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

We erkennen de hulp van de University of Hong Kong Li Ka Shing Faculty of Medicine Faculty Core Facility. We danken professor Chi-Ming Che van de Universiteit van Hong Kong voor het leveren van de menselijke HCT116-cellijn. Dit werk werd ondersteund door het Ming Wai Lau Centre for Reparative Medicine Associate Member Program en de Research Grants Council of Hong Kong (Early Career Scheme, No. 27115220).

1. Synthese van boor-dipyrromeheen-chloorambucil (BC) prodrug (figuur 2)22
<ol><li>Synthese van BODIPY-OAc<ol><li>Weeg 1,903 g 2,4-dimethylpyrrool af en los het op in 20 ml watervrij dichloormethaan (DCM) in een kolf met ronde bodem onder een stikstofatmosfeer. Weeg 1,638 g acetoxyacetylchloride af en voeg het druppelsgewijs toe aan de oplossing. Blijf 10 minuten roeren bij kamertemperatuur en laat de oplossing vervolgens gedurende ...

<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>

Dit protocol schetst een gemakkelijke flash-precipitatiemethode voor de fabricage van prodrug-dye nanodeeltjes, die een eenvoudige en handige aanpak biedt voor de vorming van nanodeeltjes. Er zijn verschillende kritieke stappen in deze methode. Ten eerste moeten containers zoals microbuizen voor alle stappen van synthese, fabricage en karakterisering worden bedekt met folie om onnodige fotosplitsing van de BC-prodrug door omgevingslicht te voorkomen. Bovendien moet in de flitsprecipitatiestap de microbuis met de IR-783-o...

Chemotherapie is een veel voorkomende kankerbehandeling die cytotoxische middelen gebruikt om kankercellen te doden en zo de tumorgroei remt1. Patiënten kunnen echter last hebben van bijwerkingen zoals cardiotoxiciteit en hepatotoxiciteit als gevolg van de off-target absorptie van de chemotherapiegeneesmiddelen 2,3,4. Daarom is gelokaliseerde medicijnafgifte door middel van de spatiotemporele controle van medicijnafgifte / activering in tumoren essentieel om de blootstelling aan geneesmiddelen in normale weefsels te minimaliseren.
Prodrugs zijn chemisch gemodificeerde geneesmiddelen die een verminderde toxiciteit vertonen in normale weefsels, terwijl ze hun werking behouden bij zieke laesies bij activering 5,6. Prodrugs kunnen reageren op een verscheidenheid aan stimuli, zoals pH7,8, enzymen9,10, echografie 11,12, warmte 13 en licht14,15,1 6, en geven hun oudergeneesmiddelen specifiek af in de laesies. Niettemin vertonen veel prodrugs inherente nadelen, zoals slechte oplosbaarheid, onjuiste absorptiesnelheid en vroege metabole vernietiging, die hun ontwikkeling kunnen beperken17. In deze context biedt de vorming van prodrug nanoassemblages voordelen zoals verminderde bijwerkingen, in situ medicijnafgifte, betere retentie en de combinatie van behandeling en beeldvorming, wat wijst op een groot toepassingspotentieel voor deze nanoassemblages. Veel prodrug nanoassemblages zijn ontwikkeld voor de behandeling van ziekten, waaronder doxorubicine prodrug nanosferen, curcumine prodrug micellen, en camptothecine prodrug nanovezels18.
In dit protocol presenteren we een eenvoudige methode voor de bereiding van prodrug-kleurstof nanoassemblages die een hoog prodruggehalte, goede waterdispergeerbaarheid, stabiliteit op lange termijn en gevoelig reactievermogen vertonen. IR783 is een in water oplosbare nabij-infrarode kleurstof die kan dienen als stabilisator van de nanoassemblages19. De andere component van de nanoassemblage is boor-dipyrromeheen-chloorambucil (BODIPY-Cb, BC), een prodrug die om twee belangrijke redenen is ontworpen. Aangezien chloorambucil (Cb) in vivo systemische toxiciteit vertoont, kan de prodrugvorm de toxiciteit ervan verminderen20. De BC-prodrug kan worden gefotocleaved met behulp van 530 nm lichtbestraling gericht op ziektelaesies, waardoor de lokale afgifte van Cb mogelijk is. Aan de andere kant is Cb gevoelig voor hydrolyse in waterige omgevingen en kan het worden beschermd door het om te zetten in een prodrugvorm21. Zo werd verwacht dat de co-assemblage van de BC-prodrug en IR-783-kleurstof een stabiel en effectief nanosysteem voor medicijnafgifte zou vormen (figuur 1A). Deze prodrug-kleurstof nanoassemblage verbetert de dispergeerbaarheid en stabiliteit van de prodrugmoleculen, wat suggereert dat het potentieel voor toepassing in licht-controleerbare medicijnafgifte suggereert. De fotosplitsing van de BC-prodrug maakt de demontage van nanodeeltjes en de lichtgestuurde afgifte van Cb in de laesies mogelijk (aanvullende figuur 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

Zelfassemblage is een eenvoudige maar betrouwbare methode voor het bouwen van medicijnafgiftesystemen op nanoschaal. Foto-activeerbare prodrugs maken een controleerbare medicijnafgifte mogelijk van nanodragers op doellocaties die worden gemoduleerd door lichtbestraling. In dit protocol wordt een eenvoudige methode gepresenteerd voor het fabriceren van foto-activeerbare prodrug-kleurstof nanodeeltjes via moleculaire zelfassemblage. De procedures voor prodrugsynthese, fabricage van nanodeeltjes, fysische karakterisering van de nanoassemblage, demonstratie van fotosplitsing en in vitro cytotoxiciteitsverificatie worden in detail beschreven. Een fotocleavable borium-dipyrrometheen-chloorambucil (BC) prodrug werd voor het eerst gesynthetiseerd. BC en een nabij-infrarode kleurstof, IR-783, met een geoptimaliseerde verhouding, zouden zichzelf kunnen assembleren tot nanodeeltjes (IR783 / BC NPs). De gesynthetiseerde nanodeeltjes hadden een gemiddelde grootte van 87,22 nm en een oppervlaktelading van -29,8 mV. De nanodeeltjes werden gedemonteerd bij lichtbestraling, die kon worden waargenomen door transmissie-elektronische microscopie. De fotosplitsing van BC was binnen 10 minuten voltooid, met een herstelefficiëntie van 22% voor chloorambucil. De nanodeeltjes vertoonden een verhoogde cytotoxiciteit onder lichtbestraling bij 530 nm in vergelijking met de niet-bestraalde nanodeeltjes en bestraalde vrije BC-prodrug. Dit protocol biedt een referentie voor de constructie en evaluatie van fotoresponsieve medicijnafgiftesystemen.

IR783/BC NP's werden met succes gefabriceerd in deze studie met behulp van een flash precipitatie methode. De gesynthetiseerde IR783/BC NP's presenteerden zich als een paarse oplossing, terwijl de waterige oplossing van IR783 blauw was (figuur 4A). Zoals te zien is in figuur 4B, vertoonden de IR783/BC NP's een gemiddelde grootte van ongeveer 87,22 nm met een polydispersiteitsindex (PDI) van 0,089, wat een smalle grootteverdeling aantoont. De oppervlaktelading va...

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

Dit protocol beschrijft de fabricage en karakterisering van een fotoresponsieve prodrug-kleurstof nanoassemblage. De methodologie voor het vrijkomen van geneesmiddelen uit de nanodeeltjes door door licht veroorzaakte demontage, inclusief de lichtbestralingsopstelling, wordt expliciet beschreven. De geneesmiddelen die vrijkwamen uit de nanodeeltjes na lichtbestraling vertoonden uitstekende antiproliferatie-effecten op menselijke colorectale tumorcellen.

Gemakkelijke bereiding en fotoactivering van prodrug-dye nanoassemblages

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

Dit protocol biedt een referentie over de constructie en karakterisering van fotoresponsieve medicijnkleurstofsystemen, met name de opstelling van lichtstraling. Deze techniek toont het voordeel van eenvoudige fabricage, hoge laadcapaciteit van geneesmiddelen en fotocontroleerbaarheid. Deze techniek kan worden gebruikt om colorectale tumoren te behandelen met behulp van optische vezels om lichten te leveren voor het activeren van de medicijnafgifte op de tumorplaats.Begin met het wegen van 10 milligram van het boordipyrrometheenchloorambucil of BC-prodrug en los het op in één milliliter dimethylsulfoxide, of DMSO, in een microbuis van 1,5 milliliter. Bedek de BC-oplossing met folie en bereid vervolgens 0,4 milligram per milliliter IR783 in gefilterd gedeïoniseerd water en breng 300 microliter over in een microbuis van 1,5 milliliter. Plaats deze microbuis op een vortexmixer bij 1500 RPM.Voeg vervolgens met het uiteinde van de pipetpunt van 20 microliter die de binnenwand van de microbuis raakt, 20 microliter van de BC-oplossing toe aan de IR783-oplossing gedurende 10 seconden met een constante snelheid. Plaats de microbuis gedurende 30 seconden op de vortexmixer om de IR783/BC-nanodeeltjes te verkrijgen. Plaats vervolgens de nanodeeltjesoplossing op een rek dat volledig is bedekt met folie.Centrifugeer de resulterende IR783/BC nanodeeltjesoplossing gedurende 10 minuten bij 2000 G en vier graden Celsius om aggregaten te verwijderen. Verzamel het supernatant en laat ongeveer 20 microliter in de buis achter om te voorkomen dat de pellet wordt verstoord voordat u deze weggooit. Na het centrifugeren van het supernatant twee keer gedurende 30 minuten bij 30.000 G en 4 graden Celsius, verzamelt u het neerslagsel van nanodeeltjes uit beide centrificaties.Resuspendeerde de nanodeeltjes in 300 microliter PBS. Kwantificeer het gehalte aan IR783 en BC door middel van high-performance vloeistofchromatografie, of HPLC, met behulp van de elutiemethode. Bereken de prodrug inkapselingsefficiëntie, of EE procent, en laadcapaciteit of, LC procent.Om de gemiddelde grootte van de IR783/BC nanodeeltjes te meten met een dynamisch lichtverstrooiings- of DLS-instrument. Voeg 200 microliter IR783/BC nanodeeltjesoplossing toe aan een cuvette en steek de cuvette in de houder voor meting. Stel het meettype in op grootte en de meettemperatuur op 25 graden Celsius.Voer drie metingen uit met een duur van 20 seconden voor elke meting. Om de oppervlaktelading van de IR783/BC-nanodeeltjes met het DLS-instrument te meten, verdunt u 25 microliter IR783/BC-nanodeeltjesoplossing met 725 microliter gedeïoniseerd water in een microbuis van 1,5 milliliter. Voeg de oplossing toe aan een zeta potentiële testcuvette.Plaats de cuvette in de monstergroef. Sluit de monstergroef af. Stel vervolgens het meettype in als zeta-potentiaal en de temperatuur als 25 graden Celsius.Voer 10 metingen uit. Als u klaar bent, bereidt u de monsters voor transmissie-elektronenmicroscopie, of TEM, beeldvorming voor door 10 microliter IR783 / BC nanodeeltjesoplossing toe te voegen aan een stuk van de gatkoolstoffilm op een koperen rooster van 300 mazen en zeven microliter uit de gatachtige koolstoffilm te verwijderen. Laat drie microliter oplossing een nacht op de film zitten voor automatische verdamping.Plaats een LED-lamp op 530 nanometer met een ijzeren standaard, zodat het licht direct naar de bedieningsvloer is gericht. Plaats een geïntegreerde bolfotodiodefotometer direct onder de LED-lamp. Schakel de LED-lamp in en open de dop van de fotometer.Noteer de bestraling. Stel de lampparameters in met behulp van de bijbehorende software en pas de ingangsstroom in de milliampere aan om de instraling in te stellen op 50 milliwatt per vierkante centimeter. Verdun de IR783/BC nanodeeltjesoplossing met gedeïoniseerd water tot 50 micromolair, op basis van BC-concentratie.Voeg 200 micromolaire IR783/BC nanodeeltjesoplossing toe aan een microbuis van 1,5 milliliter. Plaats de buis op een schuimblok met een groef ter grootte van de microbuis en op dezelfde hoogte als de fotometer. Open de dop van de buis.Schakel de LED-lamp in en bestraal de nanodeeltjesoplossing gedurende 1, 2, 3, 5, 7 en 10 minuten. Kwantificeer na lichtbestraling het BC-verbruik en de Cb-afgifte door HPLC en bereken de resterende BC- en Cb-afgifte. IR783/BC nanodeeltjes werden met succes gefabriceerd in deze studie met behulp van een flash precipitatie methode.De gesynthetiseerde nanodeeltjes waren aanwezig als een paarse oplossing, terwijl de waterige oplossing van IR783 blauw was. De IR783/BC nanodeeltjes vertoonden een gemiddelde grootte van 87,22 nanometer met een polydispersiteitsindex, of PDI, van 0,089; wat een smalle grootteverdeling aantoont. De oppervlaktelading was ongeveer minus 29,8 millivolt, wat wijst op de negatief geladen sulfonaatgroepen van IR783.De grootte van de nanodeeltjes werd gedurende ten minste 48 uur na fabricage op 85 nanometer gehouden, terwijl de PDI minder dan 0,2 bleef. Er werd geen significante verandering waargenomen in de grootteverdeling op 0, 24 en 48 uur na fabricage. Aggregaten en fragmenten werden waargenomen na lichtere bestraling.Veranderingen in grootte en verdeling werden waargenomen na drie en vijf minuten lichtbestraling. Prodrug BC werd in 10 minuten gekliefd. Ondertussen kwam chloorambucil vrij met een herstelefficiëntie van ongeveer 22% in dezelfde periode.De IR783/BC nanodeeltjes vertoonden significante cytotoxiciteit op menselijke colorectale tumorcellen HCT 116 onder lichtbestraling op 530 nanometer in vergelijking met de niet-bestralingsgroep. Het is belangrijk om de binnenwand van de microbuis stevig aan te raken met het uiteinde van de peptiden en de microbuis stabiel op de vortex te plaatsen.

Research

JoVE Journal

Medicine

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

Do&#39;s en Don&#39;ts in de voorbereiding van Muscle Weefsel secties voor histologische 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

voorbereiding en<em&gt; In Vitro</em&gt; Karakterisering van Magnetische miR-gemodificeerde endotheelcellen

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

Voorbereiding, de Procedures en de evaluatie van Platelet-Rich Plasma injectie in de behandeling van artrose van de knie

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

Bereiding van Gushukang (GSK) granulaat voor in vivo en in vitro experimenten

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

Voorbereiding van gedecellulariseerde niersteigers bij ratten

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

Biologische voorbereiding en mechanische techniek voor het bepalen van visco-elastische eigenschappen van zonulaire vezels

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

Begeleide endodontie: driedimensionale planning en sjabloonondersteunde voorbereiding van endodontische toegangsholtes

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

Voorbereiding van menselijk myocardiale weefsel voor langdurige teelt

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