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 erkänner hjälp från University of Hong Kong Li Ka Shing Faculty of Medicine Faculty Core Facility. Vi tackar professor Chi-Ming Che vid University of Hong Kong för att ha tillhandahållit den humana HCT116-cellinjen. Detta arbete stöddes av Ming Wai Lau Center for Reparative Medicine Associate Member Program och Research Grants Council of Hong Kong (Early Career Scheme, No. 27115220).

1. Syntes av bor-dipyrromethen-klorambucil (BC) prodrug (figur 2)22
<ol><li>Syntes av BODIPY-OAc<ol><li>Väg upp 1,903 g 2,4-dimetylpyrrol och lös den i 20 ml vattenfri diklormetan (DCM) i en rundkolv i kväveatmosfär. Väg 1,638 g acetoxy acetylklorid och tillsätt det droppvis i lösningen. Rör om i 10 minuter vid rumstemperatur och återspäd sedan lösningen i 1 timme vid 40 °C.</li>
		<li>Kyl blandningen till rumstemperatur...

<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>

Detta protokoll beskriver en enkel flashutfällningsmetod för tillverkning av prodrug-dye nanopartiklar, vilket erbjuder ett enkelt och bekvämt tillvägagångssätt för nanopartikelbildning. Det finns flera kritiska steg i denna metod. För det första, för alla steg av syntes, tillverkning och karakterisering, bör behållare som mikrorör täckas med folie för att undvika onödig fotoklyvning av BC-prodrogen genom miljöljus. I flashfällningssteget bör dessutom mikroröret innehållande IR-783-lösningen placera...

Kemoterapi är en vanlig cancerbehandling som använder cytotoxiska medel för att döda cancerceller och därmed hämmar tumörtillväxt1. Patienter kan dock drabbas av biverkningar såsom kardiotoxicitet och levertoxicitet på grund av off-target absorption av kemoterapiläkemedlen 2,3,4. Därför är lokal läkemedelsleverans genom spatiotemporal kontroll av läkemedelsfrisättning / aktivering i tumörer avgörande för att minimera läkemedelsexponering i normala vävnader.
Prodroger är kemiskt modifierade läkemedel som uppvisar minskad toxicitet i normala vävnader samtidigt som de behåller sin verkan i sjuka lesioner vid aktivering 5,6. Prodroger kan reagera på en mängd olika stimuli, såsom pH7,8, enzymer9,10, ultraljud 11,12, värme 13 och ljus14,15,1 6, och släppa sina moderläkemedel specifikt i lesionerna. Ändå uppvisar många prodroger inneboende nackdelar, såsom dålig löslighet, felaktig absorptionshastighet och tidig metabolisk förstörelse, vilket kan begränsa deras utveckling17. I detta sammanhang erbjuder bildandet av prodrug nanoassemblies fördelar som minskade biverkningar, in situ läkemedelsfrisättning, bättre retention och kombinationen av behandling och avbildning, vilket indikerar stor applikationspotential för dessa nanosammansättningar. Många prodrug nanoassemblies har utvecklats för sjukdomsbehandling, inklusive doxorubicin prodrug nanospheres, curcumin prodrug miceller och camptothecin prodrug nanofibrer18.
I detta protokoll presenterar vi en enkel metod för framställning av prodrug-dye nanoassemblies som uppvisar högt prodroginnehåll, god vattendispergerbarhet, långsiktig stabilitet och känslig svarsförmåga. IR783 är ett vattenlösligt nära infrarött färgämne som kan fungera som stabilisator för nanosammansättningarna19. Den andra komponenten i nanosammansättningen är bor-dipyrromethen-klorambucil (BODIPY-Cb, BC), en prodrog som utformades av två huvudskäl. Eftersom klorambucil (Cb) uppvisar systemisk toxicitet in vivo kan prodrogformen minska dess toxicitet20. BC-prodrogen kan fotoklyvas med 530 nm ljusbestrålning riktad mot sjukdomsskador, vilket möjliggör lokal frisättning av Cb. Å andra sidan är Cb benägen för hydrolys i vattenhaltiga miljöer och kan skyddas genom att omvandla den till en prodrogform21. Således förväntades sammonteringen av BC-prodrogen och IR-783-färgämnet bilda ett stabilt och effektivt nanosystem för läkemedelsleverans (figur 1A). Denna prodrug-dye nanoassembly förbättrar dispergerbarheten och stabiliteten hos prodrugmolekylerna, vilket tyder på dess potential för tillämpning i ljuskontrollerbar läkemedelsleverans. Fotoklyvningen av BC-prodrogen möjliggör demontering av nanopartiklar och ljuskontrollerad frisättning av Cb i lesionerna (kompletterande 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

Självmontering är en enkel men pålitlig metod för att konstruera läkemedelsleveranssystem i nanoskala. Fotoaktiverbara prodroger möjliggör kontrollerbar läkemedelsfrisättning från nanobärare på målplatser som moduleras av ljusbestrålning. I detta protokoll presenteras en enkel metod för tillverkning av fotoaktiverbara prodrug-dye nanopartiklar via molekylär självmontering. Procedurerna för prodrogsyntes, nanopartikeltillverkning, fysisk karakterisering av nanoenheten, fotoklyvningsdemonstration och cytotoxicitetsverifiering in vitro beskrivs i detalj. En fotoklyvbar bor-dipyrromethen-klorambucil (BC) prodrug syntetiserades först. BC och ett nära infrarött färgämne, IR-783, vid ett optimerat förhållande, kunde självmontera till nanopartiklar (IR783 / BC NPs). De syntetiserade nanopartiklarna hade en genomsnittlig storlek på 87, 22 nm och en ytladdning på -29, 8 mV. Nanopartiklarna demonterades vid ljusbestrålning, vilket kunde observeras genom elektronisk mikroskopi. Fotoklyvningen av BC slutfördes inom 10 minuter, med en återvinningseffektivitet på 22% för klorambucil. Nanopartiklarna uppvisade förbättrad cytotoxicitet vid ljusbestrålning vid 530 nm jämfört med icke-bestrålade nanopartiklar och bestrålad fri BC-prodrug. Detta protokoll ger en referens för konstruktion och utvärdering av fotoresponsiva läkemedelsleveranssystem.

IR783/BC NPs tillverkades framgångsrikt i denna studie med hjälp av en flashfällningsmetod. De syntetiserade IR783/BC NP presenterades som en lila lösning, medan den vattenhaltiga lösningen av IR783 var blå (figur 4A). Som visas i figur 4B uppvisade IR783/BC NP en genomsnittlig storlek på cirka 87,22 nm med ett polydispersitetsindex (PDI) på 0,089, vilket visar en smal storleksfördelning. Ytladdningen för IR783/NP var cirka -29,8 mV (<strong class="xfi...

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

Detta protokoll beskriver tillverkning och karakterisering av en fotoresponsiv prodrug-dye nanoassembly. Metoden för läkemedelsfrisättning från nanopartiklarna genom ljusutlöst demontering, inklusive ljusbestrålningsinställningen, beskrivs uttryckligen. Läkemedlen som frigjordes från nanopartiklarna efter ljusbestrålning uppvisade utmärkta anti-spridningseffekter på humana kolorektala tumörceller.

Facile beredning och fotoaktivering av prodrug-dye nanoassemblies

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

Detta protokoll ger en referens om konstruktion och karakterisering av fotoresponsiva läkemedelsfärgningssystem, särskilt installationen av ljusstrålning. Denna teknik visar fördelen med enkel tillverkning, hög läkemedelsladdningskapacitet och fotokontrollbarhet. Denna teknik kan användas för att behandla kolorektal tumör med hjälp av optisk fiber för att leverera ljus för att aktivera läkemedelsfrisättningen på tumörstället.Börja med att väga 10 milligram av bordipyrromethenklorambucil eller BC-prodrug och lös upp den i en milliliter dimetylsulfoxid eller DMSO i ett 1,5 ml mikrorör. Täck BC-lösningen med folie och förbered sedan 0,4 milligram per milliliter IR783 i filtrerat avjoniserat vatten och överför 300 mikroliter i ett 1,5 milliliter mikrorör. Placera detta mikrorör på en virvelblandare vid 1500 varv / min.Därefter med änden av 20 mikroliter pipettspetsen som berör mikrorörets inre vägg, tillsätt 20 mikroliter BC-lösningen till IR783-lösningen under 10 sekunder med konstant hastighet. Placera mikroröret på virvelblandaren i 30 sekunder för att erhålla IR783 / BC-nanopartiklarna. Placera sedan nanopartikellösningen på ett ställ helt täckt med folie.Centrifugera den resulterande IR783 / BC nanopartikellösningen i 10 minuter vid 2000 G och fyra grader Celsius för att avlägsna aggregat. Samla supernatanten och lämna cirka 20 mikroliter i röret för att undvika att störa pelleten innan du kasserar den. Efter centrifugering av supernatanten två gånger i 30 minuter vid 30 000 G och 4 grader Celsius, samla nanopartikelfällningen från båda centrifieringarna.Resuspendera nanopartiklarna i 300 mikroliter PBS. Kvantifiera innehållet av IR783 och BC med högpresterande vätskekromatografi, HPLC, med hjälp av elueringsmetoden. Beräkna prodroginkapslingseffektiviteten, eller EE-procent, och lastkapacitet eller LC-procent.För att mäta den genomsnittliga storleken på IR783 / BC nanopartiklar med ett dynamiskt ljusspridningsinstrument, eller DLS. Tillsätt 200 mikroliter IR783/BC nanopartikellösning i en kyvett och sätt in kyvetten i hållaren för mätning. Ställ in mättypen som storlek och mättemperaturen som 25 grader Celsius.Utför tre mätningar med en varaktighet på 20 sekunder för varje mätning. För att mäta ytladdningen hos IR783 / BC-nanopartiklarna med DLS-instrumentet, späd 25 mikroliter IR783 / BC nanopartikellösning med 725 mikroliter avjoniserat vatten i ett 1,5-milliliter mikrorör. Tillsätt lösningen i en zeta potentiell testkyvett.Placera kyvetten i provspåret. Täck provspåret. Ställ sedan in mättypen som zetapotential och temperaturen som 25 grader Celsius.Utför 10 mätningar. När du är klar, förbered proverna för transmissionselektronmikroskopi, eller TEM, avbildning genom att tillsätta 10 mikroliter IR783 / BC nanopartikellösning på en bit av den håliga kolfilmen på ett kopparnät med 300 nät och avlägsna sju mikroliter från den håliga kolfilmen. Lämna tre mikroliter lösning på filmen över natten för automatisk avdunstning.Sätt upp en LED-lampa på 530 nanometer med ett järnstativ så att ljuset vetter direkt mot operationsgolvet. Placera en integrerande sfärfotodiodfotometer direkt under LED-lampan. Slå på LED-lampan och öppna fotometerns lock.Spela in bestrålningen. Ställ in lampparametrarna med tillhörande programvara och justera ingångsströmmen i milliampere för att ställa in instrålningen som 50 milliwatt per kvadratcentimeter. Späd IR783/BC nanopartikellösningen med avjoniserat vatten till 50 mikromolar, baserat på BC-koncentration.Tillsätt 200 mikromolar IR783 / BC nanopartikellösning i ett 1,5 milliliter mikrorör. Placera röret på ett skumblock med ett spår som passar mikrorörets storlek och i samma höjd som fotometern. Öppna locket på röret.Slå på LED-lampan och bestråla nanopartikellösningen i 1, 2, 3, 5, 7 och 10 minuter. Efter ljusbestrålning, kvantifiera BC-förbrukning och Cb-utsläpp med HPLC och beräkna återstående BC- och Cb-utsläpp. IR783/BC nanopartiklar tillverkades framgångsrikt i denna studie med hjälp av en flashfällningsmetod.De syntetiserade nanopartiklarna var närvarande som en lila lösning medan den vattenhaltiga lösningen av IR783 var blå. IR783/BC-nanopartiklarna uppvisade en genomsnittlig storlek på 87,22 nanometer med ett polydispersitetsindex, eller PDI, på 0,089, vilket visar en smal storleksfördelning. Ytladdningen var ungefär minus 29,8 millivolt, vilket indikerar de negativt laddade sulfonatgrupperna av IR783.Nanopartikelstorleken bibehölls vid 85 nanometer i minst 48 timmar efter tillverkningen, medan dess PDI förblev mindre än 0,2. Ingen signifikant förändring observerades i storleksfördelningen vid 0, 24 och 48 timmar efter tillverkningen. Aggregat och fragment observerades efter lättare bestrålning.Storleks- och fördelningsförändringar observerades efter tre och fem minuters ljusbestrålning. Prodrug BC fotoklyvdes på 10 minuter. Under tiden frisattes klorambucil med en återvinningseffektivitet på cirka 22 % under samma period.IR783/BC-nanopartiklarna uppvisade signifikant cytotoxicitet på humana kolorektala tumörceller HCT 116 under ljusbestrålning vid 530 nanometer jämfört med icke-bestrålningsgruppen. Det är viktigt att röra mikrorörets inre vägg tätt med peptidernas ände och placera mikroröret på virveln stabilt.

Research

JoVE Journal

Medicine

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

Göra och inte göra i Beredning av Muscle Kryosnitt för histologisk analys

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

framställning och<em&gt; In Vitro</em&gt; Karakterisering av Magnetized miR-modifierade 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

Förberedelse, förfaranden och utvärdering av Platelet-Rich Plasma injektion vid behandling av knä artros

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

Beredning av Gushukang (GSK) granulat för in vivo-och in vitro-experiment

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

Beredning av decellulära njurställningar hos råttor

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 beredning och mekanisk teknik för att bestämma viskoelastiska egenskaper hos zonulära fibrer

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

Guidad endodonti: Tredimensionell planering och mallstödd beredning av endodontiska åtkomsthåligheter

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

Beredning av mänsklig myokardvävnad för långsiktig odling

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