Name: facile preparation and photoactivation of prodrug-dye nanoassemblies
Uploaded: 2023-02-17T14:05:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Facile Preparation and Photoactivation of Prodrug-Dye Nanoassemblies at JoVE.com

Vi anerkender bistand fra University of Hong Kong Li Ka Shing Faculty of Medicine Faculty Core Facility. Vi takker professor Chi-Ming Che ved University of Hong Kong for at levere den menneskelige HCT116-cellelinje. Dette arbejde blev støttet af Ming Wai Lau Center for Reparative Medicine Associate Member Program og Research Grants Council of Hong Kong (Early Career Scheme, nr. 27115220).

1. Syntese af bor-dipyrromethen-chlorambucil (BC) prodrug (figur 2)22
<ol><li>Syntese af BODIPY-OAc<ol><li>1,903 g 2,4-dimethylpyrrol afvejes og opløses i 20 ml vandfri dichlormethan (DCM) i en rundbundet kolbe under nitrogenatmosfære. Der afvejes 1,638 g acetoxyacetylchlorid og tilsættes dråbevis i opløsningen. Omrør i 10 minutter ved stuetemperatur, og luks derefter opløsningen i 1 time ved 40 °C.</li>
		<li>Afkøl blandin...

<ol>
	<li>Chabner, B. A., Roberts, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemotherapy+and+the+war+on+cancer.">Chemotherapy and the war on cancer.</a> Nature Reviews Cancer. 5 (1), 65-72 (2005).</li><li>Monsuez, J. -. J., Charniot, J. -. C., Vignat, N., Artigou, J. -. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+side-effects+of+cancer+chemotherapy.">Cardiac side-effects of cancer chemotherapy.</a> International Journal of Cardiology. 144 (1), 3-15 (2010).</li><li>Floyd, J., Mirza, I., Sachs, B., Perry, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hepatotoxicity+of+chemotherapy.">Hepatotoxicity of chemotherapy.</a> Seminars in Oncology. 33 (1), 50-67 (2006).</li><li>Bar-Joseph, H., Stemmer, S. M., Tsarfaty, I., Shalgi, R., Ben-Aharon, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemotherapy-induced+vascular+toxicity-real-time+in+vivo+imaging+of+vessel+impairment.">Chemotherapy-induced vascular toxicity-real-time in vivo imaging of vessel impairment.</a> Journal of Visualized Experiments. (95), e51650 (2015).</li><li>Denny, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prodrug+strategies+in+cancer+therapy.">Prodrug strategies in cancer therapy.</a> European Journal of Medicinal Chemistry. 36 (7-8), 577-595 (2001).</li><li>Kastrati, I., Delgado-Rivera, L., Georgieva, G., Thatcher, G. R. J., Frasor, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+characterization+of+an+aspirin-fumarate+prodrug+that+inhibits+NF&#954;B+activity+and+breast+cancer+stem+cells.">Synthesis and characterization of an aspirin-fumarate prodrug that inhibits NF&#954;B activity and breast cancer stem cells.</a> Journal of Visualized Experiments. (119), e54798 (2017).</li><li>Mao, J., 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=A+simple+dual-pH+responsive+prodrug-based+polymeric+micelles+for+drug+delivery.">A simple dual-pH responsive prodrug-based polymeric micelles for drug delivery.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 8 (27), 17109-17117 (2016).</li><li>Li, S. -. 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=A+pH-responsive+prodrug+for+real-time+drug+release+monitoring+and+targeted+cancer+therapy.">A pH-responsive prodrug for real-time drug release monitoring and targeted cancer therapy.</a> Chemical Communications. 50 (80), 11852-11855 (2014).</li><li>Andresen, T. L., Thompson, D. H., Kaasgaard, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enzyme-triggered+nanomedicine:+Drug+release+strategies+in+cancer+therapy+(Invited+Review).">Enzyme-triggered nanomedicine: Drug release strategies in cancer therapy (Invited Review).</a> Molecular Membrane Biology. 27 (7), 353-363 (2010).</li><li>Xu, G., McLeod, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strategies+for+enzyme/prodrug+cancer+therapy.">Strategies for enzyme/prodrug cancer therapy.</a> Clinical Cancer Research. 7 (11), 3314-3324 (2001).</li><li>Luo, W., 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=Dual-targeted+and+pH-sensitive+doxorubicin+prodrug-microbubble+complex+with+ultrasound+for+tumor+treatment.">Dual-targeted and pH-sensitive doxorubicin prodrug-microbubble complex with ultrasound for tumor treatment.</a> Theranostics. 7 (2), 452 (2017).</li><li>Gao, J., 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=Ultrasound+triggered+phase-change+nanodroplets+for+doxorubicin+prodrug+delivery+and+ultrasound+diagnosis:+An+in+vitro+study.">Ultrasound triggered phase-change nanodroplets for doxorubicin prodrug delivery and ultrasound diagnosis: An in vitro study.</a> Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 174, 416-425 (2019).</li><li>Brade, A. M., Szmitko, P., Ngo, D., Liu, F. -. F., Klamut, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heat-directed+suicide+gene+therapy+for+breast+cancer.">Heat-directed suicide gene therapy for breast cancer.</a> Cancer Gene Therapy. 10 (4), 294-301 (2003).</li><li>Long, 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=One-photon+red+light-triggered+disassembly+of+small-molecule+nanoparticles+for+drug+delivery.">One-photon red light-triggered disassembly of small-molecule nanoparticles for drug delivery.</a> Journal of Nanobiotechnology. 19 (1), 357 (2021).</li><li>Liu, Y., Long, K., Kang, W., Wang, T., Wang, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optochemical+control+of+immune+checkpoint+blockade+via+light-triggered+PD-L1+dimerization.">Optochemical control of immune checkpoint blockade via light-triggered PD-L1 dimerization.</a> Advanced NanoBiomed Research. 2 (6), 2200017 (2022).</li><li>Wang, 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=Optochemical+control+of+mTOR+signaling+and+mTOR-dependent+autophagy.">Optochemical control of mTOR signaling and mTOR-dependent autophagy.</a> ACS Pharmacology &amp; Translational Science. 5 (3), 149-155 (2022).</li><li>Abet, V., Filace, F., Recio, J., Alvarez-Builla, J., Burgos, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prodrug+approach:+An+overview+of+recent+cases.">Prodrug approach: An overview of recent cases.</a> European Journal of Medicinal Chemistry. 127, 810-827 (2017).</li><li>Li, G., 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=Small-molecule+prodrug+nanoassemblies:+an+emerging+nanoplatform+for+anticancer+drug+delivery.">Small-molecule prodrug nanoassemblies: an emerging nanoplatform for anticancer drug delivery.</a> Small. 17 (52), 2101460 (2021).</li><li>Shamay, 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=Quantitative+self-assembly+prediction+yields+targeted+nanomedicines.">Quantitative self-assembly prediction yields targeted nanomedicines.</a> Nature Materials. 17 (4), 361-368 (2018).</li><li>Sinoway, P. A., Callen, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chlorambucil.">Chlorambucil.</a> Arthritis &amp; Rheumatism. 36 (3), 319-324 (1993).</li><li>Owen, W. R., Stewart, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+and+mechanism+of+chlorambucil+hydrolysis.">Kinetics and mechanism of chlorambucil hydrolysis.</a> Journal of Pharmaceutical Sciences. 68 (8), 992-996 (1979).</li><li>Lv, W., 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=Upconversion-like+photolysis+of+BODIPY-based+prodrugs+via+a+one-photon+process.">Upconversion-like photolysis of BODIPY-based prodrugs via a one-photon process.</a> Journal of the American Chemical Society. 141 (44), 17482-17486 (2019).</li><li>Silver, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Let+us+teach+proper+thin+layer+chromatography+technique.">Let us teach proper thin layer chromatography technique.</a> Journal of Chemical Education. 97 (12), 4217-4219 (2020).</li><li>Saad, W. S., Prud'homme, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Principles+of+nanoparticle+formation+by+flash+nanoprecipitation.">Principles of nanoparticle formation by flash nanoprecipitation.</a> Nano Today. 11 (2), 212-227 (2016).</li><li>Long, 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=Photoresponsive+prodrug-dye+nanoassembly+for+in-situ+monitorable+cancer+therapy.">Photoresponsive prodrug-dye nanoassembly for in-situ monitorable cancer therapy.</a> Bioengineering &amp; Translational Medicine. 7 (3), 10311 (2022).</li><li>Zhong, 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=A+self-assembling+nanomedicine+of+conjugated+linoleic+acid-paclitaxel+conjugate+(CLA-PTX)+with+higher+drug+loading+and+carrier-free+characteristic.">A self-assembling nanomedicine of conjugated linoleic acid-paclitaxel conjugate (CLA-PTX) with higher drug loading and carrier-free characteristic.</a> Scientific Reports. 6 (1), 36614 (2016).</li><li>Long, 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=Green+light-triggered+intraocular+drug+release+for+intravenous+chemotherapy+of+retinoblastoma.">Green light-triggered intraocular drug release for intravenous chemotherapy of retinoblastoma.</a> Advanced Science. 8 (20), 2101754 (2021).</li><li>Lv, W., Wang, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=One-photon+upconversion-like+photolysis:+a+new+strategy+to+achieve+long-wavelength+light-excitable+photolysis.">One-photon upconversion-like photolysis: a new strategy to achieve long-wavelength light-excitable photolysis.</a> Synlett. 31 (12), 1129-1134 (2020).</li><li>Rwei, A. Y., Wang, W., Kohane, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoresponsive+nanoparticles+for+drug+delivery.">Photoresponsive nanoparticles for drug delivery.</a> Nano Today. 10 (4), 451-467 (2015).</li><li>Grzelczak, M., Vermant, J., Furst, E. M., Liz-Marz&#225;n, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Directed+self-assembly+of+nanoparticles.">Directed self-assembly of nanoparticles.</a> ACS Nano. 4 (7), 3591-3605 (2010).</li><li>Gnanasammandhan, M. K., Idris, N. M., Bansal, A., Huang, K., Zhang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Near-IR+photoactivation+using+mesoporous+silica-coated+NaYF4:Yb,Er/Tm+upconversion+nanoparticles.">Near-IR photoactivation using mesoporous silica-coated NaYF4:Yb,Er/Tm upconversion nanoparticles.</a> Nature Protocols. 11 (4), 688-713 (2016).</li></ol>

Denne protokol skitserer en let flashudfældningsmetode til fremstilling af prodrug-dye nanopartikler, som tilbyder en enkel og bekvem tilgang til nanopartikeldannelse. Der er flere kritiske trin i denne metode. For det første skal beholdere som mikrorør for alle trin i syntese, fabrikation og karakterisering dækkes med folie for at undgå unødvendig fotospaltning af BC-prodrug ved miljølys. Desuden skal mikrorøret indeholdende IR-783-opløsningen i flashudfældningstrinnet placeres stabilt på hvirvelblanderen, me...

Kemoterapi er en almindelig kræftbehandling, der anvender cytotoksiske midler til at dræbe kræftceller og dermed hæmmer tumorvækst1. Imidlertid kan patienter lide af bivirkninger såsom kardiotoksicitet og hepatotoksicitet på grund af absorptionen uden for målet af kemoterapilægemidlerne 2,3,4. Derfor er lokaliseret lægemiddelafgivelse gennem den rumlige tidsmæssige kontrol af lægemiddelfrigivelse / aktivering i tumorer afgørende for at minimere lægemiddeleksponering i normalt væv.
Prodrugs er kemisk modificerede lægemidler, der udviser reduceret toksicitet i normalt væv, samtidig med at deres virkning i syge læsioner bevares ved aktivering 5,6. Prodrugs kan reagere på en række stimuli, såsom pH7,8, enzymer 9,10, ultralyd 11,12, varme 13 og lys14,15,1 6, og frigive deres modermedicin specifikt i læsionerne. Ikke desto mindre udviser mange prodrugs iboende ulemper, såsom dårlig opløselighed, forkert absorptionshastighed og tidlig metabolisk destruktion, hvilket kan begrænse deres udvikling17. I denne sammenhæng giver dannelsen af prodrug nanosamlinger fordele som reducerede bivirkninger, in situ lægemiddelfrigivelse, bedre tilbageholdelse og kombinationen af behandling og billeddannelse, hvilket indikerer et stort anvendelsespotentiale for disse nanosamlinger. Mange prodrug nanosamlinger er blevet udviklet til sygdomsbehandling, herunder doxorubicin prodrug nanosfærer, curcumin prodrug miceller og camptothecin prodrug nanofibre18.
I denne protokol præsenterer vi en enkel metode til fremstilling af prodrug-dye nanosamlinger, der udviser højt prodrugindhold, god vanddispergerbarhed, langsigtet stabilitet og følsom responsevne. IR783 er et vandopløseligt nær-infrarødt farvestof, der kan tjene som stabilisator af nanosamlingerne19. Den anden komponent i nanosamlingen er bor-dipyrromethen-chlorambucil (BODIPY-Cb, BC), et prodrug, der blev designet af to hovedårsager. Da chlorambucil (Cb) viser systemisk toksicitet in vivo, kan prodrugformen reducere dens toksicitet20. BC-prodrug kan fotospaltes ved hjælp af 530 nm lysbestråling rettet mod sygdomslæsioner, hvilket muliggør lokal frigivelse af Cb. På den anden side er Cb tilbøjelig til hydrolyse i vandige miljøer og kan beskyttes ved at omdanne den til en prodrug form21. Således forventedes samsamlingen af BC-prodrug og IR-783-farvestoffet at danne et stabilt og effektivt lægemiddelleveringsnanosystem (figur 1A). Denne prodrug-dye nanoassembly forbedrer dispergerbarheden og stabiliteten af prodrug molekylerne, hvilket tyder på dets potentiale til anvendelse i lys-kontrollerbar lægemiddelafgivelse. Fotospaltningen af BC-prodrug muliggør demontering af nanopartikler og lysstyret frigivelse af Cb i læsionerne (supplerende figur 1).

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1260 Infinity II HPLC</td>
			<td>Agilent Technologies</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2,4-Dimethyl pyrrole</td>
			<td>J&#38;K Scientific</td>
			<td>315305</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium bromide(MTT)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>M6494</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-Dimethylaminopyridine (4-DMAP)</td>
			<td>J&#38;K Scientific</td>
			<td>212279</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>90 mm Petri Dish Clear Treated Sterile</td>
			<td>SPL</td>
			<td>11090</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96-well Tissue Culture Plate Clear Treated Sterile</td>
			<td>SPL</td>
			<td>30096</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetoxyacetyl chloride</td>
			<td>J&#38;K Scientific</td>
			<td>192001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Boron trifluoride diethyl etherate</td>
			<td>J&#38;K Scientific</td>
			<td>921076</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B&#252;chner funnel</td>
			<td>AS ONE</td>
			<td>3-6466-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chlorambucil</td>
			<td>J&#38;K Scientific</td>
			<td>321407-1G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CM100 Transmission Electron Microscope</td>
			<td>Philips</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CombiFlash RF chromatography system&#160;</td>
			<td>Teledyne ISCO</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichloromethane</td>
			<td>DUKSAN Pure Chemicals</td>
			<td>JT9315-88</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethyl sulfoxide</td>
			<td>DUKSAN Pure Chemicals</td>
			<td>2762</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable cuvette</td>
			<td>Malvern Panalytical</td>
			<td>DTS1070</td>
			<td>Zeta potential measurement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable cuvette</td>
			<td>Malvern Panalytical</td>
			<td>ZEN0040</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Empty Disposable Sample Load Cartridges</td>
			<td>Teledyne ISCO</td>
			<td>693873225</td>
			<td>can hold up to 65 g</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal bovine serum</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>10270106</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filtering flask</td>
			<td>AS ONE</td>
			<td>3-7089-03</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hexane</td>
			<td>DUKSAN Pure Chemicals</td>
			<td>4198</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Holey carbon film on copper grid</td>
			<td>Beijing Zhongjingkeyi Technology Co.,Ltd</td>
			<td>BZ10023a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HPLC column (InfinityLab Poroshell 120)</td>
			<td>Agilent Technologies</td>
			<td>695975-902T</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Integrating sphere photodiode power sensor</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>S142C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IR783</td>
			<td>Tokyo Chemical Industry (TCI) Co., Ltd</td>
			<td>I1031</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LED&#160;</td>
			<td>Mightex</td>
			<td>LCS-0530-15-11</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LED Driver Control Panel V3.2.0 (Software)</td>
			<td>Mightex</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lithium Hydroxide Anhydrous</td>
			<td>TCI</td>
			<td>L0225</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methylmagnesium iodide, 3M solution in diethyl ether</td>
			<td>Aladdin</td>
			<td>M140783</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N,N-Diisopropyl ethyl amine (DIPEA)</td>
			<td>J&#38;K Scientific</td>
			<td>203402</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N,N&#39;-Dicyclohexylcarbodiimide (DCC)</td>
			<td>J&#38;K Scientific</td>
			<td>275928</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>penicillin&#8211;streptomycin</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>15140122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate-buffered saline (10&#215;)</td>
			<td>&#160;Sigma-Aldrich</td>
			<td>P5493</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#160;Power and energy meter&#160;</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PM100 USB</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotavapor</td>
			<td>BUCHI Rotavapor R300</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RMPI 1640</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>21870076</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Separatory funnel (125 mL)</td>
			<td>Synthware</td>
			<td>F474125L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver Silica Gel Disposable Flash Columns, 40 g</td>
			<td>Teledyne ISCO</td>
			<td>692203340</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium sulfate, anhydrous</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>A19890</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SpectraMax M4</td>
			<td>Molecular Devices LLC</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetrahydrofuran (THF), anhydrous</td>
			<td>J&#38;K Scientific</td>
			<td>943616</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin-EDTA (0.25%), phenol red</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>25200056</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vortex</td>
			<td>DLAB Scientific Co., Ltd</td>
			<td>MX-S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zetasizer Nano ZS90&#160;</td>
			<td>Malvern Instrument</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

facile preparation and photoactivation of prodrug-dye nanoassemblies

Selvmontering er en enkel, men pålidelig metode til konstruktion af lægemiddelleveringssystemer i nanoskala. Fotoaktiverbare prodrugs muliggør kontrollerbar lægemiddelfrigivelse fra nanobærere på målsteder moduleret af lysbestråling. I denne protokol præsenteres en let metode til fremstilling af fotoaktiverbare prodrug-dye nanopartikler via molekylær selvsamling. Procedurerne for prodrug syntese, nanopartikel fabrikation, fysisk karakterisering af nanoassembly, photocleavage demonstration, og in vitro cytotoksicitet verifikation er beskrevet detaljeret. Et fotospalterbart bor-dipyrromethen-chlorambucil (BC) prodrug blev først syntetiseret. BC og et nær-infrarødt farvestof, IR-783, i et optimeret forhold, kunne selv samle sig til nanopartikler (IR783 / BC NP'er). De syntetiserede nanopartikler havde en gennemsnitlig størrelse på 87, 22 nm og en overfladeladning på -29, 8 mV. Nanopartiklerne blev adskilt ved lysbestråling, hvilket kunne observeres ved transmission elektronisk mikroskopi. Fotospaltningen af BC blev afsluttet inden for 10 minutter med en 22% genvindingseffektivitet for chlorambucil. Nanopartiklerne udviste øget cytotoksicitet under lysbestråling ved 530 nm sammenlignet med de ikke-bestrålede nanopartikler og bestrålet frit BC-prodrug. Denne protokol giver en reference til konstruktion og evaluering af fotoresponsive lægemiddelafgivelsessystemer.

IR783 / BC NP'er blev med succes fremstillet i denne undersøgelse ved hjælp af en flashudfældningsmetode. De syntetiserede IR783 / BC NP'er præsenteret som en lilla opløsning, mens den vandige opløsning af IR783 var blå (figur 4A). Som vist i figur 4B udviste NP'erne IR783/BC en gennemsnitlig størrelse på ca. 87,22 nm med et polydispersitetsindeks (PDI) på 0,089, hvilket viser en smal størrelsesfordeling. Overfladeladningen af IR783 / NP'erne var ca. ...

Watch this Scientific Journal Video about Facile Preparation and Photoactivation of Prodrug-Dye Nanoassemblies at JoVE.com

Facile Preparation and Photoactivation of Prodrug-Dye Nanoassemblies

Denne protokol beskriver fremstillingen og karakteriseringen af en fotoresponsiv prodrug-dye nanoassembly. Metoden til lægemiddelfrigivelse fra nanopartiklerne ved lysudløst demontering, herunder lysbestrålingsopsætningen, er eksplicit beskrevet. De lægemidler, der blev frigivet fra nanopartiklerne efter lysbestråling, udviste fremragende antispredningsvirkninger på humane kolorektal tumorceller.

Let forberedelse og fotoaktivering af prodrug-dye nanosamlinger

Self-assembly is a simple yet reliable method for constructing nanoscale drug delivery systems. Photoactivatable prodrugs enable controllable drug release ...

Denne protokol giver en reference til konstruktion og karakterisering af fotoresponsive lægemiddelfarvesystemer, især opsætning af lysstråling. Denne teknik viser fordelen ved simpel fabrikation, høj lægemiddelbelastningskapacitet og fotokontrol. Denne teknik kan bruges til behandling af kolorektal tumor ved hjælp af optisk fiber til at levere lys til aktivering af lægemiddelfrigivelsen på tumorstedet.Begynd med at veje 10 milligram af bordipyrrometenchlorambucil eller BC-prodrug og opløs det i en milliliter dimethylsulfoxid eller DMSO i et 1,5 ml mikrorør. Dæk BC-opløsningen med folie, tilbered derefter 0,4 milligram pr. milliliter IR783 i filtreret deioniseret vand og overfør 300 mikroliter i et 1,5 ml mikrorør. Placer dette mikrorør på en hvirvelblander ved 1500 o / min.Derefter tilsættes 20 mikroliter BC-opløsningen til IR783-opløsningen over 10 sekunder med konstant hastighed med enden af 20 mikroliter pipettespidsen, der berører mikrorørets indre væg. Placer mikrorøret på hvirvelblanderen i 30 sekunder for at opnå IR783 / BC nanopartikler. Placer derefter nanopartikelopløsningen på et stativ, der er helt dækket af folie.Den resulterende IR783/BC nanopartikelopløsning centrifugeres i 10 minutter ved 2000 G og fire grader Celsius for at fjerne aggregater. Supernatanten opsamles, og der efterlades ca. 20 mikroliter i tuben for at undgå at forstyrre pelleten, før den kasseres. Efter centrifugering af supernatanten to gange i 30 minutter ved 30.000 G og 4 grader Celsius opsamles nanopartikelbundfaldet fra begge centrificeringer.Resuspender nanopartiklerne i 300 mikroliter PBS. Kvantificer indholdet af IR783 og BC ved højtydende væskekromatografi eller HPLC ved hjælp af elueringsmetoden. Beregn prodrug indkapslingseffektivitet eller EE procent og belastningskapacitet eller LC procent.At måle den gennemsnitlige størrelse af IR783/BC nanopartikler med et dynamisk lysspredningsinstrument, eller DLS. Tilsæt 200 mikroliter IR783 / BC nanopartikelopløsning i en kuvette og indsæt kuvetten i holderen til måling. Indstil måletypen som størrelse og måletemperaturen som 25 grader Celsius.Udfør tre målinger med en varighed på 20 sekunder for hver måling. For at måle overfladeladningen af IR783 / BC nanopartikler med DLS-instrumentet fortyndes 25 mikroliter IR783 / BC nanopartikelopløsning med 725 mikroliter deioniseret vand i et 1,5 ml mikrorør. Tilsæt opløsningen i en zeta potentiel testkuvette.Anbring kuvetten i prøverillen. Sæt låg på prøverillen. Indstil derefter måletypen som zetapotentiale og temperaturen som 25 grader Celsius.Udfør 10 målinger. Når det er gjort, skal du forberede prøverne til transmissionselektronmikroskopi eller TEM-billeddannelse ved at tilføje 10 mikroliter IR783 / BC nanopartikelopløsning på et stykke af den hulede kulstoffilm på et kobbergitter på 300 mesh og fjerne syv mikroliter fra den hulede kulstoffilm. Lad tre mikroliter opløsning stå på filmen natten over til automatisk fordampning.Opsæt en LED-lampe på 530 nanometer med et strygejernstativ, så lyset vender direkte mod operationsgulvet. Placer et integrerende kuglefotodiodefotometer direkte under LED-lampen. Tænd LED-lampen, og åbn fotometerets hætte.Optag bestrålingen. Indstil lampeparametrene ved hjælp af den tilhørende software, og juster indgangsstrømmen i milliampere for at indstille bestrålingen til 50 milliwatt pr. Kvadratcentimeter. IR783/BC nanopartikelopløsningen fortyndes med deioniseret vand til 50 mikromolar, baseret på BC-koncentration.Tilsæt 200 mikromolær IR783 / BC nanopartikelopløsning i et 1,5 ml mikrorør. Røret anbringes på en skumblok med en rille, der passer til mikrorørets størrelse og i samme højde som fotometeret. Åbn rørets hætte.Tænd LED-lampen og bestråle nanopartikelopløsningen i 1, 2, 3, 5, 7 og 10 minutter. Efter lysbestråling kvantificeres BC-forbrug og Cb-frigivelse ved HPLC, og den resterende BC- og Cb-frigivelse beregnes. IR783 / BC nanopartikler blev med succes fremstillet i denne undersøgelse ved hjælp af en flashudfældningsmetode.De syntetiserede nanopartikler var til stede som en lilla opløsning, mens den vandige opløsning af IR783 var blå. IR783/BC nanopartiklerne udviste en gennemsnitlig størrelse på 87,22 nanometer med et polydispersitetsindeks, eller PDI, på 0,089; demonstrerer en smal størrelsesfordeling. Overfladeladningen var ca. minus 29,8 millivolt, hvilket indikerer de negativt ladede sulfonatgrupper af IR783.Nanopartikelstørrelsen blev opretholdt på 85 nanometer i mindst 48 timer efter fremstillingen, mens dens PDI forblev mindre end 0,2. Der blev ikke observeret nogen signifikant ændring i størrelsesfordelingen 0, 24 og 48 timer efter fremstillingen. Aggregater og fragmenter blev observeret efter lettere bestråling.Ændringer i størrelse og fordeling blev observeret efter tre og fem minutters lysbestråling. Prodrug BC blev foto cleaved i 10 minutter. I mellemtiden blev chlorambucil frigivet med en genvindingseffektivitet på ca. 22% inden for samme periode.IR783 / BC nanopartikler viste signifikant cytotoksicitet på humane kolorektal tumorceller HCT 116 under lysbestråling ved 530 nanometer sammenlignet med ikke-bestrålingsgruppen. Det er vigtigt at røre mikrorørets indre væg tæt med enden af peptiderne og placere mikrorøret stabilt på hvirvelen.

Research

JoVE Journal

Medicine

Do's and Don'ts in the Preparation of Muscle Cryosections for Histological Analysis

Huskeliste og hvad i Udarbejdelse af Muscle kryosnit for Histologisk analyse

Histological evaluation of muscle biopsies has served as an indispensable tool in the understanding of the development and progression of pathology of ...

Preparation and In Vitro Characterization of Magnetized miR-modified Endothelial Cells

Preparation and In Vitro Characterization of Magnetized miR-modified Endothelial Cells

fremstilling og<em&gt; In vitro</em&gt; Karakterisering af Magnetized miR-modificerede endotelceller

To date, the available surgical and pharmacological treatments for cardiovascular diseases (CVD) are limited and often palliative. At the same time, gene ...

Preparation, Procedures and Evaluation of Platelet-Rich Plasma Injection in the Treatment of Knee Osteoarthritis

Forberedelse, procedurer og vurdering af trombocyt-Rich Plasma injektion til behandling af knæet Osteoarthritis

Knee osteoarthritis (KOA) is one of the most frequently encountered diseases in the orthopedic department. Existing non-surgical treatments have a limited ...

Preparation Of Gushukang (GSK) Granules for In Vivo and In Vitro Experiments

Preparation Of Gushukang GSK Granules for In Vivo and In Vitro Experiments

Klargøring af Gushukang (GSK) granulat til in vivo-og in vitro-forsøg

Traditional Chinese herbal medicine plays a role as an alternative method in treating many diseases, such as postmenopausal osteoporosis (POP). Gushukang ...

Preparation of Decellularized Kidney Scaffolds in Rats

Forberedelse af decellulariserede nyrestilladser hos rotter

Tissue engineering is a cutting-edge discipline in biomedicine. Cell culture techniques can be applied for regeneration of functional tissues and organs ...

Biological Preparation and Mechanical Technique for Determining Viscoelastic Properties of Zonular Fibers

Biologisk forberedelse og mekanisk teknik til bestemmelse af viskoelastiske egenskaber af zonefibre

Elasticity is essential to the function of tissues such as blood vessels, muscles, and lungs. This property is derived mostly from the extracellular ...

Guided Endodontics: Three-Dimensional Planning and Template-Aided Preparation of Endodontic Access Cavities

Guidet endodonti: Tredimensionel planlægning og skabelonstøttet forberedelse af endodontiske adgangshulrum

Pulp canal obliterations (PCO) are often a consequence of dental trauma, such as luxation injuries. Even though dentin apposition is a sign of vital pulp, ...

Preparation of Human Myocardial Tissue for Long-Term Cultivation

Forberedelse af humant myokardievæv til langvarig dyrkning

Cardiomyocyte cultivation has seen a vast number of developments, ranging from two-dimensional (2D) cell cultivation to iPSC derived organoids. In 2019, ...