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逆ミセル合成によるナノアルギネート:ドキソルビシンカプセル化と乳がん細胞毒性

要約

架橋生体高分子ナノ粒子は、治療的カプセル化と送達のための便利なプラットフォームを提供します。ここでは、水溶性薬物をカルシウム架橋アルギン酸塩マトリックスにロードするための堅牢な逆ミセルプロセスを紹介します。得られたナノアルギネート(NALG)担体の有用性は、ドキソルビシン(DOX)製剤(NALG-DOX)と、乳がん細胞(4T1)に対するその効力を評価することによって評価されました。この簡単な合成プロセスにより、流体力学的サイズとゼータ電位が〜7.2 mVである〜83nmのドキソルビシン含有粒子が生成されました。シクロヘキサン/ドデシルアミンマイクロエマルジョンは、電子顕微鏡で観察されるように、均一で球状のナノ粒子を生成しました。 4T1細胞におけるNALG-DOX製剤からの薬物の取り込みは、ドキソルビシンの固有の蛍光を使用する蛍光顕微鏡法によって観察されました。 4T1細胞に対するNALG-DOXの治療効果は、LIVE / DEAD蛍光アッセイによって定性的に、細胞生存率アッセイ(Alamar Blue)によって定量的に実証されました。さらに、IC 50 値は決定され、カプセル化されたドキソルビシンはわずかに高い値を持っていました。空のNALGキャリアの毒性は観察されませんでした。全体として、これらの結果は、親水性治療薬とNALGをカプセル化して薬物担体として機能させるためのこの合成プロセスの有用性を示しています。

背景

治療ペイロードのカプセル化は、血流への遊離薬物の全身投与に比べて多くの利点を提供します。循環時間の増加[1,2,3]、血漿タンパク質からの遮蔽[4]、およびナノキャリア送達によって達成される全身毒性の低下[5、6]は、治療効果を大幅に改善する可能性があります。さらに、治療薬が適切なサイズまたはタイプの担体にカプセル化されている場合、固形腫瘍の強化された透過性および保持を受動的標的化に活用することができます[7、8、9]。ドキソルビシン(DOX)[6、10、11、12]、シスプラチン[13、14]、パクリタキセル[15、16、17]などの多くの治療法がナノキャリアに組み込まれています。また、リポソーム[18,19,20,21]、ポリマーベースの担体[15、22、23、24、25]、脂質ナノ粒子[26、27、28、29]などの多くの担体技術が始まっています。臨床転帰に影響を与えます。ただし、新規製剤の翻訳は、これらの化合物の調製と処理における課題によって妨げられることがよくあります。ここでは、親水性化学療法剤をカプセル化できる生体適合性アルギン酸ナノキャリアを製造するための、シンプルで信頼性が高く、堅牢な方法を紹介します。

生体高分子は、その使いやすさと生体適合性のために、治療薬をカプセル化するために使用されてきました[30]。使用されるポリマーには、とりわけ、アルギン酸塩[31、32]、ヘパリン[33、34]、キトサン[35、36]、およびカラギーナン[37、38]が含まれます。天然由来のポリマーであるアルギン酸塩は、1,4-グリコシド結合によって結合されたさまざまな量のβ-d-マンヌロン酸塩およびα-l-グルロネート残基で構成されています[39](それぞれMおよびGブロック)。アルギン酸塩は、カルシウムが一般的に使用されている多価陽イオンの添加によって架橋することができます[40、41、42]。カルシウムの存在は、「エッグボックス」構造と呼ばれる、リンクされたGブロック間のより大きなパック構造の形成につながる可能性があります[43]。溶液中のアルギン酸鎖の架橋により、ヒドロゲルが生成されます。キトサン[43,44,45]などの他のポリマーは、粒子の構造特性に影響を与えます。アルギン酸鎖のヒドロキシル基とカルボン酸基は、ポリマーの集合構造に負の全体的な電荷を与えます[14、46]。カルボン酸を結合して3次元マトリックスを形成することにより、治療薬を閉じ込めることができます。

ドキソルビシンは、さまざまな癌の治療に使用される広く使用されている化学療法剤です[47]。ドキソルビシンの主な作用機序には、複製関連酵素との結合が含まれます。これにより、DNA鎖へのインターカレーションが可能になります。また、DNA鎖に直接挿入することもできます。その結果、複製プロセスが中断され、細胞増殖が妨げられ、アポトーシスが引き起こされます[48]。このメカニズムに加えて、ドキソルビシンは細胞内の活性酸素種の生成に関連しています[48、49]。ドキソルビシンは非常に効果的ですが[6、50]、心臓[51、52]、脳[53]、肝臓[47]、腎臓[54]などの複数の臓器に深刻な毒性作用があります。カプセル化は全身毒性の低下につながる可能性があり、リポソームドキシルがよく知られている成功になります[7]。

アルギン酸塩は、低コスト、生体適合性、生分解性、および調達が容易な物質であり、一般に非免疫原性と見なされています[55、56]。架橋アルギン酸塩によって形成されたヒドロゲルナノ粒子は、さまざまな治療薬のカプセル化に使用されてきました[56]。これらのプロセスは、界面活性剤による逆ミセルの形成[39]から、機械的刺激または温度による粒子の形成[41]までさまざまです。比較的単分散のアルギン酸ナノキャリアを生成するためのシンプルで堅牢な手段を提示します。この合成プロセスは、(Machado et al。によって提示されたものとは異なり)室温で実行され、わずか数時間で実行できます。逆ミセルプロセスは、化学修飾を必要とせずに、水溶性治療薬をアルギン酸塩マトリックスに組み込みます。アルギン酸塩ナノ粒子の動的光散乱(DLS)測定では、粒子の均一な分布が約80〜90nmであることが示されました。電子顕微鏡により、粒子のサイズと粗い球形の形態が確認されました。ナノ粒子のアルギン酸塩マトリックスにカプセル化されたドキソルビシンは、遊離ドキソルビシンと比較して明確なin vitro有効性を示しており、将来の研究でinvivoでの治療薬の有効性を調査できることを示しています。

メソッド

資料

アルギン酸ナトリウム、塩化カルシウム二水和物、シクロヘキサン(99.9%)、およびドデシルアミン(98%)は、Sigma-Aldrich(セントルイス、ミズーリ州)から購入しました。ドキソルビシン塩酸塩は、MedChem Express(Monmouth Junction、NJ)から購入しました。これらの試薬はそのまま使用し、アルギン酸ナトリウムと治療薬を水に溶解させました。すべての水は、Milli-Qソースから提供された18MΩのろ過水でした。

ナノアルギネートの調製

アルギン酸ナトリウムを15mg / mLの水でガラスバイアルに溶解し、使用前に少なくとも30分間攪拌子で混合しました。 DOXをナノキャリアに組み込む場合は、DOXをこの水相に溶解しました。合成に使用する前に、アルギン酸塩溶液がアルギン酸塩粉末の完全な溶解についてチェックされた。多価カチオンを導入しなくても、アルギン酸水溶液相は数週間均一なままです。 8ミリリットルのシクロヘキサンをピペットでバイアルに入れました。室温で固体であるドデシルアミンを、固体の一部が液体の形に変換されるまで、温水下で数分間加熱した。次に、80μLのドデシルアミンをシクロヘキサンにピペットで入れました。ガラスバイアルに攪拌棒を追加し、混合物を125rpmで攪拌しました。 5分間混合した後、有機相は十分に混合されており、水相を加える準備ができていると見なされました。 20マイクロリットルのアルギン酸水溶液相をシクロヘキサン/ドデシルアミン有機相に加えた。攪拌速度を1200rpmに上げました。混合は、20分間一定の攪拌下で行われました。次に、30マイクロリットルの50mM塩化カルシウム溶液を混合物に加えました。粒子の混合/ゲル化を25分間行った後、2 mLの水を混合物に加え、有機層の下に水層を作成しました。ナノ粒子は水相に分離し、1mLのピペットを使用して水層を除去しました。

NALGの精製

水層を100kDaの遠心フィルターユニット(ポール)で3200× g で10分間回転させました。 遠心分離機で大きな凝集体を除去し、透過液を10 kDaユニット(ミリポア)に移しました。次に、溶液を同じ速度で5分間回転させて、小さな不純物をろ過しました。水を加えて5分間回転させ、保持液を洗浄しました。最終容量1mLを収集し、この製品の特性評価を行いました。

NALGの特性評価

ナノ粒子の濾過された溶液は、動的光散乱測定のためにキュベット(Malvern Instruments、DTS 1070ゼータセル)に移されました。サイズ分布は、Malvern Zetasizer ZSP(Malvern Instruments、UK)を使用して決定されました。サイズ測定は、波長633 nmのレーザーを25°Cで使用し、後方散乱角173°の検出方法で実行されました。アルギン酸塩ナノ粒子のゼータ電位測定は、サイズ測定の直後に同じキュベットで実行されました。サイズとゼータ電位の測定は3回行われ、提示された結果は3回の試行の平均±標準偏差を示しています。透過型電子顕微鏡(TEM)を使用して、ナノ粒子のサイズを確認し、それらの形態を調査しました。 TEM画像は、4200eVで動作するTechnaiF-20透過型電子顕微鏡を使用して取得しました。 TEMグリッドの準備には、10μLのポストフィルター処理されたナノ粒子溶液を、フォーマーバー/カーボンで裏打ちされたTEMグリッド(Ted Pella)の銅表面に滴下堆積することが含まれていました。適切な乾燥を確保するために、イメージングの前に、ウェットTEMグリッドをデシケーターで一晩覆って配置しました。

ドキソルビシンには固有の蛍光があり、これを使用して、アルギン酸ドキソルビシンナノ粒子(NALG-DOX)の蛍光をDOXの標準曲線と比較して、その濃度を推定できます。 470 / 550nmの励起/発光波長を使用しました。 NALG-DOX溶液からのドキソルビシンの放出は、最終的にろ過されたナノ粒子溶液をpH 7.4のリン酸緩衝生理食塩水(PBS)またはpH5.5のクエン酸緩衝液に透析することによって決定されました。 NALG-DOXの5つのバッチの2セットを前述のように準備し、アルギン酸水溶液相の初期DOX濃度を1.25 mg / mLにしました。 100μLの内部容積と2kDaの分子量カットオフを備えた18個のSlide-A-LyzerMINI透析デバイス(ThermoFisher)は、各デバイスに100μLのNALG-DOXを追加することによって準備されました。各デバイスは、20mLのバッファーを含むシンチレーションバイアルに入れられました。バッファーを含む各バイアルに攪拌棒を追加し、実験期間中、すべてのバイアルを攪拌プレートに置いて穏やかに攪拌しました。蒸発による緩衝液の損失を減らし、光から保護するために、バイアルを覆った。各時点(1、2、4、24、48、72時間)で、3つのデバイスを取り外し、100μLのサンプルを各デバイスから取り出して別々のウェルに入れ、Tecanで蛍光測定を行いました。 470 / 550nmのInfiniteM200 Proマイクロプレートリーダー(Tecan Trading AG)。蛍光測定値を標準曲線からの測定値および実験前に採取した初期アリコートと比較して、バッファーへのDOXの濃度と損失量を決定しました。

細胞培養と投与

マウス乳がん細胞、Bioware Ultra Green Cell Line 4T1ルシフェラーゼ/緑色蛍光タンパク質(4T1-luc2-GFP、マウス腺がん)、およびレポーター4T1細胞はPerkinElmer(Waltham、MA)から入手しませんでした。これらの細胞は、5%CO 2 中の10%ウシ胎児血清(FBS)および1%ペニシリン/ストレプトマイシンを添加したRPMI1640培地で維持されました。 37°Cで動作するインキュベーター。 4T1細胞は、96ウェルの黒い壁の透明な底板に4000細胞/ウェルで播種されました。ウェルに播種してから24時間後、最初の培地を吸引し、薬剤/培地製剤を導入しました。

蛍光イメージング

48時間後、培地を吸引し、細胞をPBSで3回洗浄し、ホルマリンをウェルに添加しました。室温で30分間インキュベートした後、細胞を再度PBSで3回洗浄し、培地1ミリリットルあたり2滴のNucBlue固定細胞ReadyProbes試薬(ThermoFisher)をウェルに添加しました。室温で1時間インキュベートした後、細胞を再度PBSで3回洗浄しました。次に、100μLのPBSを固定細胞に添加し、プレートをEVOS FL Auto Cell Imaging System(ThermoFisher)に移しました。 ×20の対物レンズを使用して、各プレートの特定のウェルの一部を画像化しました。各蛍光チャネルの画像は別々に記録されました。 4 '、6-ジアミジノ-2-フェニルインドール(DAPI)の青色画像、DOX(RFPチャネルを使用して固有の蛍光をキャプチャする)の赤色画像、およびGFPの緑色画像。 4T1-luc2-GFP細胞は緑色蛍光タンパク質を発現するため、細胞が緑色チャネルで見えるようにするために追加の染色は必要ありませんでした。 DOX処理は細胞を「染色」し、赤チャンネルでそれを視覚化するためにそれ以上の試薬は必要ありません。画像はImageJで明るさ/コントラストを調整しました。

生/死細胞生存率アッセイ

NALG、DOX、およびNALG-DOXとの共培養後の4T1細胞の生存率の定性的評価は、LIVE / DEAD細胞生存率アッセイ(ThermoFisher)を使用して評価されました。薬物を含む培地を導入してから72時間後に、培地を吸引し、細胞をPBSで3回洗浄しました。 LIVE / DEADアッセイは、培地1ミリリットルあたりNucBlue LiveReagentおよびNucGreenDead Reagent(ThermoFisher)の各スポイトから2滴を追加することによって実行されました。 30分間のインキュベーション後、PBSでさらに3回洗浄し、ウェルにホルマリンを加えて細胞を固定しました。ホルマリンに続いてPBSでさらに3回洗浄し、最後に100μLの量のPBSを各ウェルに添加しました。述べたように同様のイメージングが実行されましたが、細胞膜が損傷したために緑色の試薬が細胞に侵入したため、緑色のチャネルは死んだ細胞の存在を示しました。

生/死細胞生存率アッセイ

NALG、DOX、およびNALG-DOXとの共培養後の4T1細胞の生存率の定量的評価は、Alamar Blue細胞生存率アッセイ(ThermoFisher)を使用して評価しました。薬物を含んだ培地を導入してから72時間後に、培地を吸引しました。 Alamar Blueアッセイは、100μLの新しい培地を含む各ウェルに10μLのAlamar Blue試薬を添加し、37°C​​で1時間インキュベートすることによって実行されました。 1時間後、Tecan Infinite M200 Proマイクロプレートリーダー(Tecan Trading AG)を使用して、各ウェルの細胞生存率を測定しました。励起/発光波長を560/590に設定し、ソフトウェアによってプレートの最適なゲイン設定を決定し、下部読み取りプロトコルを使用してプレートの各ウェルの蛍光強度を読み取りました。 %細胞生存率は、次の式を介して蛍光強度の読み取り値から決定できます。

$$ \%\ mathrm {cell} \ \ mathrm {viability} =\ frac {\ mathrm {fluorescence} \ \ mathrm {intensity} \ \ mathrm {of} \ \ mathrm {well}} {\ mathrm {fluorescence} \ \ mathrm {intensity} \ \ mathrm {of} \ \ mathrm {no} \ \ mathrm {treatment} \ \ mathrm {well}} \ ast 100 \%$$

結果と考察

逆ミセルエマルジョンプロセス

この作業では、図1に示すように、ナノアルギン酸塩薬物担体NALGを逆ミセルエマルジョンプロセスで調製しました。逆ミセルを形成するシクロヘキサン/ドデシルアミン油相にアルギン酸塩水溶液を添加しました。次に、塩化カルシウム(CaCl 2 )を添加してアルギン酸塩を架橋しました。 ) 解決。逆ミセル内のアルギン酸塩の架橋を可能にするために時間が経過した後、NALGは水の添加によって抽出された。最後に、遠心フィルターは潜在的な汚染物質を除去し、ナノ粒子のサイズ分布を狭めるのに役立ちました。最終製品は透明なコロイド水溶液でした。

NALGおよびNALG-DOXを形成するための配合プロセス。 a 逆ミセル合成プロセスの概略図。水性アルギン酸塩鎖は有機浴で架橋され(上)、水相に抽出され(左下)、精製のためにろ過されます(右下)。 b Ca 2+ の分子相互作用 架橋し、NALGを形成します。 c CaCl 2 の前のエマルジョンの左から右へのさまざまなポイントでの合成の写真 さらに、CaCl 2 後のエマルジョン 添加、および水の添加による分離

逆ミセルエマルジョンシステムの成分は、実験データと過去の文献に基づいて決定されました。システムの自由度を狭めるために、有機相にシクロヘキサンを選択しました。このプロセスの最適化では、攪拌中に少量の水相を導入すると有機混合物の濁度が増加することで示される、ナノスケールのアルギン酸塩粒子を形成する能力について、一連の界面活性剤をテストしました。ドデシルアミンは適切な候補であり、前進するために使用する界面活性剤として選択されました。ここに示す実験では、水相として水を選択しました。

NALGの特性評価

図2a、bに、NALGおよびNALG-DOXのナノ粒子の流体力学的サイズの分布を示します。ナノ粒子は、空であろうと治療的に負荷されていようと、90nmを中心に同様のピークを示しました。 NALGとNALG-DOXの粒子径は、それぞれ92.2±4.2nmと82.8±3.6nmでした。粒子の多分散度指数(PDI)は0.320±0.063および0.204±0.044であり、ζポテンシャルは-15.0±0.8mVおよび7.2±4.6mVでした。

a の動的光散乱分布 NALGと b NALG-DOXは、アルギン酸塩ナノ粒子の単分散分布を示します。 c の透過型電子顕微鏡画像 NALGと d NALG-DOXは、粒子の球状の形態を示します。スケールバーは、大きな画像で50 nm、挿入図で20nmを示します

粒子のサイズは、DOXをアルギン酸塩マトリックスに組み込んだときに一貫していた。空のNALGのゼータ電位は負であり、カルシウムによって結合された他のアルギン酸塩ナノ粒子と一致していました[39]。ドキソルビシンをロードした粒子は、正のゼータ電位を持っていました。これは、粒子の表面に正に帯電したカルシウムイオンが過剰に存在することが原因の一部である可能性があり、ナノ粒子に正の電荷を与えるのに役立つ可能性があります。また、DOX分子に存在する第一級アミンは、アルギン酸塩の遊離カルボン酸基と静電的に相互作用し、粒子の表面で利用可能な負電荷を減らすことができます。

図2c、dは、カルシウム架橋NALGおよびNALG-DOXの透過型電子顕微鏡画像を示しています。両方のタイプのナノ粒子は球状の形態を示した。ナノ粒子の一般的な分布は、DLS分布とサイズが類似しているように見えました。最終的なNALG-DOX溶液の濃度は、ドキソルビシン分子の固有の蛍光を使用して評価されました。濾過されたNALG-DOX生成物の量を、PBSで満たされたシンチレーションバイアルに配置された透析装置の三重のセットに分割し、DOXをNALG-DOXから放出するために様々な時間を与えた。当初、NALG-DOX溶液中のDOXの濃度は〜4μg / mLでした。これは、NALG-DOXのカプセル化効率、つまり製剤に添加された最初のDOXに対するNALG-DOXのDOXの比率が〜7%であることを示しています。このカプセル化効率は同様の粒子と比較して低いと考えられていますが[57]、これは水相に存在する最初のDOXが原因である可能性があります。最初の水相に存在するDOXの量を減らすことによって配合を繰り返すことはせず、最初の配合のDOXの量を減らすことによって効率を改善できると仮定しました。カプセル化されていないDOXは、合成の最後に3kDaのフィルター洗浄を通過する可能性があります。ドキソルビシンの入手可能性と比較的低コストで、私たちは、大量の残りのDOXがカプセル化されていない状態で通過する可能性があることを知って、DOXで製剤を「飽和」させることを選択しました。カプセル化の効率を上げると、将来の作業でこの粒子プラットフォームが改善される可能性があります。

pH 5.5および7.4でのNALG-DOXの放出曲線は、図3に示されています。NALG-DOXは、最初の4時間でDOXペイロードの約70%を保持し、90%が24時間までに粒子を離れます。 、pH7.4で。この放出パターンは高分子材料に一般的であり[57、58]、PBSリザーバーにさらされたときに最初の24時間にわたって制御された放出を示します。 5.5のより低いpHでは、ナノ粒子が後期エンドソームでの細胞取り込み中に見られるpHに類似しており[59]、DOXはより速い速度で放出されます。血液中の一般的な循環ではより遅い放出が必要であるため、これは望ましい挙動ですが、酸性腫瘍微小環境ではより速い放出が好ましいです。

ナノ粒子溶液からのドキソルビシンの放出は、PBS、pH7.4で最初の24時間にわたって制御された放出を示します。ドキソルビシンのより速い放出はpH5.5で起こります。各点は、 n の平均±標準偏差を表します =3回の測定

DOXの細胞内取り込み

48時間での4T1マウス乳がん細胞によるNALG-DOXの取り込みを図4a、bに示します。各行は個別のカラーチャネルを示し、下の行はすべてのカラーチャネルの合成画像を示します。左の列では、高濃度のDOXまたはNALG-DOXが使用されています。これは、ほとんどの細胞を除去するのに十分です。真ん中の列は、NALG-DOXのDOXで0.31μg/ mL、DOXで0.28μg/ mLの濃度を示しています。これは、細胞を殺す可能性があることを示しています。右の列は、未処理の細胞を示しています。中央の画像の細胞は、細胞の核(青)の周りと重なっているドキソルビシン(赤)を示しています。未処理のウェルと比較して細胞増殖を阻害したDOXの存在により、パネルaとbの両方の最初の2列の細胞数が減少しています。ドキソルビシンは核DNAへのインターカレーションを通じて機能し[12]、ドキソルビシンと核の共局在は、取り込み時にこのメカニズムを通じて機能していることを示している可能性があります。図4bでは、カプセル化されたドキソルビシンは核領域の周辺で区別されます。右の列は、赤チャンネルで有意なシグナルが検出されていない未処理の細胞を示しています。遊離DOXは強力ですが、標的毒性を負わせ、invivoでの循環時間を短縮します。カプセル化により、循環時間の増加に伴うより安定した放出が可能になり、NALG-DOXはin vivoでより優れたものになる可能性があり、将来の研究で検討できる可能性があります。

ドキソルビシン(DOX)で処理された固定4T1-luc2-GFP乳がん細胞の画像の蛍光顕微鏡( a )およびNALG-DOX( b )48時間の曝露後。スケールバーは100μmを示します。青い核染色:DAPI;緑(トランスフェクトされた細胞株):GFP;赤(固有の分子蛍光):DOX

NALG-DOXの細胞毒性

細胞死滅の可能性の基本的なテストとして、未処理の4T1細胞とNALG-DOXで処理した細胞を、LIVE / DEAD細胞アッセイ(ThermoFisher)で染色し、72時間の曝露後に固定しました。未処理のウェル、NALGで処理されたウェル、0.078μg/ mLのDOXで処理されたウェル、0.20μg/ mLのNALG-DOXで処理されたウェルの画像の例を、それぞれ図5a〜dに示します。図5c、dに示されている緑色の重なりは、これらのウェルでのDOXおよびNALG-DOX処理により、そのウェル内の多くの細胞が死滅することを示しています。細胞は、治療薬の存在により、図5a、bに示す未処理および空のナノ粒子処理ウェルと同じ方法で増殖することができませんでした。 NALGとNALG-DOXでの投与に使用されたナノ粒子の希釈は同じでした。

LIVE / DEAD蛍光アッセイは、未処理の4T1細胞で細胞死がほとんどまたはまったくないことを示しています( a )およびNALGで処理された細胞( b )。グリーンチャネルシグナル強度(死細胞染色)は、0.078μg/ mLのDOX( c )で処理された大量の細胞で強いです。 )および0.20μg/ mLNALG-DOX( d )、細胞死を示します。スケールバーは100μmを示します。濃度は、遊離または粒子中のDOXの量を示します。 NALG投与( b )NALG-DOXと同じ粒子密度で

アラマーブルー(ThermoFisher)アッセイによるNALG、遊離DOX、およびNALG-DOXへの72時間の曝露後の4T1-luc2-GFP細胞の細胞生存率の定量的評価を図6に示します。図6aでは、遊離ドキソルビシン処理された細胞は、NALG-DOX処理された細胞(同等の濃度のDOXの場合)よりも全濃度範囲で生存細胞が少ないことを示しました。これは、IC 50 によってさらに表示されます。 値、または50%の阻害効果を示すために必要な濃度は、遊離DOXおよびNALG-DOXについて、それぞれ0.093μg/ mLおよび0.45μg/ mLでした。無料のDOX値は、Du etalによって4T1セルに対して72時間で検出された値と同様です。 [60]。 IC 50 値はEliazらによって発見されたものと同様です。 B16F10メラノーマ細胞に対して72時間でDOXおよびリポソーム封入DOXを使用[61]。

NALG-DOXおよびDOXへの72時間の曝露後の4T1-luc2-GFP細胞の細胞生存率( a )およびNALG( b )さまざまな濃度で。データポイントとエラーバーは、 n からの平均±標準偏差を示します =3ウェル。濃度は、( a 内の遊離または粒子中のDOXの量を示します )。 b で 、NALGウェルは、NALG-DOXと同じ粒子濃度で投与され、薬物担体のみによる細胞死はほとんどまたはまったくないことを示しています

NALG-DOXが遊離薬物と同様の効果を示すには、より高濃度のドキソルビシンが必要です。カプセル化された治療薬は、その効果部位への輸送がより妨げられるため、これは予想されるべきである。カプセル化されたドキソルビシンは依然として細胞阻害効果を示しました。これは、薬物が依然として治療的に活性であるか、ナノ粒子自体が細胞に対して毒性があることを意味します。これをテストするために、NALGの実行可能性をNALG-DOXと同様の方法で評価しました。 NALGは、図6bに示すように、すべての濃度で最小の毒性を示し、薬剤が有効であることを示しています。

結論

サイズが約90nmの球状アルギン酸塩ナノ粒子を生成できる逆ミセルプラットフォームを開発しました。 NALG-DOXの取り込みは、4T1-luc2-GFP乳がん細胞で調べられ、アルギン酸担体にカプセル化された場合、核の近くの場所への明確な取り込みを示しました。治療用IC 50 を調べることにより、遊離薬物とカプセル化薬物の細胞毒性を比較しました。 値。カプセル化されたドキソルビシンは、その遊離薬物の対応物と比較した場合、より低い毒性を示した。これらのNALG-DOXは、カプセル化された形態の全身投与でドキソルビシンのオフターゲット効果が減少するため、ドラッグデリバリーの目的で非常に興味深い可能性があります。将来の製剤は、より遅い徐放性プロファイルとカプセル化の増加に最適化されます。この簡単なプロセスは、わずか数時間で完了することができる効率的な合成ルートを提供し、さらなる特性評価、invitroおよびinvivo実験を迅速に進めることを可能にします。

略語

4T1-luc2-GFP:

4T1ルシフェラーゼ/緑色蛍光タンパク質

CaCl 2

塩化カルシウム

DAPI:

4 '、6-ジアミジノ-2-フェニルインドール

DLS:

動的光散乱

DMSO:

ジメチルスルホキシド

DOX:

ドキソルビシン

NALG:

アルギン酸塩ナノ粒子

NALG-DOX:

アルギン酸ドキソルビシンナノ粒子

PBS:

リン酸緩衝生理食塩水

PDI:

多分散度指数

TEM:

透過型電子顕微鏡


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