hydrogels for Cell and Drug Delivery Applications

यह प्रोटोकॉल इंजेक्शन, सुप्रामोलेकुलर पॉलीमर-नैनोपार्टिकल (पीएनपी) हाइड्रोजेल बायोमैटेरियल्स के संश्लेषण और निर्माण का वर्णन करता है। दवा वितरण, बायोफार्मास्युटिकल स्थिरीकरण, और सेल एनकैप्सुलेशन और डिलीवरी के लिए इन सामग्रियों के अनुप्रयोगों का प्रदर्शन किया जाता है।

सेल और ड्रग डिलीवरी अनुप्रयोगों के लिए इंजेक्शन सुप्रामोलेकुलर पॉलीमर-नैनोपार्टिकल हाइड्रोगेल

These methods describe how to formulate injectable, supramolecular polymer-nanoparticle (PNP) hydrogels for&#160;use as biomaterials. PNP hydrogels are ...

हमारा प्रोटोकॉल बायोमैटेरियल्स के रूप में उपयोग के लिए बहुलक-नैनोपार्टिकल हाइड्रोगेल के निर्माण की सुविधा प्रदान करता है। हमें उम्मीद है कि शोधकर्ता ट्रांसलेशनल अनुप्रयोगों के लिए इस सामग्री को विकसित करेंगे और बुनियादी जैविक प्रश्नों का पता लगाएंगे। पीएनपी हाइड्रोगेल आसानी से छोटे व्यास सुई और कैथेटर के माध्यम से इंजेक्शन हैं, लेकिन जल्दी से इंजेक्शन के बाद खुद को चंगा ।यह लंबे टाइमस्केल पर दवाओं और कोशिकाओं की गैर-इनवेसिव नियंत्रित डिलीवरी के लिए अनुमति देता है। यह तकनीक स्थानीयकृत चिकित्सा और विस्तारित दवा रिलीज के लिए सीमाओं को धक्का देती है, जिसमें कैंसर से ऊतक उत्थान से निष्क्रिय प्रतिरक्षण तक व्यापक उग्र स्थितियों के लिए निहितार्थ हैं। नैनो वर्षा द्वारा नैनो कणों को संश्लेषित करने के लिए, एक आठ मिलीलीटर ग्लास प्रस्फुटन शीशी में खूंटी-पीएलए बहुलक के 50 मिलीग्राम जोड़ें और शीशी में एसीटोनिएट्रिल का एक मिलीलीटर जोड़ें।भंवर पूरी तरह से भंग करने के लिए। इसके बाद एक छोटे से हलचल बार के साथ एक 20 मिलीलीटर ग्लास प्रस्फुटन शीशी में अल्ट्रा शुद्ध पानी के 10 मिलीलीटर जोड़ें और प्रति मिनट 600 क्रांतियों के लिए सेट एक हलचल प्लेट पर शीशी रखें। पानी की शीशी में पॉलीमर सॉल्वेंट सॉल्यूशन ड्रॉपवाइज के एक मिलीलीटर को जोड़ने के लिए 200 माइक्रोलीटर पिपेट का उपयोग करें।कोर-शेल नैनोकणों के रूप में बहुलक विलायक समाधान तेजी से पानी भर में फैलाया जाता है फार्म का होगा । मानक प्रोटोकॉल के अनुसार गतिशील प्रकाश बिखरने से कण के आकार को सत्यापित करें। फिर नैनो-पार्टिकल समाधान को एक अपकेंद्रित्र फिल्टर इकाई में स्थानांतरित करने के लिए 250 माइक्रोलीटर से कम समाधान को केंद्रित करने और नैनोकणों को उचित बफर में फिर से खर्च करें।हाइड्रोजेल तैयार करने के लिए, एक मिलीलीटर लूयर लॉक सिरिंज में 6% एचपीएमसी-सी12 स्टॉक समाधान के 333 मिलीग्राम जोड़ें और 20% नैनोपार्टिकल स्टॉक समाधान के 500 माइक्रोलीटर और पीबीएस के 167 माइक्रोलीटर को आठ मिलीलीटर की शीशी में जोड़ें। मिश्रण के बाद, पतला नैनो-पार्टिकल समाधान के साथ एक और एक मिलीलीटर ल्यूयर लॉक सिरिंज को भरने के लिए एक सुई का उपयोग करें और दो सिरिंज को कोहनी मिक्सर से संलग्न करें। एक सजातीय, अपारदर्शी सफेद हाइड्रोजेल सामग्री का गठन होने तक लगभग 60 चक्रों के लिए दो समाधान मिलाएं।तैयार हाइड्रोगेल के रियोलॉजिकल गुणों को मापने के लिए, एक दांतेदार रियोमीटर प्लेट के केंद्र में चयनित ज्यामिति अंतर के अनुसार हाइड्रोगेल की उचित मात्रा इंजेक्ट करें और नमूने के यांत्रिक गुणों को मापने के लिए दोलन और प्रवाह परीक्षणों का उपयोग करें। हाइड्रोगेल से दवा रिलीज की विशेषता के लिए, सबसे पहले, प्रत्येक ट्यूब के एक छोर को सील करने के लिए एपॉक्सी का उपयोग करके एक ग्लास केशिका तैयार करें। जब एपॉक्सी सेट हो जाता है, तो हाइड्रोगेल के 100 से 200 माइक्रोलीटर को प्रति सैंपल तीन ट्यूबों में इंजेक्ट करने के लिए चार इंच 22 गेज हाइपोडर्मिक सुई का उपयोग करें, और ध्यान से हाइड्रोजेल की प्रत्येक मात्रा पर पीबीएस के 200 से 300 माइक्रोलीटर जोड़ें।उचित समय बिंदुओं पर, दवा रिलीज के प्रत्याशित टाइमस्केल के अनुसार, हाइड्रोजेल सतह को परेशान किए बिना प्रत्येक केशिका से पीबीएस को ध्यान से हटाने के लिए एक सुई का उपयोग करें और पीबीएस की एक ताजा मात्रा जोड़ें। अध्ययन के पूरा होने पर, प्रत्येक समय बिंदु पर जारी दवा की मात्रा की मात्रा निर्धारित करने के लिए एक उपयुक्त विधि के साथ एकत्र पीबीएस aliquots का विश्लेषण करें। जेल की थर्मल स्थिरता को चिह्नित करने के लिए, इंसुलिन और थिओफ्लाविन टी दोनों को हाइड्रोगेल में लोड करें और कार्गो के 200 माइक्रोलीटर इंजेक्ट करने के लिए 21 गेज सुई का उपयोग करें और प्रति नमूने काले 96-अच्छी प्लेट के कम से कम तीन कुओं में हाइड्रोगेल की जांच करें।फिर वाष्पीकरण को रोकने के लिए एक ऑप्टिकली स्पष्ट चिपकने वाली प्लेट सील के साथ प्लेट को सील करें और प्लेट को तापमान नियंत्रण से लैस प्लेट रीडर में डालें, मिलाते हुए और एक गतिज पठन प्रोग्रामिंग। हाइड्रोजेल एनकैप्सुलेटेड सेल व्यवहार्यता का आकलन करने के लिए, हाइड्रोजेल के 150 माइक्रोलीटर इंजेक्ट करने के लिए 21 गेज सुई का उपयोग करें जिसमें एक स्पष्ट नीचे 96-अच्छी प्लेट में प्रति नमूना तीन कुओं में से प्रत्येक में कोशिकाओं की उचित एकाग्रता होती है और हाइड्रोगेल की प्रत्येक मात्रा में उपयुक्त सेल माध्यम के 100 माइक्रोलीटर जोड़ें। संस्कृति के एक दिन, दो मिलीमोलर कैल्सेइन एएम समाधान के 50 माइक्रोलीटर के साथ प्रत्येक नमूना समूह के लिए उपयुक्त समय बिंदु पर प्रत्येक हाइड्रोजेल पर सुपरनिटेंट को प्रतिस्थापित करें।इनक्यूबेशन 30 मिनट के बाद, कॉन्फोकल माइक्रोस्कोपी द्वारा प्रत्येक के केंद्र को अच्छी तरह से छवि दें। इंजेक्शन से पहले एक सिरिंज में बसने के लिए समझाया कोशिकाओं की क्षमता का मूल्यांकन करने के लिए, एक बार 10 के लिए ब्याज की कोशिकाओं को पतला PBS एकाग्रता में मिलीलीटर प्रति छह कोशिकाओं और कमरे के तापमान पर 10 मिनट के लिए दो मिलीमोलर Calcein AM के ५० माइक्रोलीटर के साथ कोशिकाओं दाग । इनक्यूबेशन के अंत में, कोशिकाओं को 500 से 700 माइक्रोलीटर हाइड्रोजेल के साथ मिलाएं और 21 गेज सुई का उपयोग करके हाइड्रोजेल युक्त कोशिका के 100 से 200 माइक्रोलीटर को प्रति नमूना कम से कम एक घन्वेट के नीचे इंजेक्ट करें।फिर इंजेक्शन के तुरंत बाद एक कॉन्फोकल माइक्रोस्कोप के मंच पर अपने पक्ष पर फ्लैट पड़े क्यूवेट की छवि और सीडिंग के बाद एक और चार घंटे में यह देखने के लिए कि कोशिकाएं हाइड्रोगेल में बस गई हैं या क्या वे निलंबित रह गए हैं। जेल की कतरनी पतली और आत्म-चिकित्सा क्षमताओं को क्रमशः प्रवाह स्वीप और स्टेप-कतरनी प्रोटोकॉल का उपयोग करके देखा जा सकता है। प्रति सेकंड 0.1 से 100 रेडियन तक आवृत्ति पर रैखिक चिपचिपा शासन में एक दोलनकारी कतरनी आवृत्ति स्वीप प्रयोग का उपयोग करके भंडारण और हानि मोडुली का लक्षण वर्णन ठोस जैसे गुणों का पता चलता है।आमतौर पर कतरनी भंडारण और नुकसान मोडुली का एक क्रॉसओवर नहीं होना चाहिए जो कठोर योगों के लिए कम आवृत्तियों पर मनाया जाता है, जबकि कमजोर हाइड्रोगेल योगों के लिए क्रॉसओवर घटनाओं की उम्मीद की जा सकती है। पीएनपी हाइड्रोगेल की बहुलक सामग्री को अलग करने से बहुलक नेटवर्क के माध्यम से कार्गो के प्रसार और सामग्रियों से रिहाई की दर पर सीधा प्रभाव पड़ सकता है। पीएनपी हाइड्रोगेल कार्गो को भी स्थिर कर सकते हैं जो थर्मल अस्थिरता के लिए अतिसंवेदनशील है, कार्गो शेल्फ जीवन का काफी विस्तार करता है और कोल्ड चेन स्टोरेज और वितरण पर निर्भरता को कम करता है।सेलुलर चिकित्सा के लिए पीएनपी हाइड्रोगेल को अनुकूल बनाने के लिए स्टीग्रिन रूपांकनों को शामिल करना उपयोगी हो सकता है। एन्कैप्सुलेटेड कोशिकाओं को उनके विज़ुअलाइज़ेशन और क्वांटिफिकेशन को सुविधाजनक बनाने के लिए फ्लोरोसेंट रूप से लेबल किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, आसंजन स्थलों की कमी वाले योगों में कम कोशिका व्यवहार्यता होगी क्योंकि एनकैप्सुलेटेड कोशिकाएं एनकैप्सन की कोशिकाओं और आसंजन रूपों के साथ फॉर्मूलों की तुलना में पैदा करने में विफल होती हैं, जैसे आरजीडी।हम अभी भी यह पता लगा रहे हैं कि निर्माण में परिवर्तन पॉलीमर मैट्रिक्स की रियोलॉजिकल विशेषताओं और गतिशील जाल को कैसे प्रभावित करते हैं। हम हाइड्रोजेल के भीतर अणुओं के प्रसार का अध्ययन करने के लिए एफआरएपी का भी उपयोग करते हैं। इन सामग्रियों का उपयोग नए जैविक प्रश्न पूछने के लिए किया जा सकता है कि निरंतर वितरण दवा वितरण, वैक्सीन विकास या कैंसर इम्यूनोथेरेपी को कैसे प्रभावित कर सकता है।

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Self-reporting Scaffolds for 3-Dimensional Cell Culture

3 आयामी सेल संस्कृति के लिए स्वयं रिपोर्टिंग Scaffolds

Culturing cells in 3D on appropriate scaffolds is thought to better mimic the in vivo microenvironment and increase cell-cell interactions. The resulting ...

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मॉडल और सेलुलर बाधाओं को पार दवा वितरण प्रणाली के परिवहन का मूल्यांकन करने के तरीके

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The Synthesis of RGD-functionalized Hydrogels as a Tool for Therapeutic Applications

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Light-mediated Formation and Patterning of Hydrogels for Cell Culture Applications

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सिल्क नैनोकणों के निर्माण और दवा वितरण अनुप्रयोगों

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Mesenchymal stromal सेल संस्कृति और ऑटोलॉगस शर्तों में डिलिवरी: आर्थोपेडिक अनुप्रयोगों के लिए एक स्मार्ट दृष्टिकोण

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Tunable Hydrogels from Pulmonary Extracellular Matrix for 3D Cell Culture

3 डी सेल संस्कृति के लिए पल्मोनरी बाह्य मैट्रिक्स से Tunable Hydrogels

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3D Microtissues for Injectable Regenerative Therapy and High-throughput Drug Screening

3 डी Microtissues इंजेक्शन अपक्षयी थेरेपी और उच्च प्रवाह दवा स्क्रीनिंग के लिए

To upgrade traditional 2D cell culture to 3D cell culture, we have integrated microfabrication with cryogelation technology to produce macroporous ...

Preparing Protein Producing Synthetic Cells using Cell Free Bacterial Extracts, Liposomes and Emulsion Transfer

सेल फ्री बैक्टीरियल अर्क, लिपोसोम्स और इमल्शन ट्रांसफर का उपयोग करके प्रोटीन उत्पादक सिंथेटिक कोशिकाओं की तैयारी

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