Name: modulating shape of polyester based polymersomes using osmotic pressure
Uploaded: 2021-04-21T15:00:00
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Dieses Projekt wurde teilweise von den National Institutes of Health Project Nummer 5P20GM103499-19 durch das Student Initiated Research Project Program finanziert. Diese Arbeit wurde teilweise auch von Clemsons Creative Inquiry Program unterstützt. Wir danken auch Nicholas L'Amoreaux und Aon Ali, die ursprünglich an der Erstellung dieses Protokolls gearbeitet und ihr erstes hier zitiertes Papier veröffentlicht haben14.

1. Sphärische Polymersomenbildung mittels Lösungsmittelinjektionsverfahren
<ol><li>Auflösung von Polyestern in organischem Lösungsmittel HINWEIS: Es sollte jeweils nur ein Polyester in seinem jeweiligen organischen Lösungsmittel gelöst werden, um Polymersomen zu bilden.<ol>
<li>Polyester PEG-PLA oder PEG-b-poly(milch-co-glykolsäure) (PEG-PLGA) in Dimethylsulfoxid (DMSO) in einer Konzentration von 1,5 % Gewicht auflösen. Insbesondere 0,015 g ausgewähltes Polyester in 1 ml DMSO (15 mg/ml) auflösen. Die volls...

<ol>
	<li>Varma, L. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+self-assembled+nanoparticles+for+drug+delivery.">Recent advances in self-assembled nanoparticles for drug delivery.</a> Current Drug Delivery. 17 (4), 279-291 (2020).</li><li>Salatin, S., Maleki Dizaj, S., Yari Khosroushahi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+the+surface+modification,+size,+and+shape+on+cellular+uptake+of+nanoparticles.">Effect of the surface modification, size, and shape on cellular uptake of nanoparticles.</a> Cell Biology International. 39 (8), 881-890 (2015).</li><li>Baio, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reversible+activation+of+pH-sensitive+cell+penetrating+peptides+attached+to+gold+surfaces.">Reversible activation of pH-sensitive cell penetrating peptides attached to gold surfaces.</a> Chemical Communications. 51 (2), 273-275 (2015).</li><li>Zhou, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mesoporous+silica+nanoparticles+for+drug+and+gene+delivery.">Mesoporous silica nanoparticles for drug and gene delivery.</a> Acta Pharmaceutica Sinica B. 8 (2), 165-177 (2018).</li><li>Champion, J. A., Mitragotri, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+target+geometry+in+phagocytosis.">Role of target geometry in phagocytosis.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 103 (13), 4930-4934 (2006).</li><li>Banerjee, A., Qi, J., Gogoi, R., Wong, J., Mitragotri, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+nanoparticle+size,+shape+and+surface+chemistry+in+oral+drug+delivery.">Role of nanoparticle size, shape and surface chemistry in oral drug delivery.</a> Journal of Controlled Release. 238, 176-185 (2016).</li><li>Kolhar, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+shape+effects+to+target+antibody-coated+nanoparticles+to+lung+and+brain+endothelium.">Using shape effects to target antibody-coated nanoparticles to lung and brain endothelium.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 110 (26), 10753-10758 (2013).</li><li>Meng, F., Zhong, Z., Feijen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimuli-responsive+polymersomes+for+programmed+drug+delivery.">Stimuli-responsive polymersomes for programmed drug delivery.</a> Biomacromolecules. 10 (2), 197-209 (2009).</li><li>Iqbal, S., Blenner, M., Alexander-Bryant, A., Larsen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymersomes+for+therapeutic+delivery+of+protein+and+nucleic+acid+macromolecules:+from+design+to+therapeutic+applications.">Polymersomes for therapeutic delivery of protein and nucleic acid macromolecules: from design to therapeutic applications.</a> Biomacromolecules. 21 (4), 1327-1350 (2020).</li><li>Discher, D. E., Ahmed, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymersomes.">Polymersomes.</a> Annual review of biomedical engineering. 8, 323-341 (2006).</li><li>Seifert, U., Berndl, K., Lipowsky, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shape+transformations+of+vesicles:+Phase+diagram+for+spontaneous-+Curvature+and+bilayer-coupling+models.">Shape transformations of vesicles: Phase diagram for spontaneous- Curvature and bilayer-coupling models.</a> Physical Review A. 44 (2), 1182-1202 (1991).</li><li>Rikken, R. S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shaping+polymersomes+into+predictable+morphologies+via+out-of-equilibrium+self-assembly.">Shaping polymersomes into predictable morphologies via out-of-equilibrium self-assembly.</a> Nature Communications. 7, 1-7 (2016).</li><li>Kim, K. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymersome+stomatocytes:+Controlled+shape+transformation+in+polymer+vesicles.">Polymersome stomatocytes: Controlled shape transformation in polymer vesicles.</a> Journal of the American Chemical Society. 132 (36), 12522-12524 (2010).</li><li>L'Amoreaux, N., Ali, A., Iqbal, S., Larsen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Persistent+prolate+polymersomes+for+enhanced+co-delivery+of+hydrophilic+and+hydrophobic+drugs.">Persistent prolate polymersomes for enhanced co-delivery of hydrophilic and hydrophobic drugs.</a> Nanotechnology. 31 (17), 175103 (2020).</li><li>Salva, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymersome+shape+transformation+at+the+nanoscale.">Polymersome shape transformation at the nanoscale.</a> ACS Nano. 7 (10), 9298-9311 (2013).</li><li>Skoczen, S. L., Stern, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+Nanoparticles+Intended+for+Drug+Delivery.">Characterization of Nanoparticles Intended for Drug Delivery.</a> Methods in Molecular Biology. 1682, (2018).</li><li>Bhattacharjee, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DLS+and+zeta+potential+-+What+they+are+and+what+they+are+not.">DLS and zeta potential - What they are and what they are not.</a> Journal of Controlled Release. 235, 337-351 (2016).</li><li>Men, Y., Li, W., Lebleu, C., Sun, J., Wilson, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tailoring+polymersome+shape+using+the+Hofmeister+effect.">Tailoring polymersome shape using the Hofmeister effect.</a> Biomacromolecules. 21 (1), 89-94 (2020).</li><li>Decuzzi, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Size+and+shape+effects+in+the+biodistribution+of+intravascularly+injected+particles.">Size and shape effects in the biodistribution of intravascularly injected particles.</a> Journal of Controlled Release. 141 (3), 320-327 (2010).</li><li>Liu, Y., Tan, J., Thomas, A., Ou-Yang, D., Muzykantov, V. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+shape+of+things+to+come:+Importance+of+design+in+nanotechnology+for+drug+delivery.">The shape of things to come: Importance of design in nanotechnology for drug delivery.</a> Therapeutic Delivery. 3 (2), 181-194 (2012).</li><li>Tao, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shape-specific+polymeric+nanomedicine:+Emerging+opportunities+and+challenges.">Shape-specific polymeric nanomedicine: Emerging opportunities and challenges.</a> Experimental Biology and Medicine. 236 (1), 20-29 (2011).</li><li>L'Amoreaux, N., Ali, A., Iqbal, S., Larsen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Persistent+prolate+polymersomes+for+enhanced+co-delivery+of+hydrophilic+and+hydrophobic+drugs.">Persistent prolate polymersomes for enhanced co-delivery of hydrophilic and hydrophobic drugs.</a> BioRxiv. , 796201 (2019).</li><li>Chandler, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interfaces+and+the+driving+force+of+hydrophobic+assembly.">Interfaces and the driving force of hydrophobic assembly.</a> Nature. 437 (7059), 640-647 (2005).</li><li>Wong, C. K., Mason, A. F., Stenzel, M. H., Thordarson, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+non-spherical+polymersomes+driven+by+hydrophobic+directional+aromatic+perylene+interactions.">Formation of non-spherical polymersomes driven by hydrophobic directional aromatic perylene interactions.</a> Nature Communications. 8 (1), (2017).</li><li>Abdelmohsen, L. K. E. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shape+characterization+of+polymersome+morphologies+via+light+scattering+techniques.">Shape characterization of polymersome morphologies via light scattering techniques.</a> Polymer. 107, 445-449 (2016).</li><li>Men, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nonequilibrium+Reshaping+of+polymersomes+via+polymer+addition.">Nonequilibrium Reshaping of polymersomes via polymer addition.</a> ACS Nano. 13 (11), 12767-12773 (2019).</li><li>Meeuwissen, S. A., Kim, K. T., Chen, Y., Pochan, D. J., van Hest, J. C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+shape+transformation+of+polymersome+stomatocytes.">Controlled shape transformation of polymersome stomatocytes.</a> Angewandte Chemie. 123 (31), 7208-7211 (2011).</li><li>Wong, C. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Faceted+polymersomes:+A+sphere-to-polyhedron+shape+transformation.">Faceted polymersomes: A sphere-to-polyhedron shape transformation.</a> Chemical Science. 10 (9), 2725-2731 (2019).</li><li>Chidanguro, T., Ghimire, E., Simon, Y. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shape-transformation+of+polymersomes+from+glassy+and+crosslinkable+ABA+triblock+copolymers.">Shape-transformation of polymersomes from glassy and crosslinkable ABA triblock copolymers.</a> Journal of Materials Chemistry B. 8 (38), 8914-8924 (2020).</li><li>Van Oers, M. C. M., Rutjes, F. P. J. T., Van Hest, J. C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tubular+polymersomes:+A+cross-linker-induced+shape+transformation.">Tubular polymersomes: A cross-linker-induced shape transformation.</a> Journal of the American Chemical Society. 135 (44), 16308-16311 (2013).</li><li>Che, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pathway+dependent+shape-transformation+of+azide-decorated+polymersomes.">Pathway dependent shape-transformation of azide-decorated polymersomes.</a> Chemical Communications. 56 (14), 2127-2130 (2020).</li><li>Haryadi, B. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nonspherical+nanoparticle+shape+stability+is+affected+by+complex+manufacturing+aspects:+Its+implications+for+drug+delivery+and+targeting.">Nonspherical nanoparticle shape stability is affected by complex manufacturing aspects: Its implications for drug delivery and targeting.</a> Advanced Healthcare Materials. 8 (18), 11-13 (2019).</li><li>Katterman, C., Pierce, C., Larsen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combining+nanoparticle+shape+modulation+and+polymersome+technology+in+drug+delivery.">Combining nanoparticle shape modulation and polymersome technology in drug delivery.</a> ACS Applied Bio Materials. , (2021).</li></ol>

Selbstmontierte Systeme sind notorisch unkontrollierbar. Ihre endgültigen Eigenschaften, einschließlich Größe, Form und Struktur, werden durch die hydrophoben Eigenschaften des ausgewählten Amphiphilen und die ausgewählte Lösungsmittelumgebung bestimmt. Amphiphile Blockcopolymere neigen zu kugelförmigen Formen, was Gibbs freie Energie minimiert und zum thermodynamischen Gleichgewicht23führt und so Polymersomen bildet. Aufgrund ihrer Gleichgewichtsnatur sind Polymersomen deutlich schwierig...

Die Formmodulation ist eine relativ neue und effiziente Möglichkeit, die nanopartikelvermittelte Wirkstoffabgabe zu verbessern. Die Veränderung der Morphologie erhöht nicht nur die Oberfläche der Partikel, was wiederum eine größere Tragfähigkeit ermöglicht, sondern hat auch Auswirkungen auf die gesamte Linie, um stabilität, Zirkulationszeit, Bioverfügbarkeit, molekulares Targeting und kontrollierte Freisetzung zu verbessern1. Polymersomen, das Nanopartikel des Fokus bei dieser Methode, neigen dazu, sich thermodynamisch selbst zu einer kugelförmigen Form zusammenzusetzen, die sich in der zellulären Aufnahme als unpraktisch erwiesen hat und im Immunsystem leichter als Fremdkörper nachgewiesen werden kann. Die Fähigkeit, die Struktur in ein Prolat oder einen Stab zu verlängern, ermöglicht es dem Wirkstoffträger, Makrophagen zu umgehen, indem er native Zellen nachahmt und erfolgreicher an ihr gewünschtes Ziel2,3,4 ,5,6,7liefert . Die signifikanten Vorteile von Polymersomen, einschließlich des membrangebundenen Schutzes von Nutzlasten, der Reizreaktionsfähigkeit der Membran und der doppelten Verkapselung hydrophiler und hydrophober Medikamente8,9,10, die sie zu starken Kandidaten für die Wirkstoffabgabe machen, bleiben während der Formmodulation erhalten.
Es gibt viele verschiedene Methoden zur Modulation der Formen von Polymersomen, und jede hat ihre jeweiligen Vor- und Nachteile. Die meisten dieser Verfahren lassen sich jedoch in zwei Kategorien einteilen: lösemittelhaltige und salzgetriebene osmotische Druckänderung11. Beide Ansätze zielen darauf ab, die Biegeenergie zu überwinden, die nach der Bildung von Polymersomen in einer sphärischen Gleichgewichtsform vorhanden ist. Durch die Einführung eines osmotischen Druckgradienten können Polymersomen gezwungen werden, sich trotz starker Biegeenergien in längliche Strukturen zu biegen11,12.
Die lösungsmittelbasierte Methode erforscht formwandel, inspiriert von der Arbeit von Kim und van Hest13. Sie plastifizierten Polymersomen in einem organischen Lösungsmittel- und Wassergemisch, um die organischen Lösungsmittel in der Vesikelmembran einzufangen und Wasser aus dem Vesikelkern zu treiben. Schließlich ist das innere Volumen des Partikels so gering, dass es sich verlängert. Während sich diese Methode als vielversprechend erwiesen hat, fehlt es ihr an Praktikabilität. Diese Methode erfordert unterschiedliche Lösungsmittel für jedes einzelne polymere Rückgrat, das an der Modulation beteiligt ist. Daher ist es nicht weit verbreitet, Formveränderungen zu fördern. Umgekehrt ist die salzbasierte Methode einheitlich und verwendet einen universellen Treiber, der osmotischen Druck auf viele Blockcopolymer-basierte Polymersomen ausüben kann.
Dieses Projekt verwendet die salzbasierte Methode, die von L'Amoreaux et al14eingeführt wurde. Dieses Protokoll beinhaltet zwei Dialyserunden. Eines zielt darauf ab, Poly(ethylenglykol)-b-Poly(milchsäure)(PEG-PLA)-Polymersomen zu reinigen und zu verfestigen, indem organische Lösungsmittel entfernt werden, die während der Produktion in der Doppelschicht eingeschlossen sein könnten, und eines, das die Formänderung fördert. Im zweiten Dialyseschritt wird eine 50 mM NaCl-Lösung eingeführt, die einen osmotischen Druckgradienten erzeugt, um die Formänderung voranzutreiben. Diese Methode wird von Salva et al. unterstützt, die feststellen, dass hypertoner Stress in einer Lösung dazu führt, dass das Vesikelum 15schrumpft. Diese Methode baut auf einer zuvor veröffentlichten Methode14 auf, die zwei verschiedene Polymersomen auf Polyesterbasis und verschiedene Salzgradienten von 50-200 mM NaCl untersucht. Polyester werden aufgrund ihrer Biokompatibilität und ihres biologischen Abbaus verwendet. Der Salzgradient hat je nach Hydrophobie des Blockcopolymer-Rückgrats unterschiedliche Auswirkungen auf die Form. Es kann verwendet werden, um Prolate, Stäbchen und Stomatozyten zu erzeugen. Diese salzhaltige Methode wurde aufgrund der einfachen Replikation und der experimentellen Vielseitigkeit gewählt.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>15*45 vials screw thread w/cap attached</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>9609104000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethyl Sulfoxide</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>D128-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethyl Sulfoxide</td>
			<td>BDH</td>
			<td>BDH1115-1LP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoremp stirrers, hotplates, and stirring hotplates</td>
			<td>Fisher scientific</td>
			<td>CIC00008110V19</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LEGATO 130 SYRINGE PUMP</td>
			<td>kd Scientific</td>
			<td>788130</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PEG(1000)-b-PLA(5000), Diblock Polymer</td>
			<td>Polysciences Inc</td>
			<td>24381-1</td>
			<td>note the molecular weights when replicating</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly(ethylene glycol) (2000) Methyl ether-block-poly(lactide-co-glycolide) (4500)</td>
			<td>Sigma aldrich</td>
			<td>764825-1G</td>
			<td>note the molecular weights when replicating</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Single-Use Syringe/BD PrecisionGlide Needle combination, sterile, BD medical</td>
			<td>BD medical</td>
			<td>BD305620</td>
			<td>Tuberculin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Chloride</td>
			<td>BDH</td>
			<td>BDH9286</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zetasizer Nano ZS</td>
			<td>Malvern</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

modulating shape of polyester based polymersomes using osmotic pressure

Polymersomen sind membrangebundene, zweischichtige Vesikel, die aus amphiphilen Blockcopolymeren hergestellt werden und sowohl hydrophobe als auch hydrophile Nutzlasten für Arzneimittelabgabeanwendungen verkapseln können. Trotz ihres Versprechens sind Polymersomen aufgrund ihrer kugelförmigen Form, die von Zellen nicht ohne weiteres aufgenommen wird, in der Anwendung begrenzt, wie Wissenschaftler für feste Nanopartikel gezeigt haben. Dieser Artikel beschreibt eine salzbasierte Methode zur Erhöhung der Seitenverhältnisse von polymersomen polymersomen auf Basis von sphärischem Poly(ethylenglykol) (PEG). Diese Methode kann Polymersomen verlängern und letztendlich ihre endgültige Form kontrollieren, indem Natriumchlorid in der Post-Formationsdialyse hinzugefügt wird. Die Salzkonzentration kann, wie in diesem Verfahren beschrieben, basierend auf der Hydrophobie des Blockcopolymers, das als Basis für das Polymersom und die Zielform verwendet wird, variiert werden. Längliche Nanopartikel haben das Potenzial, das Endothel in Blutgefäßen mit größerem Durchmesser, wie Venen, wo Eine Randbildung beobachtet wird, besser anzusprechen. Dieses Protokoll kann therapeutische Nanopartikelanwendungen erweitern, indem es Dehnungstechniken zusammen mit den dual-belastenden, lang zirkulierenden Vorteilen von Polymersomen verwendet.

Tabelle 2 zeigt die erwarteten Ergebnisse beim Befolgen des Protokollschritts 1. Beachten Sie, dass DMSO als Lösungsmittel sowohl für PEG-PLA als auch für PEG-PLGA bei der Polymersomenbildung verwendet wird. Abweichungen von diesem Lösungsmittel sind möglich, da andere wassermischbare Lösungsmittel die Copolymere auflösen, aber voraussichtlich die Ergebnisse verändern werden. Es wird erwartet, dass der PDI-Swert kleiner als 0,2 sein wird, was auf die Bildung von monodispersen Polymersomen hinweis...

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Modulating Shape of Polyester Based Polymersomes using Osmotic Pressure

Polymersomen sind selbstorganisierte polymere Vesikel, die in kugelförmigen Formen gebildet werden, um Gibbs freie Energie zu minimieren. Im Falle der Medikamentenabgabe sind länglichere Strukturen von Vorteil. Dieses Protokoll legt Methoden fest, um mehr stäbchenartige Polymersomen mit länglichen Seitenverhältnissen zu erzeugen, wobei Salz verwendet wird, um osmotischen Druck zu induzieren und das innere Vesikelvolumen zu reduzieren.

Modulierende Form von Polymersomen auf Polyesterbasis mit osmotischem Druck

Polymersomes are membrane-bound, bilayer vesicles created from amphiphilic block copolymers that can encapsulate both hydrophobic and hydrophilic payloads ...

Die Form der Nanopartikel beeinflusst die zelluläre Aufnahme, aber es wurden nur begrenzte Arbeiten durchgeführt, um die Form von Polymersomen zu verändern. Dieses Protokoll zeigt, wie Polymersomen für verbesserte Anwendungen zur Wirkstoffabgabe länglich werden können. Diese Technik bietet einen einfachen Ansatz, der viele verschiedene Polymersomenformen mit potenziellen Anwendungen in der Arzneimittelabgabe, in Pseudozellen oder für andere unerforschte Bereiche erzeugen kann.Längliche Polymersomen können gleichzeitig hydrophobe und hydrophile Medikamente abgeben und leichter in die Zellen eindrungen. Diese Technik könnte helfen, Medikamente über die Blut-Hirn-Schranke zu bringen und eine große medizinische Herausforderung anzugehen. Zu Beginn 0,015 Gramm ausgewähltes Polyester in einem Milliliter DMSO durch Wirbeln für 15 Minuten auflösen und die Lösungsmittelinjektionsvorrichtung einrichten.Legen Sie die Startplatte direkt unter die vertikale Spritzenpumpe und legen Sie dann eine fünf Milliliter Glasgalle mit einem Milliliter entionisiertem Wasser vom Typ zwei in einen Miniatursternbalken auf die Rührplatte. Stellen Sie die Höhe der Spritzenpumpen so ein, dass die Nadelspitze vollständig in entionisiertes Wasser vom Typ zwei eingetaucht werden kann, und stellen Sie die Infusionsrate der Spritzenpumpe auf fünf Mikroliter pro Minute ein. Führen Sie die Lösungsmittelinjektion durch, indem Sie das organische Lösungsmittel und die Polyesterlösung in eine 27-Gauge-Nadel ziehen.Setzen Sie die Nadel in die Spritzenpumpe ein und stellen Sie sicher, dass sie sicher ist. Stellen Sie den Drückerblock so ein, dass er das Ende des Spritzenkolbens berührt. Starten Sie die Rührplatte, so dass sich das Wasser mit 100 Umdrehungen pro Minute dreht, und starten Sie dann die Spritzenpumpe.Sobald die Spritzenpumpe das organische Lösungsmittel und polymer vollständig in das Wasser infundiert hat, entfernen Sie den Rührstab und verschließen Sie das Glas abscheulich. Zur Charakterisierung des Polymersoms mittels dynamischer Lichtstreuung oder DLS wird ein Milliliter Wasser mit einem kleinen Prozentsatz an organischem Lösungsmittel und Polymer zu einer Ein-Milliliter-Küvette hinzugefügt. DLS durchgeführt, indem die Küvette in das System einlegt und der Lauf eingerichtet wird.Lesen Sie den gewichteten Durchmesser der Polymersomenintensität und den Polydispersitätsindex oder PDI. Nach dem Waschen einer 300 Kilodalton Dialysemembran gemäß den vom Hersteller bereitgestellten Protokollen wird ein Milliliter Polymersomenlösung in das Reservoir des Dialysegeräts gegeben. Legen Sie das Dialysegerät in das 250-Milliliter-Becherglas mit 150 Millilitern entionisiertem Wasser vom Typ zwei auf eine Rührplatte.Stellen Sie die Rührplatte auf eine Geschwindigkeit ein, die eine sanfte Bewegung des Dialysegeräts ermöglicht, und lassen Sie es über Nacht rühren. Nach Abschluss der Dialyse extrahieren Sie die ein Milliliter Polymersomenlösung aus dem Dialysegerät. Erstellen Sie 150 Milliliter des gewünschten Salzpuffers mit entweder 50, 100 oder 200 Millimolarer Natriumchloridkonzentration basierend auf den endgültigen gewünschten Polymersomeneigenschaften und halten Sie die Belastung des Dialysegeräts in 150 Millilitern Salzlösung für 18 Stunden zum Rühren.Führen Sie nach der Formmodulation DLS-Messungen durch. Achten Sie besonders auf PDI-Messungen im Vergleich zu spirituellen Polymersomen, da eine Änderung der PDI auf eine effektive Formänderung in Polymersomen hindeutet. Verwenden Sie geeignete Kontrollen für die Bildgebung, insbesondere nicht formmodulierte Polymersomen, um den Erfolg der Methode sicherzustellen.Die TEM-Beobachtung von PEG-PLA-basierten Polymersomen weist auf eine gesamte sphärische Struktur mit einer dickeren äußeren Linie hin, die auf eine Membran hinweist. Die Polymersomen präsentieren sich als physikalische Strukturen und REM mit einer bürstenartigen Außenschicht aus PEG. Eine Stunde Dialyse in Wasser führte zu dem gleichen durchschnittlichen Gesamtdurchmesser, wobei die Lösungsmittelentfernung den Polymersomendurchmesser verringerte.Wenn größere Anfangskonzentrationen von organischem Lösungsmittel verwendet werden, ist mit einer Abnahme des größeren Durchmessers zu rechnen. Bei der Herstellung der PEG-PLA-Polymersomen sind geringfügige Veränderungen des PDI zu erwarten, die auf eine Formänderung hinweisen können. Bei der Dialyse von PEG-PLGA-Polymersomen, die etwas hydrophober sind als PEG-PLA-Polymere gegen Salz, ist der Anstieg des PDI konsistenter mit der Dehnung mit allen untersuchten Salzgradienten, was zu einem Anstieg der PDI führt.Ähnliche Ergebnisse sollten beobachtet werden, wenn ein 50-millimollarer Salzgradient verwendet wird, um unabhängig von der Polyesterhydrophobie eine Formänderung zu bewirken. Inzwischen zeigen 100 und 200 Millimolar Natriumchlorid-Salzgradienten den direkten Trend, dass Delta PDI mit zunehmender Polyesterhydrophobie zunimmt. TEM-Bilder von PEG-PLA-Polymersomen, die mit 50 Millionen niedrigerem Natriumchlorid dialysiert wurden, zeigten sich mit Stomatozyten und länglichen Stäbchen.Als die Salzkonzentration auf 100 Millimolar anstieg, wurde eine erhöhte Anzahl von Stäbchenbildung mit einer verringerten Anzahl von Stomatozyten beobachtet. Dialyse gegen 200 Millimolar Polymersomen gebildete Prolate mit bescheidenen Seitenverhältnissen. Der schwierigste Teil dieses Protokolls besteht darin, das Polymersom konsistent herzustellen.Daher ist es wichtig, das Verfahren zu üben.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Engineering Biological-Based Vascular Grafts Using a Pulsatile Bioreactor

Engineering Biological-Based Gefäßprothesen Mit einem Pulsatile Bioreaktor

Much effort has been devoted to develop and advance the methodology to regenerate functional small-diameter arterial bypasses. In the physiological ...

Forschung

Biotechnik

Shape Memory Polymers for Active Cell Culture

Formgedächtnis-Polymere für Active Cell Culture

Shape memory polymers (SMPs) are a class of "smart" materials that have the ability to change from a fixed, temporary shape to a pre-determined permanent ...

Microfluidic Fabrication of Polymeric and Biohybrid Fibers with Predesigned Size and Shape

Mikrofluidische Herstellung von Polymer- und Biohybridfasern mit vorgefertigter Größe und Form

A &#8220;sheath&#8221; fluid passing through a microfluidic channel at low Reynolds number can be directed around another &#8220;core&#8221; stream and ...

Fabrication of a Bioactive, PCL-based "Self-fitting" Shape Memory Polymer Scaffold

Herstellung eines bioaktiven, PCL-basierte &quot;Self-Montage&quot; Formgedächtnispolymer Scaffold

Tissue engineering has been explored as an alternative strategy for the treatment of critical-sized cranio-maxillofacial (CMF) bone defects. Essential to ...

Forming Giant-sized Polymersomes Using Gel-assisted Rehydration

Forming Gigantismus Polymersome Mit Gel-unterstützte Rehydrierung

Polymer vesicles, or polymersomes, are being widely explored as synthetic analogs of lipid vesicles based on their stability, robustness, barrier ...

Ammonia Synthesis at Low Pressure

Ammoniaksynthese bei niedrigem Druck

Ammonia can be synthesized at low pressure by the use of an ammonia selective absorbent. The process can be driven with wind energy, available locally in ...

Pattern-based Search of Epigenomic Data Using GeNemo

Pattern-basierte Suche nach epigenomischen Daten mit GeNemo

Compared with the robust text-based search tools for genomic or RNA sequencing data, current methodologies for pattern-based searches of epigenomic and ...

Antimicrobial Peptides Produced by Selective Pressure Incorporation of Non-canonical Amino Acids

Antimikrobielle Peptide produziert durch Selektionsdruck Einbeziehung der nicht-kanonischen Aminosäuren

Nature has a variety of possibilities to create new protein functions by modifying the sequence of the individual amino acid building blocks. However, all ...

Light-sheet Fluorescence Microscopy to Capture 4-Dimensional Images of the Effects of Modulating Shear Stress on the Developing Zebrafish Heart

Licht-Blatt Fluoreszenz-Mikroskopie, 4-dimensionale Bilder über die Auswirkungen der modulierende Schubspannung auf entwickelnden Zebrafisches Herzen erfassen

The hemodynamic forces experienced by the heart influence cardiac development, especially trabeculation, which forms a network of branching outgrowths ...

A Rapid Image-based Bacterial Virulence Assay Using Amoeba

Einen schnellen Image-basierte bakteriellen Virulenz-Assay mit Amöben

Traditional bacterial virulence assays involve prolonged exposure of bacteria over the course of several hours to host cells. During this time, bacteria ...