이 연구는 패리스 가족 혁신 상 및 MK에 NIH 1R01NR015674-01에 의해 지원되었다. 저자는 전자기 발생기 시스템뿐만 아니라 자신의 기술 자문을 제공하기 위해 호셉 Nayfach (Qteris, Inc의)에 감사드립니다. 저자는 또한 그녀의 기술적 인 조수에 대한 Huan의 연 (LCI 및 화학 물리학 협동 과정, 켄트 주립 대학) 감사합니다.

주 : 자계 응답 젤라틴 마이크로 겔의 제조 전체 공정은도 1a에 도시되어있다. 1. 준비 솔루션 및 현탁액 <ol><li> 인산염 완충 식염수 2 ㎖에 genipin 20mg을 용해시켜 가교 결합제 genipin 용액 (/ V 1 % w)을 준비 (1X PBS, pH를 7.4). 소용돌이 2 시간 동안 50 ℃의 물을 욕조에서 솔루션 및 장소는 완전히 솔루션을 용해한다. </li><li> (100)의 농도로 200 ㎖의 PBS로 (L64이라 w M = 2900 다) 폴리 (에틸렌 글리콜)의 20 mg의 폴리 (프로필렌 글리콜) - 폴리 (에틸렌 글리콜)을 용해한 계면 활성제 용액을 제조 PPM. </li><li> PBS의 0.43 ㎖에 젤라틴의 64.5 mg을 용해하여 15 % (w / v)의 젤라틴 용액을 준비합니다. 이 솔루션은 유체가되는 졸 단계에 도달 할 때까지 소용돌이 솔루션을하고 37 ℃로 물을 욕조에 놓습니다. 일을 보장하는 3 번 -이어서, 젤라틴 용액 2 와동샘플 E 균질성. </li><li> P (NIPAM- 공동 -AAm) 모델 약물과 / MNPS 용액 (BSA)의 제조 : <ol><li> PBS의 0.43 ml의 친수성 MNPS의 10.75 mg을 분산하고 3 %의 농도를 확인하기 위해 MNP 정지에 (p)의 12.9 ㎎ (NIPAM-가 -AAm 공동) 용해 (W / V). (P)의 증가 농도 (NIPAM-가 -AAm 공동) 마이크로 겔의 증가 deswelling 동작을 달성하기 위해 사용될 수있다. </li><li> 텍사스 레드 복합 소 혈청 알부민 사용 (TR-BSA를, M을 ~ 66 kDa의 와트) 모델 약물로. (p)의 혼합물 (NIPAM-가 -AAm 공동) / MNPS에서 TR-BSA의 0.5 mg을 녹이고. </li></ol></li><li> 다음 P (NIPAM- CO -AAm) 혼합물 / 젤라틴 용액으로 MNPS (0.43 mL) 중 (0.43 ㎖)을 첨가하여 젤라틴 / P (NIPAM- CO -AAm) / MNPS가 / BSA 용액 (0.86 ㎖)의 혼합물을 준비 철저하게 균일 한 혼합물을 만들기 위해 그들을 소용돌이. 따라서, 폴리머 MNP의 농도는 최종 혼합물의 초기 농도의 절반이된다. </li></ol><ol><li> 깨끗하고 멸균 비이커에 실리콘 오일 [폴리 디메틸 실록산 (점도 350 cSt 인)] 15ml를 붓고. </li><li> 즉시 실리콘 오일로 젤라틴 / P (NIPAM- CO -AAm) / MNPS가 / BSA 용액 (0.86 mL)을 미리 제조 된 수성 혼합물을 추가하고 (900)에서 자기 교반 막대로 교반하여 유상의 수성 혼합물을 유화 30 분 동안 30 ℃로 회전. </li></ol> 수용액 3. 겔화 마이크로 액적 전송 <ol><li> 50 ML 튜브로 커에서 에멀젼 (~ 16 ㎖)에 전송합니다. </li><li> 오일 미세 방울의 겔 4 ° C에서 10 분 동안 튜브를 냉각. </li><li> 50 ㎖까지 (4 ℃로) 준비 L64 솔루션 튜브를 입력하고 적극적으로 튜브를 흔들. L64은 계면 활성제의 일부는 마이크로 겔 내에 것이 가능하다. </li><li> 4 O C.에서 2,300 XG에 20 분 동안 튜브를 원심 분리기 </li><li> RegularlY는 튜브의 측면에 겔 입자의 펠릿의 존재를 확인한다. 입자가 보이지 않는 경우, 동일한 속도 및 온도에서 또 다른 20 분 동안 원심 분리. 조심스럽게 튜브의 내벽에 형성된 펠렛을 교란시키지 않고 상층 액을 제거 진행. </li><li> 단계를 반복합니다 (3.5)을 통해 (3.3) 한 번 더. 마다 마이크로 겔 현탁액 기름 방울의 포함을 피하기 위해 새로운 튜브에 시료를 옮긴다. 이 단계 후에, 계면 활성제, 기름 방울 샘플 현탁액에 존재하지 않는 것을 확인합니다. 그러나, 반복 분리 단계는 초기 재료의 손실을 초래할 수 있습니다. </li></ol> 미크로 겔 4. 공유 결합 가교 <ol><li> 겔 입자의 펠렛에 genipin 용액 (섹션 1에서 제조) 2 ㎖를 추가하고 솔루션을 텍싱하여 그들을 잘 섞는다. </li><li> 신속 DES 중에 공유 가교 결합 반응을 개시 23 O C에서 수욕 현탁액 튜브 전송(. 예를 들어, 5-120 분) IRED 가교 시간. </li><li> 가교 후 즉시, genipin 솔루션을 버리고 PBS에 미크로 겔을 재현 탁하고, 2,300 XG (4 오 C)에서 20 분 동안 튜브를 원심 분리하여 과도한 가교제를 제거합니다. 필요한 경우, 조심스럽게 떨어져 피펫 팁과 펠렛을 형성 휴식. genipin 여전히 용액에 잔류하면이 세정 공정은 3 회 이상 반복 될 수있다. </li><li> 뜨는을 취소하고 원하는 농도로 PBS에서 미크로 겔을 재현 탁 (예., 5 × 10 6 미크로 겔 / ㎖) 혈구와 수를 계산하여. </li><li> 현미경 관찰을 위해, 유리 슬라이드 및 커버 슬립 사이의 공간에서 마이크로 겔 현탁액을로드하고 에폭시 수지로 커버 슬립의 경계를 밀봉. </li></ol> 의약품 출시를 트리거링을위한 교류 자기장 5. 응용 프로그램 <ol><li> 수성 미디어에서 마이크로 겔의 원하는 농도로 함께 튜브를 배치자기 코일의 실. 필요한 경우, AMF의인가 중에 매체의 온도 변화를 모니터링하는 튜브 내로 광섬유 온도 탐침을 삽입한다. </li><li> 정의 전계 강도 (&gt; 5 kA 미만 / m)로하고 지정된 기간 동안 높은 주파수 (&gt; 100 kHz에서)를 AMF 적용합니다. AMF의 도포 후, 원심 분리기 2273 XG (4 입출력 C) 및 측정법을 사용하여 주위 매체 마이크로 겔로부터 방출 TR-BSA의 양을 정량화하는 상등액을 수집하고, 20 분 동안 샘플 튜브. 텍사스 레드의 여기 및 방출 파장은 각각 584 nm의 612 나노 미터이다. </li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

여기에 설명 된 기술은 자기 열 트리거 약물 방출을위한 나노 입자 마이크로 겔 하이브리드의 사용에 대한 개념 증명을 보여줍니다. 이것은 물리적 genipin 의해 가교 마이크로 입체 젤라틴 네트워크 내 MNPS 및 P (CO NIPAM- -AAm) 쇄 포획함으로써 달성되었다. 자계 응답 플랫폼은 차례로 모델 약물 BSA의 방출을 촉발 원격인가 AMF에 응답하여 마이크로 겔 내에 열을 발생시키기에 충분했다. MNPS 및 P (NIPAM- 공동 -AAm) 모두를 포함하는 전략 페이지의 부재에 젤라틴 / MNPS의 마이크로 겔의 BSA 자료의 범위 때문에, 젤라틴 마이크로 겔에서 원하는 약물 방출을 달성하기위한 중요한 것 같습니다 (NIPAM- 공동 -AAm)은 AMF 애플리케이션 승온 정도 미크로 겔 유형 모두에서 유사 하였다하더라도, 마이크로 겔 혼입 P (CO NIPAM- -AAm)에서보다 유의하게 낮았다 (그림 2C 및 2D). 우리는 젤라틴 / P (NIPAM- 공동 -AAm) 마이크로 겔의 deswelling 행동이 페이지의 수축 (NIPAM- 공동 -AAm) 온도의 증가에 응답하여 고분자 사슬에 의해 유도되는 것을 보여 주었다; 또한, deswelling 행동에 긍정적 인 마이크로 겔 8에서 약물 방출의 정도와 상관 관계. 함께 찍은,이 MNPS 가열에 의한 페이지의 수축 (NIPAM-가 -AAm 공동) 젤라틴 / P (NIPAM-가 -AAm 공동) / MNPS 미크로 겔의 BSA 릴리스의 주요 원동력이 될 수 있음을 지원합니다. 우리는 이전에 MNPS 고주파 AMF의인가 AMF 강도 및 MNPS (25)의 농도의 크기에 비례하게 MNPS의 표면 온도의 상승을 트리거 할 수 있음을보고 하였다. 이는도 5의 AMF 강도 나타났다 - 30 카를 / m은 MNPS 9,25,26의 표면에 적절한 가열을 유도하기에 충분하다. 약물의 REL 따라서 정도젤라틴 / P (NIPAM-CO-AAM)에서 가속 / MNPS 미크로 겔은 P (NIPAM-CO-AAM)의 양은 가교 시간 MNPS의 양, 및 AMF 파라미터 (필드를 포함 적절히 변경 파라미터가 조정될 수있다 강도, 주파수, 및 노출 기간). 자기 열 감응성 마이크로 겔을 제조하기위한 우리의 프로토콜에서, 가장 중요한 단계는 genipin 용액 젤라틴 겔 입자의 공유 결합 가교이다. 조심 가교 시간과 온도의 제어뿐만 genipin 용액 중의 마이크로 겔의 현탁액의 균질성을 유지하는 등은, 마이크로 겔의 반응성에 영향을 미칠 수있는 바람직한 겔 탄성을 달성하기 위해 요구된다. 가교 후 미 genipin 분자의 제거는 중요한 단계이다. 젤라틴은 낮은 면역 원성 및 8,27 효소 분해와 생체 적합성 것으로 나타났다. 화학적 가교제, genipin은 무독성 인 것으로 간주되었다 &lt;SUP&gt; 28. 따라서, 자기 반응성 적합한 생분해 특성을 나타내는 우리 젤라틴 계 약물 전달 플랫폼은 주문형 약물 담체로서 조직 공학 응용에 유용한 도구를 제공 할 수있다. 그러나 또한 현재 프로토콜 제한이 있음에 유의해야한다. 우선, 유 중수 유화 법에 의해 제조 된 마이크로 겔은 일반적으로 입자 중 약물 및 MNPS 캡슐화에 얼룩이 발생할 수 분산을 나타낸다. 미세 유체이 제한 (29)을 극복 할 수있는 좋은 대안이 될 수 있습니다. 둘째, 현재 약물 전달 시스템은 여전히​​ LCST (~ 34 ℃)의 비교적 낮은 값과 관련된 그 때문에 온도 특성 deswelling 작은 정도 37 ℃의 신체 온도를 사용해야 한계를 갖는다 폴리에 대한 (NIPAM- 공동 -AAm) 중합체는 본 연구에 사용. LCST가 높은 생 극복 나타낼 수있다 thermoresponsive 중합체의 사용의 문제 30.

자극 - 반응 내인성 또는 외인성 자극 중 하나에 응답하여 엄격하게 제어 약물 전달을 가능하게 약물 전달 시스템 (예., 온도, pH는) 광범위하게 약물 전달을위한 스마트 소프트 장치의 새로운 유형으로 조사되었다. 마이크로 하이드로 널리들은 제어 및 지속 약물 방출 프로파일뿐만 아니라 가변 화학적 및 기계적 특성을 부여 1-3 것을 약물 전달 플랫폼으로 사용되어왔다. 특히, 마이크로 겔, 콜로이드 인해 외부 자극 및 최소 침습적 방법 (4)에 적합한 지방 조직 입성 그들의 빠른 응답을 약물 전달 비히클로서 많은 이점을 나타낸다. 폴리는 (N-이소 프로필) (pNIPAM) 또는 공중 합체는 널리 젤라틴, 키토산, 알긴산 산, 또는 히알루 론산을 포함하여 생분해 성 / 생체 적합성 고분자와 pNIPAM을 접목하여 열 반응 미크로 겔의 합성에 채택 된 5, 6, 여기서 하부 임계 용액 온도 (LCST)에서 pNIPAM의 상전이 특성은 약물 방출 (7)의 트리거로 사용될 수있다. 우리는 최근 폴리 혼입함으로써 생분해 젤라틴 계 열 응답 성 마이크로 겔의 제조를 증명 (N-isopropylacrylamide- 공동 - 아크릴 아미드) [P (NIPAM- CO -AAm) 입체 젤라틴 네트워크 (8) 내에서 소량 성분으로서 사슬. 젤라틴 / P (CO NIPAM- -AAm) 미크로 겔 긍정적 소 혈청 알부민 (BSA)의 방출을 상호 승온에 동조 deswelling을 나타냈다. 지난 몇 년 동안, 온 디맨드 방식의 9,10- 약물의 방출을 유발할 수 자기 반응 형 약물 전달 플랫폼을 개발하기위한 노력이 증가하고있다. 자기 반응 형 약물 전달 플랫폼의 합성에 대해 기본 원리는 초상 자성 나노 입자의 특성 (이용한다그들은 온도에 민감한 약물 방출을 유발 자기장 (AMF)을 교대로 고주파를받을 때 MNPS)는 열을 발생합니다. 따라서,이 시스템은 조직 깊숙이 타겟팅 할 수있는 미래의 임상 적용을위한 유망 비 침습 원격 제어 약물 방출을 가능 온열 치료 및 자기 공명 촬상 시스템 10-12과 결합 될 수있다. 이러한 플랫폼은 다음과 같습니다 : (1) MNPS / pNIPAM 하이브리드 마이크로 젤 입자 13-15 (2) 거시적 인 하이드로 겔 지지체는 고정 된 통합시키는 MNPS 16-18. pNIPAM 기반 마이크로 겔 플랫폼은 자기 열 자극에 미세하게 조정할 수있는 볼륨 상전이 응답 성을 보여 주었다. 그러나, 여전히 잠재적으로 생체 내 응용을 제한하는 셀 (19)에 세포 독성 수 제조 및 높은 함량 pNIPAM 중합체의 사용에 복잡하고 정교한 기술에 의존한다. 거시적 발판 상대를 전시LY 느린 외부 자극에 대한 반응과는 콜로이드 마이크로 겔에 비해 침습 수술 이식을 필요로한다. 유 중수 에멀젼은 서브 밀리미터 또는 마이크로 미터 크기의 겔 입자 (20)를 제조하는 표준 방법이었다. 에멀젼의 유수 계면에서, 마이크로 젤 입자들은 기계적인 전단력 물방울의 표면 에너지의 최소화로 구형을 형성한다. 이 방법은 간단한 제조 과정에서 구상 겔 수용액 방울 대량 생산이 가능하며 성공적으로 약물 전달 응용 21-23 젤라틴 기반 마이크로 겔의 제조를 위해 채택되었다. 여기서는 유 중수 유화 방법을 이용하여 약물 전달 애플리케이션 magnetothermally 응답 젤라틴 기반 마이크로 겔을 합성하는 용이​​ 한 방법을 제시한다. 이것은 물리적으로 통합 산화철 MNPS 및 P (NIPAM- 공동으로 달성되었다 -AAM) 공유 결합 자계 (AMF) 응용 시스템 교류 고주파와 함께, 천연 유래 genipin 가교제에 의해 가교 된 구면 마이크로 젤라틴 네트워크 내의 부성분으로서 체인.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="706">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Gelatin</td>
			<td style="width:204px;">Sigma-Aldrich, MO, USA</td>
			<td style="width:119px;">G2500</td>
			<td style="width:167px;">Gelatin type A, porcine skin</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">poly(N-isopropylacrylamide-co-acrylamide)&#160;</td>
			<td style="width:204px;">Sigma-Aldrich, MO, USA</td>
			<td>738727</td>
			<td>MW=20,000, LCST=34-38 oC</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Silicon oil</td>
			<td style="width:204px;">Sigma-Aldrich, MO, USA</td>
			<td>378372</td>
			<td>Viscosity 350 cSt</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Pluoronic L64</td>
			<td style="width:204px;">Sigma-Aldrich, MO, USA</td>
			<td style="width:119px;">435449</td>
			<td>100 ppm poly(ethylene glycol)-block-poly(propylene glycol)-block-poly(ethylene glycol)</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:216px;">genipin</td>
			<td style="width:204px;">TimTec LLC, DE, USA</td>
			<td>ST080860</td>
			<td>Mw = 226.23;&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Magnetic nanoparticles (MNPs)</td>
			<td style="width:204px;">Micromod Inc, Germany</td>
			<td>79-00-102</td>
			<td>nanomag-D-spio, 100 nm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">TR-BSA</td>
			<td style="width:204px;">Life Technologies, NY USA</td>
			<td>A23017</td>
			<td>Albumin from Bovine Serum (BSA), Texas Red conjugate</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

alternating magnetic field-responsive hybrid gelatin microgels for controlled drug release

엄격하게 제어, 온 디맨드 약물 전달을 가능하게 자기 응답 나노 / 마이크로 공학 생체 재료는 생물 의학 응용 프로그램에 대한 스마트 소프트 장치의 새로운 유형으로 개발되고있다. 자기 반응 형 약물 전달 시스템의 여러 개념 연구 또는 생체 임상 응용의 하나로 관내 증거를 통해 효능을 입증 하였지만, 임상에서의 사용이 여전히 불충분 한 생체 적합성 또는 생분해에 의해 제한된다. 또한, 기존 플랫폼의 대부분은 자신의 날조에 대한 정교한 기술에 의존하고 있습니다. 최근 물리적 입체 젤라틴 네트워크 내에서 소량 성분으로서, 폴리 (N-isopropylacrylamide- 공동 - 아크릴 아미드) 쇄 포획하여 생분해 젤라틴 계 열 응답 성 마이크로 겔의 제조를 증명했다. 본 연구에서는 자기 t 생분해 가능 약물 방출 플랫폼을 제조하기위한 용이 한 방법을 제시hermally 약물 방출을 유발. 이것은 교류 자계인가 시스템과 함께, 젤라틴 계 콜로이드 미크로 겔에서 초상 자성 산화철 나노 입자 및 열 응답 성 중합체를 도입함으로써 달성 하였다.

프로토콜이 정확하게 수행 될 때, 제조 된 미크로 겔은 20 μm의 범위에 5 ㎛의 사이 (도 1B와 C)이 직경 잘 특성화 구형 콜로이드 형태 산성을 나타내는 것이다. 형광 MNPS 또는 형광 BSA 중 하나는 MNPS이나 약물 (이 연구에서 BSA)이 제대로 마이크로 겔 (그림 1D) 내에서 캡슐화되는지 여부를 확인하는 데 사용할 수 있습니다. 제작 된 마이크로 겔은 안정하고 콜라겐 분해 효소를 포함하는 제제의 부재하에 최대 4 주 동안 4 ℃로 저장 될 수있다. 젤라틴 마이크로 겔있는 p의 결합 (NIPAM- 공동 -AAm)는 22 O를 C 42 O C에서 미디어의 온도의 증가는 deswelling 초래하는 온도 따라 부피 변화 (그림 2A)를 전시 할 수 있습니다 ~ 40 % P (NIPAM- -AAm CO)를 포함 젤라틴 마이크로 겔의볼륨에서, p없이 젤라틴 마이크로 겔 만 ~ 10 %의 체적 변화에 대비 (도 2B) (NIPAM-는 -AAm 공동). 젤라틴 / P의 deswelling의 정도 (NIPAM-가 -AAm 공동) 마이크로 겔은 젤라틴 매트릭스의 가교도의 기능 및 P의 농도 (NIPAM-가 -AAm 공동)로 조정될 수있다 8. MNPS가 제대로 젤라틴 / P (NIPAM-CO-AAM) 마이크로 겔에 혼입하는 경우, 마이크로 겔뿐만 아니라 용액 온도의 상승을 유발할 수 적절한 AMF의 응용시 겔 내의 온도 상승을 경험한다. 이 연구에서, 20 kA 미만 / m의 자기장 강도에서 AMF (10 분)의 짧은 노출 애플리케이션은 미디어 10 O C (20 O C 30 입출력 C) (기준 온도의 점진적인 증가의 결과 그림 2C). 마이크로 겔 내의 실제 온도 상승의 b 것이라고 예상마이크로 겔의 매트릭스 주변부의 방열을 방해 할 수 있기 때문에, 미디어에서 관찰 된 것보다 훨씬 더 높은 전자. 페이지를 통합하지 않고 젤라틴 / MNPS의 마이크로 겔의 TR-BSA 자료는 (NIPAM-가 -AAm 공동) 동안 젤라틴 / P (NIPAM- 공동 -AAm)에서 TR-BSA 자료의 범위는 / MNPS는 ~ 35 %로 측정되었다 상당히 낮은에서 ~ 10 % (그림 2D). 따라서, 우리의 결과는 AMF인가에 응답하여 BSA의 출시는 젤라틴 / P (NIPAM- 공동 -AAm)의 deswelling에 의해 유도 된 것을 나타 내기 / MNPS의 마이크로 겔은 페이지의 수축과 관련된 고분자 사슬 (NIPAM-는 -AAm 공동) 마이크로 겔 내에서 (그림 3). 마이크로 겔 deswelling의 범위가 승온하고, P 농도의 범위 (NIPAM- CO -AAm) (8) 모두에 비례하기 때문에, 전략은 1 단계에서 MNPS (24) 또는 P (NIPAM- CO -AAm) (8) 중 양을 증가 프로토콜 섹션에서 증가 릴리스 오 발생할 수 있습니다<html> AMF 어플리케이션의 주어진 필드 강도 및 주파수 f를 BSA. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/53680/53680fig1.jpg" /> 젤라틴 하이브리드 마이크로 겔의 그림 1. 준비. (A) 자기 반응 미크로 겔의 제조의 도식 개요. 초상 자성 나노 입자 (MNPS) 및 열 응답 페이지를 통합 자기 응답 미크로 겔의 콜로이드 현탁액 (B) 위상 대비 현미경 이미지 체인 (NIPAM-는 -AAm 공동). 스케일 바는 50 μm의 =. 단일 마이크로 겔의 (C) 미분 간섭 대비 (DIC) 이미지입니다. 스케일 바 = 5 μm의. TR-BSA를 캡슐화 한 마이크로 겔의 (D) 형광 현미경 이미지. 이미지에서 형광 신호는 TR-BSA에서이다. 스케일 바 = 5 μm의.K &quot;&gt;이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오. <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/53680/53680fig2.jpg" /> 젤라틴 하이브리드 마이크로 겔의 그림 2. 열 반응 Deswelling 동작과 BSA 릴리스. (A) (42) 오 C. 22 O를 C에서 온도 상승에 의해 유도 된 젤라틴 / P (NIPAM- 공동 -AAm) 마이크로 겔의 deswelling을 보여주는 대표적인 DIC 이미지 이 수치는 기준에서 수정 된 [8]. 순수한 젤라틴 마이크로 겔 및 P 매립 젤라틴 마이크로 겔의 deswelling 비 (최종 부피 / 초기 볼륨)의 (B)의 비교는 42 O C. 22 O C로부터 온도 증가에 응답 체인 (NIPAM-는 -AAm 공동) 이 수치는 기준에서 수정 된 [8]. (C) 20kA / m 및 FREQU에서 전계 강도에서 AMF 응용 프로그램 중 미디어에서 주위 온도의 변화 (<html> 2.1 메가 헤르츠의 용지)로. (D) (2.1 MHz에서 20 kA 미만 / m) AMF의 질문에 답변 TR-BSA (%)의 출시를 10 분 동안 응용 프로그램입니다. 미크로 겔에서 TR-BSA 방출의 정도는 22 O C에서 AMF 자극 전에 microgles에서 TR-BSA 총 형광 강도로 AMF 자극 후의 마이크로 겔 용액 미디어, TR-BSA의 형광 강도의 비를 측정하여 정량 하였다 , 분광 광도계를 사용하여 *. P &lt;군 사이에 0.05 <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53680/53680fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/53680/53680fig3.jpg" /> 그림 3. 잠재적 인 메커니즘의 개략도 어떤 젤라틴이 / P (NIPAM - 코 - AAM)에 의해 / MNPS 마이크로 젤은 AMF 응용 프로그램에 대한 응답으로 마약을 해제합니다.&quot;_blank&quot;&gt;이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

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Alternating Magnetic Field-Responsive Hybrid Gelatin Microgels for Controlled Drug Release

제어 약물 릴리스에 대한 자기장 응답 하이브리드 젤라틴 마이크로 겔을 교류

우리는 자기 열 감응성 인 생분해 젤라틴 계 약물 방출 플랫폼을 제조하기위한 용이 한 방법을 제시한다. 이것은 교류 자계인가 시스템과 함께, genipin 의해 가교 구상 젤라틴 마이크로 네트워크 내에서 초상 자성 산화철 나노 입자 및 폴리 (N-isopropylacrylamide- 공동 - 아크릴 아미드)를 도입함으로써 달성 하였다.

Magnetically-responsive nano/micro-engineered biomaterials that enable a tightly controlled, on-demand drug delivery have been developed as new types of ...

alternating-magnetic-field-responsive-hybrid-gelatin-microgels-for

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Bioengineering

9.7K 조회수.  Kent State University.  우리는 자기 열 감응성 인 생분해 젤라틴 계 약물 방출 플랫폼을 제조하기위한 용이 한 방법을 제시한다. 이것은 교류 자계인가 시스템과 함께, genipin 의해 가교 구상 젤라틴 마이크로 네트워크 내에서 초상 자성 산화철 나노 입자 및 폴리 (N-isopropylacrylamide- 공동 - 아크릴 아미드)를 도입함으로써 달성 하였다. 

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Magnetically-Assisted Remote Controlled Microcatheter Tip Deflection under Magnetic Resonance Imaging

X-ray fluoroscopy-guided endovascular procedures have several significant limitations, including difficult catheter navigation and use of ionizing radiation, which can potentially be overcome using a magnetically steerable catheter under MR guidance.
	The main goal of this work is to develop a microcatheter whose tip can be remotely controlled using the magnetic field of the MR scanner. This protocol aims to describe the procedures for applying current to the microcoil-tipped microcatheter to produce consistent and controllable deflections.
	A microcoil was fabricated using laser lathe lithography onto a polyimide-tipped endovascular catheter. In vitro testing was performed in a waterbath and vessel phantom under the guidance of a 1.5-T MR system using steady-state free precession (SSFP) sequencing. Various amounts of current were applied to the coils of the microcatheter to produce measureable tip deflections and navigate in vascular phantoms.
	The development of this device provides a platform for future testing and opportunity to revolutionize the endovascular interventional MRI environment.

Current applied to an endovascular microcatheter with microcoil tip made by laser lathe lithography can achieve controllable deflections under magnetic resonance (MR) guidance, which may improve speed and efficacy of navigation of vasculature during various endovascular procedures.

자기 공명 영상 아래에 자기 (磁 气)를 이용한 원격 제어 Microcatheter 팁 편향

X-ray fluoroscopy-guided  endovascular procedures have several significant limitations, including  difficult catheter navigation and use of ionizing ...

연구

생체공학

Characteristics of Precipitation-formed Polyethylene Glycol Microgels Are Controlled by Molecular Weight of Reactants

This work describes the formation of poly(ethylene glycol) (PEG) microgels via a photopolymerized precipitation reaction. Precipitation reactions offer several advantages over traditional microsphere fabrication techniques. Contrary to emulsion, suspension, and dispersion techniques, microgels formed by precipitation are of uniform shape and size, i.e.&#160;low polydispersity index, without the use of organic solvents or stabilizers. The mild conditions of the precipitation reaction, customizable properties of the microgels, and low viscosity for injections make them applicable for in vivo purposes. Unlike other fabrication techniques, microgel characteristics can be modified by changing the starting polymer molecular weight. Increasing the starting PEG molecular weight increased microgel diameter and swelling ratio. Further modifications are suggested such as encapsulating molecules during microgel crosslinking. Simple adaptations to the PEG microgel building blocks are explored for future applications of microgels as drug delivery vehicles and tissue engineering scaffolds.

This work describes the formation of poly(ethylene glycol) (PEG) microgels via a photopolymerized precipitation reaction. Increasing the PEG molecular weight increased microgel diameter and swelling ratio. Simple adaptations to the PEG microgel precipitation reaction are explored for future applications of microgels as drug delivery vehicles and tissue engineering scaffolds.

This work describes the formation of poly(ethylene glycol) (PEG) microgels via a photopolymerized precipitation reaction. Precipitation reactions offer ...

Hybrid &#181;CT-FMT imaging and image analysis

Fluorescence-mediated tomography (FMT) enables longitudinal and quantitative determination of the fluorescence distribution in vivo and can be used to assess the biodistribution of novel probes and to assess disease progression using established molecular probes or reporter genes. The combination with an anatomical modality, e.g., micro computed tomography (&#181;CT), is beneficial for image analysis and for fluorescence reconstruction. We describe a protocol for multimodal &#181;CT-FMT imaging including the image processing steps necessary to extract quantitative measurements. After preparing the mice and performing the imaging, the multimodal data sets are registered. Subsequently, an improved fluorescence reconstruction is performed, which takes into account the shape of the mouse. For quantitative analysis, organ segmentations are generated based on the anatomical data using our interactive segmentation tool. Finally, the biodistribution curves are generated using a batch-processing feature. We show the applicability of the method by assessing the biodistribution of a well-known probe that binds to bones and joints.

Hybrid  &#181;CT-FMT imaging and image analysis

We describe a protocol for hybrid imaging, combining fluorescence-mediated tomography (FMT) with micro computed tomography (&#181;CT). After fusion and reconstruction, we perform interactive organ segmentation to extract quantitative measurements of the fluorescence distribution.

하이브리드 μCT-FMT 및 촬상 화상 해석

Fluorescence-mediated tomography (FMT) enables longitudinal and quantitative determination of the fluorescence distribution in vivo and can be used to ...

Custom-designed Laser-based Heating Apparatus for Triggered Release of Cisplatin from Thermosensitive Liposomes with Magnetic Resonance Image Guidance

Liposomes have been employed as drug delivery systems to target solid tumors through exploitation of the enhanced permeability and retention (EPR) effect resulting in significant reductions in systemic toxicity. Nonetheless, insufficient release of encapsulated drug from liposomes has limited their clinical efficacy. Temperature-sensitive liposomes have been engineered to provide site-specific release of drug in order to overcome the problem of limited tumor drug bioavailability. Our lab has designed and developed a heat-activated thermosensitive liposome formulation of cisplatin (CDDP), known as HTLC, to provide triggered release of CDDP at solid tumors. Heat-activated delivery in vivo was achieved in murine models using a custom-built laser-based heating apparatus that provides a conformal heating pattern at the tumor site as confirmed by MR thermometry (MRT). A fiber optic temperature monitoring device was used to measure the temperature in real-time during the entire heating period with online adjustment of heat delivery by alternating the laser power. Drug delivery was optimized under magnetic resonance (MR) image guidance by co-encapsulation of an MR contrast agent (i.e.,&#160;gadoteridol) along with CDDP into the thermosensitive liposomes as a means to validate the heating protocol and to assess tumor accumulation. The heating protocol consisted of a preheating period of 5 min prior to administration of HTLC and 20 min heating post-injection. This heating protocol resulted in effective release of the encapsulated agents with the highest MR signal change observed in the heated tumor in comparison to the unheated tumor and muscle. This study demonstrated the successful application of the laser-based heating apparatus for preclinical thermosensitive liposome development and the importance of MR-guided validation of the heating protocol for optimization of drug delivery.

AN MRI-compatible&#160;custom-designed laser-based heating apparatus has been developed to provide local heating of subcutaneous tumors in order to activate release of agents from thermosensitive liposomes specifically at the tumor region.

자기 공명 이미지 지침에 열성 리포좀에서 시스플라틴의 트리거 된 릴리스를위한 맞춤 설계 레이저 기반의 가열 장치

Liposomes have been employed as drug delivery systems to target solid tumors through exploitation of the enhanced permeability and retention (EPR) effect ...

Composite Scaffolds of Interfacial Polyelectrolyte Fibers for Temporally Controlled Release of Biomolecules

Various scaffolds used in tissue engineering require a controlled biochemical environment to mimic the physiological cell niche. Interfacial polyelectrolyte complexation (IPC) fibers can be used for controlled delivery of various biological agents such as small molecule drugs, cells, proteins and growth factors. The simplicity of the methodology in making IPC fibers gives flexibility in its application for controlled biomolecule delivery. Here, we describe a method of incorporating IPC fibers into two different polymeric scaffolds, hydrophilic polysaccharide and hydrophobic polycaprolactone, to create a multi-component composite scaffold. We showed that IPC fibers can be easily embedded into these polymeric structures, enhancing the capability for sustained release and improved preservation of biomolecules. We also created a composite polymeric scaffold with topographical cues and sustained biochemical release that can have synergistic effects on cell behavior. Composite polymeric scaffolds with IPC fibers represent a novel and simple method of recreating the cellular niche.

Scaffolds for tissue engineering need to recapitulate the complex biochemical and biophysical microenvironment of the cellular niche. Here, we show the use of interfacial polyelectrolyte complexation fibers as a platform to create composite, multi-component polymeric scaffolds with sustained biochemical release.

생체 분자 시간적으로 방출 제어용 고분자 전해질 계면 섬유의 복합 공사장 공중 발판

Various scaffolds used in tissue engineering require a controlled biochemical environment to mimic the physiological cell niche. Interfacial ...

Magnetic and Thermal-sensitive Poly(N-isopropylacrylamide)-based Microgels for Magnetically Triggered Controlled Release

Magnetically and thermally sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm)/Fe3O4-NH2 microgels with the encapsulated anti-cancer drug curcumin (Cur) were designed and fabricated for magnetically triggered release. PNIPAAm-based magnetic microgels with a spherical structure were produced via a temperature-induced emulsion followed with physical-crosslinking by mixing PNIPAAm, polyethylenimine (PEI), and Fe3O4-NH2 magnetic nanoparticles. Because of their dispersity, the Fe3O4-NH2 nanoparticles were embedded inside the polymer matrix. The amine groups exposed on the Fe3O4-NH2 and PEI surface supported the spherical structure by physically crosslinking with the amide groups of the PNIPAAm. The hydrophobic anti-cancer drug curcumin can be dispersed in water after encapsulation into the microgels. The microgels were characterized by transmission electron microscopy (TEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), and UV-Vis spectral analysis. Furthermore, magnetically triggered release was studied under an external high frequency magnetic field (HFMF). A significant &#34;burst release&#34; of curcumin was observed after applying the HFMF to the microgels due to the magnetic inductive heating (hyperthermia) effect. This manuscript describes the magnetically triggered controlled release of Cur-PNIPAAm/Fe3O4-NH2 encapsulated curcumin, which can be potentially applied for tumor therapy.

Magnetic and Thermal-sensitive PolyN-isopropylacrylamide-based Microgels for Magnetically Triggered Controlled Release

This manuscript describes the preparation of magnetic and thermal-sensitive microgels via a temperature-induced emulsion without chemical reaction. These sensitive microgels were synthesized by mixing poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm), polyethylenimine (PEI) and Fe3O4-NH2 nanoparticles for the potential use in magnetically and thermally triggered drug-release.

자기 및 열에 민감한 폴리 (<em&gt; N</em&gt; - 이소 프로필 아크릴 아미드) 기반의 마그네틱 트리거 리간드 용 젤

Magnetically and thermally sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm)/Fe3O4-NH2 microgels with the encapsulated anti-cancer drug curcumin (Cur) were ...

Repressing Gene Transcription by Redirecting Cellular Machinery with Chemical Epigenetic Modifiers

Regulation of chromatin compaction is an important process that governs gene expression in higher eukaryotes. Although chromatin compaction and gene expression regulation are commonly disrupted in many diseases, a locus-specific, endogenous, and reversible method to study and control these mechanisms of action has been lacking. To address this issue, we have developed and characterized novel gene-regulating bifunctional molecules. One component of the bifunctional molecule binds to a DNA-protein anchor so that it will be recruited to an allele-specific locus. The other component engages endogenous cellular chromatin-modifying machinery, recruiting these proteins to a gene of interest. These small molecules, called chemical epigenetic modifiers (CEMs), are capable of controlling gene expression and the chromatin environment in a dose-dependent and reversible manner. Here, we detail a CEM approach and its application to decrease gene expression and histone tail acetylation at a Green Fluorescent Protein (GFP) reporter located at the Oct4 locus in mouse embryonic stem cells (mESCs). We characterize the lead CEM (CEM23) using fluorescent microscopy, flow cytometry, and chromatin immunoprecipitation (ChIP), followed by a quantitative polymerase chain reaction (qPCR). While the power of this system is demonstrated at the Oct4 locus, conceptually, the CEM technology is modular and can be applied in other cell types and at other genomic loci.

Regulation of the chromatin environment is an essential process required for proper gene expression. Here, we describe a method for controlling gene expression through the recruitment of chromatin-modifying machinery in a gene-specific and reversible manner.

세포질 기계 화학 Epigenetic 한정자를 리디렉션하여 억압 유전자 전사

Regulation of chromatin compaction is an important process that governs gene expression in higher eukaryotes. Although chromatin compaction and gene ...

Use of High-Throughput Automated Microbioreactor System for Production of Model IgG1 in CHO Cells

Automated microscale bioreactors (15 mL) can be a useful tool for cell culture engineers. They facilitate the simultaneous execution of a wide variety of experimental conditions while minimizing potential process variability. Applications of this approach include: clone screening, temperature and pH shifts,&#160;media and supplement optimization. Furthermore, the small reactor volumes are conducive to large Design of Experiments that investigate a wide range of conditions. This allows upstream processes to be significantly optimized before scale-up where experimentation is more limited in scope due to time and economic constraints. Automated microscale bioreactor systems offer various advantages over traditional small scale cell culture units, such as shake flasks or spinner flasks. However, during pilot scale process development&#160;significant care must be taken to ensure that these advantages are realized. When run with care, the system can enable high level automation, can be programmed to run DOE&#39;s with a higher number of variables&#160;and can reduce sampling time when integrated with a nutrient analyzer or cell counter. Integration of the expert-derived heuristics presented here, with current automated microscale bioreactor experiments can minimize common pitfalls that hinder meaningful results. In the extreme, failure to adhere to the principles laid out here can lead to equipment damage that requires expensive repairs. Furthermore, the microbioreactor systems have small culture volumes&#160;making characterization of cell culture conditions difficult. The number and amount of samples taken in-process in batch mode culture is limited as operating volumes cannot fall below 10 mL. This method will discuss the benefits and drawbacks of microscale bioreactor systems.

A detailed protocol for the concurrent operation of 48 parallel cell cultures under varied conditions in a microbioreactor system is presented. Cell culture process, harvest and subsequent antibody titer analysis are described.

높은 처리량의 사용 모델 IgG1 조 세포에서의 생산을 위한 Microbioreactor 시스템 자동화

Automated microscale bioreactors (15 mL) can be a useful tool for cell culture engineers. They facilitate the simultaneous execution of a wide variety of ...

Wet-spinning-based Molding Process of Gelatin for Tissue Regeneration

This article presents an inexpensive method to fabricate gelatin, as a natural polymer, into monofilament fibers or other appropriate forms. Through the wet spinning method, gelatin fibers are produced by smooth extrusion in a suitable coagulation medium. To increase the functional surface of these gelatin fibers and their ability to mimic the features of tissues, gelatin can be molded into a tube form by referring to this concept. Examined by in vitro and in vivo tests, the gelatin tubes demonstrate a great potential for application in tissue engineering. Acting as a suitable filling gap material, gelatin tubes can be used to substitute the tissue in the damaged area (e.g., in the nervous or cardiovascular system), as well as to promote regeneration by providing a direct replacement of stem cells and neural circuitry. This protocol provides a detailed procedure for creating a biomaterial based on a natural polymer, and its implementation is expected to greatly benefit the development of correlative natural polymers, which help to realize tissue regeneration strategies.

We developed and describe a protocol based on the wet spinning concept, for the construction of gelatin-based biomaterials used for the application of tissue engineering.

조직 재생에 대 한 젤라틴의 젖은 회전-기반 성형 과정

This article presents an inexpensive method to fabricate gelatin, as a natural polymer, into monofilament fibers or other appropriate forms. Through the ...

Primary Clarification of CHO Harvested Cell Culture Fluid using an Acoustic Separator

Primary clarification is an essential step in a biomanufacturing process for the initial removal of cells from therapeutic products within the harvested cell culture fluid. While traditional methods like centrifugation or filtration are widely implemented for cell removal, the equipment for these processes have large footprints and operation can involve contamination risks and filter fouling. Additionally, traditional methods may not be ideal for continuous bioprocessing schemes for primary clarification. Thus, an alternate application using acoustic (sound) waves was investigated to continuously separate cells from the cell culture fluid. Presented in this study is a detailed protocol for using a bench-scale acoustic wave separator (AWS) for the primary separation of culture fluid containing a monoclonal IgG1 antibody from a CHO cell bioreactor harvest. Representative data are presented from the AWS and demonstrate how to achieve effective cell clarification and product recovery. Finally, potential applications for AWS in continuous bioprocessing are discussed. Overall, this study provides a practical and general protocol for the implementation of AWS in primary clarification for CHO cell cultures and further describes its application potential in continuous bioprocessing.

Presented here is a protocol for the primary clarification of CHO cell culture using an acoustic separator. This protocol can be used for the primary clarification of shake flask cultures or bioreactor harvests and has the potential application for continuous clarification of the cell bleed material during perfusion bioreactor operations.

음향 분리기사용 CHO 수확세포 배양액의 1차 해명

Primary clarification is an essential step in a biomanufacturing process for the initial removal of cells from therapeutic products within the harvested ...