高速でスケーラブルなアセンブリおよびフラッシュ Nanoprecipitation を介して多様な合成ナノキャリアへ生理活性タンパク質や生理の読み込み

フラッシュナノ沈殿法を用いて複雑なナノ構造を組み立てることで、化学、工学、ナノ材料科学の経験が豊富でない研究者でも、それぞれの用途やニーズに合わせて高度なドラッグデリバリーシステムを独立して作製できると考えています。この技術の主な利点は、高濃度、低多分散性で、低分子薬物やタンパク質などの生理活性分子を無菌条件下で形成した多様なナノ構造を大量に生成できることです。一般に、ポリマー合成に不慣れな人は、ポリプロピレン硫化物成分が空気にさらされることによる酸化に非常に敏感であるため、苦労する可能性があります。

この手法の視覚的なデモンストレーションは、複数のインピンジメントステップを連続して非常に迅速に実行する必要があるため、習得が難しいため、非常に重要です。閉じ込められたインピンジメントジェット、またはCIJミキサーを滅菌するには、生物学的安全キャビネット内で作業し、ミキサーをすべての部品をゼロポイント1モルの水酸化ナトリウムに分解して一晩沈めます。CIJミキサーを組み立て直し、ルアーロックシリンジを使用してエンドトキシンを含まない水をミキサーに流し、水のpHをテストし、pHが中性として登録されるまで水を流し続けます。

インピンジメント溶液1を調製するには、まず、合成されたポリマー20ミリグラムを1点5ミリリットルのチューブに秤量します。次に、疎水性染料、薬物、またはその他の貨物を追加します。最後に、500マイクロリットルの100%テトラヒドロフランをポリマーと貨物に加え、激しく渦巻いて溶解します。

インピンジメント溶液2を調製するには、ポリマー小胞内に装填する親水性貨物を500マイクロリットルの水性緩衝液に溶解します。2.5ミリリットルの任意の水性緩衝液を適切なサイズのリザーバーに加えます。次に、ミキサーからの流出が直接リザーバーに入るように、リザーバーをCIJミキサーの下に置きます。

インピンジメント溶液を別々の1ミリリットルのプラスチック製使い捨てシリンジに装填し、CIJミキサーの上部にあるルアーロックアダプターにシリンジを挿入することにより、溶液を互いに衝突させて同時にナノ構造を形成します。1回のスムーズで素早い動きで、両方のシリンジを同時に同じ力で押し下げます。複数のインピンジメントを実行する場合は、valtowerの有機溶媒の損失を減らすために、できるだけ早くインピンジメントを行うことが重要です。

複数のインピンジメントを実行するには、初期のナノ構造溶液を2つのシリンジに分割し、このステップをさらに最大4回繰り返します。流出を水性緩衝液で満たされたリザーバーに集め、穏やかに攪拌して混合を確実にします。荷降ろしされた貨物と有機溶剤を除去するには、いくつかのオプションがあります。

ナノキャリア製剤は、ここで示すように、物品税排除または脱塩カラム、タンジェンシャルフローろ過システム、真空乾燥、または透析によって除去できます。ナノキャリア製剤を、インピンジメントに使用したのと同じ水性緩衝液およびリザーバーで透析します。適切な分子量カットオフのチューブを少なくとも24時間使用し、少なくとも2回のバッファー交換を行います。

荷降ろしされた貨物を有機溶媒から取り出したら、メーカーの指示に従ってスピン濃縮システムを使用してナノキャリア製剤を濃縮します。ナノキャリアは、摂氏4度で数週間から数ヶ月間保存することができます。保存後の使用前に、ナノキャリア製剤を短時間ボルテックスする必要があります。

テキストプロトコルに記述されている高速シリンジポンプの作製を行います。自動実行モードを使用するには、メインメニューから「自動実行」を選択します。システムは、モーターがシリンジ排出プラットフォームを精密スライドの先頭に自動的に配置できるようにユーザーに促します。

先に進む前に、金属プレートの前後の経路が明確であることを確認してください。CIJミキサーを後部排出キャリッジの長方形の開口部にロードします。次に、前と同じように1ミリリットルのプラスチックシリンジをロードし、シリンジをCIJミキサーのメスルアーコネクタに取り付けます。

機器を運転する前に、目的のモーター速度を設定し、テキストプロトコルで説明されているようにシステムがクリアであることを確認してください。反応物をシリンジからCIJミキサーに排出するには、ソフトウェアインターフェースの実行ボタンを押します。代表的な極低温透過型電子顕微鏡写真は、繰り返しのインピンジメント後に、より小さく、より単分散したポリマーソームを示しています。

動的光散乱解析により、衝突を繰り返すと、ポリマーソームのサイズ分布が左にシフトすることが確認されました。5回の衝突を繰り返すと、ポリマーソームの平均直径と多分散性は、薄膜の再水和によって形成された押出サンプルの平均直径と多分散性と一致します。フラッシュナノ沈殿は、ポリマソーム中のさまざまな疎水性および親水性の小分子および高分子をロードするために使用できます。

この方法は、免疫療法やワクチンがどのように機能するかについての洞察を得ることができますが、ポリマーがどのように自己組織化して複雑なナノ構造になるかの研究にも適用できます。この手順に続いて、動物モデルへの静脈内投与または皮下投与などの他の方法を実行して、どの細胞サブセットがナノ粒子を内在化するか、または異なるナノ構造のクリアランス経路を決定することができます。この技術の意味するところは、心臓病やがんの治療だけでなく、感染症のワクチンの開発にも広がっています。なぜなら、これらのナノキャリアは非常に特異的な免疫細胞に対して複数の薬剤を標的とすることができるためです。