Name: modulating shape of polyester based polymersomes using osmotic pressure
Uploaded: 2021-04-21T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Modulating Shape of Polyester Based Polymersomes using Osmotic Pressure at JoVE.com

Dette prosjektet ble delvis finansiert av National Institutes of Health Project nummer 5P20GM103499-19 gjennom Student Initiated Research Project Program. Dette arbeidet ble også delvis støttet av Clemsons Creative Inquiry Program. Vi anerkjenner også Nicholas L'Amoreaux og Aon Ali som først jobbet med å lage denne protokollen, og publiserte sin første artikkel sitert her14.

1. Sfærisk polymersomdannelse ved hjelp av en løsningsmiddelinjeksjonsmetode
<ol><li>Oppløsning av polyester i organisk løsningsmiddel MERK: Bare én polyester skal oppløses i sitt respektive organiske løsningsmiddel om gangen for å danne polymerer.<ol>
<li>Løs opp polyester PEG-PLA eller PEG-b-poly (melkesyre-kolykolsyre) (PEG-PLGA) i dimetylsulfoksid (DMSO) i en konsentrasjon på 1,5% vekt. Oppløsning spesielt 0,015 g valgt polyester i 1 ml DMSO (15 mg/ml). Full oppløsning av polymeren kan kreve perioder...

<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>

Selvmonterte systemer er notorisk ukontrollerbare. Deres endelige egenskaper, inkludert størrelse, form og struktur, drives av den valgte amfifilens hydrofobe egenskaper og det valgte løsningsmiddelmiljøet. Amfifile blokkkopolymerer har en tendens til sfæriske former, noe som minimerer Gibbs frie energi og fører til den termodynamiskelikevekten 23, og danner dermed polymerer. På grunn av deres likevektsnatur er polymersomer betydelig mer utfordrende å forlenge eller endre i form og derfor m...

Formmodulering er en relativt ny og effektiv måte å forbedre nanopartikkelmediert legemiddellevering på. Ikke bare øker endringen i morfologi overflaten av partikler, noe som igjen gir større bæreevne, men det har også implikasjoner over hele linjen for å forbedre stabilitet, sirkulasjonstid, biotilgjengelighet, molekylær målretting og kontrollert frigjøring1. Polymersomer, nanopartikkelen av fokus i denne metoden, har en tendens til termodynamisk selvmontering i en sfærisk form, som har vist seg å være upraktisk i cellulært opptak og lettere oppdages i immunsystemet som fremmedlegeme. Å kunne forlenge strukturen til en prolat eller en stang vil tillate narkotikabæreren å unngå makrofager ved å etterligne innfødte celler og mer vellykket levere til ønsket mål2,3,4,5,6,7. De betydelige fordelene med polymerer, inkludert membranbundet beskyttelse av nyttelaster, membranens stimuli-respons og dobbel innkapsling av hydrofile og hydrofobe legemidler8,9,10, som gjør dem sterke kandidater for legemiddellevering opprettholdes under formmodulering.
Det er mange forskjellige metoder for modulering av polymerosmers former, og hver kommer med sine respektive fordeler og ulemper. Imidlertid faller de fleste av disse metodene inn i to kategorier: løsningsmiddeldrevet og saltdrevet osmotisk trykkendring11. Begge tilnærmingene tar sikte på å overvinne bøyeenergien som er tilstede etter at polymerer er dannet i en sfærisk likevektsform. Ved å introdusere en osmotisk trykkgradient kan polymerer bli tvunget til å bøye seg i langstrakte strukturer til tross for sterke bøyeenergier11,12.
Den løsningsmiddelbaserte metoden utforsker formendring inspirert av Kims og van Hest13sarbeid. De plastiserte polymerer i et organisk løsningsmiddel og vannblanding for å fange de organiske løsningsmidlene i vesiclemembranen og drive vann ut av vesiclekjernen. Til slutt er partikkelens indre volum så lavt at det forlenger. Selv om denne metoden har vist løfte, mangler den praktisk. Denne metoden krever forskjellige løsningsmidler for hver enkelt polymer ryggrad involvert i moduleringen. Derfor er det ikke allment aktuelt å fremme formendring. Omvendt er den saltbaserte metoden jevn og bruker en universell driver som kan introdusere osmotisk trykk til mange blokkkopolymerbaserte polymerer.
Dette prosjektet benytter den saltbaserte metoden introdusert av L'Amoreaux et al14. Denne protokollen involverer to runder med dialyse. Man tar sikte på å rense og størkne poly(etylenglykol)-b-poly(melkesyre) (PEG-PLA) polymerer ved å fjerne organiske løsningsmidler som kan ha blitt fanget i bilayeren under produksjonen, og en som fremmer formendringen. Det andre dialysetrinnet introduserer en 50 mM NaCl-løsning som skaper en osmotisk trykkgradient for å drive formendringen. Denne metoden støttes av Salva et al., som bemerker at hypertonisk stress i en løsning vil føre til at vesicle krymper15. Denne metoden bygger på en tidligere publisert metode14 som ser på to forskjellige polyesterbaserte polymerer og forskjellige saltgradienter fra 50-200 mM NaCl. Polyestere brukes på grunn av deres biokompatibilitet og biologisk nedbrytning. Saltgradienten har varierende effekt på formen avhengig av hydrofobiskheten til blokkens kopuleringsryd. Den kan brukes til å lage prolater, stenger og stomatokytter. Denne saltdrevne metoden ble valgt på grunn av enkel replikering og eksperimentell allsidighet.

<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

Polymerer er membranbundne, bilayer vesikler laget av amfifile blokkkopolymerer som kan innkapsle både hydrofobe og hydrofile nyttelaster for bruksområder for levering av legemidler. Til tross for deres løfte er polymersomer begrenset i anvendelse på grunn av deres sfæriske form, som ikke lett tas opp av celler, som demonstrert av faste nanopartikkelforskere. Denne artikkelen beskriver en saltbasert metode for å øke sideforholdene til sfærisk poly (etylenglykol) (PEG)-baserte polymerer. Denne metoden kan forlenge polymerer og til slutt kontrollere deres endelige form ved å legge til natriumklorid i postformasjonsdialyse. Saltkonsentrasjonen kan varieres, som beskrevet i denne metoden, basert på hydrofobiskheten til blokkkopolymeren som brukes som base for polymersomet og målformen. Langstrakte nanopartikler har potensial til bedre å målrette endotelet i blodkar med større diameter, som årer, hvor marginering observeres. Denne protokollen kan utvide terapeutiske nanopartikkelapplikasjoner ved å bruke forlengelsesteknikker i takt med de doble, langvarige fordelene med polymerer.

Tabell 2 viser forventede resultater når du følger protokolltrinnet 1. Vær oppmerksom på at DMSO brukes som løsningsmiddel for både PEG-PLA og PEG-PLGA i polymersomdannelse. Avvik fra dette løsningsmidlet er mulig, da andre vann-blandbare løsningsmidler vil oppløse kokopolymerene, men forventes å endre resultatene. Det forventes at PDI vil være mindre enn 0,2, noe som indikerer dannelsen av monodisperse polymersomer17. Vær oppmerksom på at økende hydrofobiskhet føre...

Watch this Scientific Journal Video about Modulating Shape of Polyester Based Polymersomes using Osmotic Pressure at JoVE.com

Modulating Shape of Polyester Based Polymersomes using Osmotic Pressure

Polymerer er selvmonterte polymere vesikler som dannes i sfæriske former for å minimere Gibbs frie energi. Ved legemiddellevering er mer langstrakte strukturer gunstige. Denne protokollen etablerer metoder for å skape mer stanglignende polymerer, med langstrakte størrelsesforhold, ved hjelp av salt for å indusere osmotisk trykk og redusere indre vesiclevolumer.

Modulerende form av polyesterbaserte polymersomer ved hjelp av osmotisk trykk

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

Nanopartikkelform påvirker cellulært opptak, men det er gjort begrenset arbeid for å endre formen på polymerer. Denne protokollen viser hvordan man forlenger polymerer for forbedrede bruksområder for levering av legemidler. Denne teknikken gir en enkel tilnærming som kan skape mange forskjellige polymere former med potensielle applikasjoner innen legemiddellevering, pseudoceller eller for andre uutforskede felt.Langstrakte polymersomer kan samtidig levere hydrofobe og hydrofile stoffer og lettere inn i cellene. Denne teknikken kan hjelpe til med å transportere narkotika over blod-hjernebarrieren, og adressere en stor medisinsk utfordring. Til å begynne med oppløses 0,015 gram valgt polyester i en milliliter DMSO ved å virvelere i 15 minutter, og sette opp injeksjonsapparatet for løsningsmiddel.Plasser startplaten rett under den vertikale sprøytepumpen, og legg deretter en fem milliliter glass galle med en milliliter type to deionisert vann i en miniatyrstjernestang på røreplaten. Juster sprøytepumpens høyde slik at spissen av kanylen kan senkes helt ned i type to deionisert vann og sett sprøytepumpens infusjonshastighet til fem mikroliter per minutt. Utfør injeksjonsvæsken ved å trekke den organiske løsningsmiddel- og polyesteroppløsningen inn i en 27 gauge nål.Sett kanylen inn i sprøytepumpen og sørg for at den sitter godt fast. Juster stapperblokken for å berøre sprøytestemperens ende. Start røreplaten slik at vannet spinner ved 100 omdreininger per minutt, og start deretter sprøytepumpen.Når sprøytepumpen har tilført det organiske løsningsmidlet og polymeren helt i vannet, fjerner du rørestangen og hetten glasset vilt. For karakterisering av polymersomet via dynamisk lysspredning eller DLS, tilsett en milliliter vann med en liten prosentandel organisk løsningsmiddel og polymer til en milliliter cuvette. Utførte DLS ved å plassere cuvette i systemet og sette opp kjøringen.Les polymersomets vektede diameter og polydispersitetsindeks eller PDI. Etter å ha vasket en 300 kilodalton dialysemembran i henhold til protokoller levert av produsenten, legg til en milliliter polymeroppløsning i reservoaret på dialyseenheten. Plasser dialyseenheten i 250 milliliterbegeret med 150 milliliter av type to deionisert vann på en røreplate.Sett røreplaten til en hastighet som gjør det mulig å bevege dialyseenheten forsiktig og la den røre over natten. Etter at dialysen er fullført, trekker du ut den ene milliliterpolymersomløsningen fra dialyseenheten. Lag 150 milliliter ønsket saltbuffer med enten 50, 100 eller 200 millimolar konsentrasjon av natriumklorid basert på de endelige ønskede polymeromegenskapene og hold belastningen av dialyseenhet i 150 milliliter saltoppløsning i 18 timer for omrøring.Etter figurmodulering utfører du DLS-målinger. Vær spesielt oppmerksom på PDI-målinger sammenlignet med åndelige polymerer, da en endring i PDI antyder en effektiv formendring i polymerer. Bruk passende kontroller for avbildning, spesielt ikke-formmodulerte polymerer for å sikre at metoden lykkes.TEM observasjon av PEG-PLA-baserte polymerer indikerer en generell sfærisk struktur med en tykkere utvendig linje som indikerer en membran. Polymersomene presenterer som fysiske strukturer og SEM med en børste som utvendig lag av PEG. En times dialyse i vann førte til samme generelle gjennomsnittlige diameter med fjerning av løsningsmiddel som reduserte polymerdiameteren.Når større innledende konsentrasjoner av organisk løsningsmiddel brukes, forventes større diameterreduksjoner. Mens du lager PEG-PLA-polymerymeriene, forventes beskjedne endringer i PDI, noe som kan indikere en endring i form. Når du dialyrer PEG-PLGA-polymerer, som er litt mer hydrofobe enn PEG-PLA-polymerer mot salt, er økningen i PDI mer konsistent med forlengelse med alle utforskede saltgradienter som fører til en økning i PDI.Lignende resultater bør observeres når du bruker en 50 millimolar salt gradient for å forårsake en formendring uavhengig av polyesterhydrofobitet. I mellomtiden viser 100 og 200 millimolar natriumklorid salt gradienter den direkte trenden som delta PDI øker med økende polyesterhydrofobitet. TEM-bilder av PEG-PLA polymersomer dialysert med 50 millioner nedre natriumklorid viste med stomatokytter og langstrakte stenger.Etter hvert som saltkonsentrasjonen økte til 100 millimolar, ble det observert et økt antall stengerformasjon med et redusert antall stomatokytter. Dialyse mot 200 millimolarpolymersomer mer konsekvent dannede prolater med beskjedne størrelsesforhold. Den mest utfordrende delen av denne protokollen er å gjøre polymersomet konsekvent.Så det er viktig å praktisere prosedyren.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Engineering Biological-Based Vascular Grafts Using a Pulsatile Bioreactor

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

Shape Memory Polymers for 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

Mikrofluidisk fabrikasjon av polymere og biohybridfibre med forhåndsdesignet størrelse og 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

Fabrikasjon av et bioaktivt, PCL-baserte &quot;Self-fitting&quot; Shape Memory Polymer Stillas

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 Giant store Polymersomes Bruke Gel-assistert Utvanning

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

Ammoniakk syntese med lavt trykk

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

Mønsterbaserte søk Epigenomic Data ved hjelp av 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 peptider produseres av seleksjonspress innlemmelse av ikke-kanoniske aminosyrer

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

Lys arks fluorescens mikroskopi å ta 4-dimensjonale bilder av effektene av modulerende skjæring Stress på utvikle sebrafisk hjertet

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

En rask bildebasert bakteriell virulens analysen bruker Amoeba

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