English | 中文版 | 江阴银河国际汽车园版 企业登录 | 个人登录 | 邮件订阅
厂商 仪器 试剂 服务 新闻 文章 视频 高级搜索
当前身分 > mg娱乐场 > 技术文章 > Sartorius超滤产品在生物医学纳米载体制备中的应用
Sartorius超滤产品在生物医学纳米载体制备中的应用
点击次数:3640 公布日期:2018-6-11  来源:赛多利斯

Hannes Landmann博士,Sartorius Lab Instruments(德国哥廷根)

Kristin Menzel博士、科学作家(德国哥廷根)

1908年,Paul Ehrlich受到“Zauberkugel”概念的启发,首次在理论上描述了将毒性药物组装到所谓的“纳米载体”上。1 如今,纳米载体已在扑克牌21点技巧​医学和生物技术领域有多种应用。这些特别纳米原料的一项关键应用就是药物定向输送,它们可发挥药物活性成分转运模块 (即:纳米颗粒、囊泡或胶束) 的作用。2,3,4,5人们推测这种方式与传统给药方法相比对人体更为有效,且毒性更低。6除了药物输送外,过去数十年间还开展出别的一些应用纳米载体的领域,例如使用金属纳米颗粒进行磁共振成像或干细胞基因治疗,7,8 或者使用量子点进行光学成像。9

纳米载体能够按照其初始原料 (即;金属、脂质、聚合物和蛋白) 以及制成后的构成 (即:囊泡、颗粒和胶束) 进行分类。一般而言,水性介质中纳米颗粒混悬液或囊泡分散液的制备包括三个程序:a) 纳米载体组装 (例如通过注射、薄膜水化或反相蒸发)、b) 纯化 (例如:色谱、透析或超滤) 和 c) 浓缩 (如超滤或蒸发)。

这份短篇综述举例介绍了近期关于纳米载体制备的一些文献。重点介绍了浓缩和纯化程序,该程序使用差别孔径 (相应的截留分子量 (MWCO)) 的Sartorius Vivaspin® 或Vivaflow® 设施通过超滤完成。Vivaspin® 系列产品的体积范围是从0.5 mL至20 mL,而Vivaflow® 系统则涵盖了从0.05升到5升的范围。因此,Sartorius能够处置的样本体积、膜原料和MWCO范围无与伦比,可满足差别预期用途的需求。这方面的挑战包括合成后的缓冲液更换、脱盐和清洗10,11、去除溶解的化合物12,13,14 或聚集物。15

纯化进程十分重要,通过纯化能够抵达等渗状态,以便在体内应用时幸免发生聚集或凝聚,还可去除毒性药物、配体或别的可能引起副作用的物质。浓缩程序的重要意义在于调节药物中活性成分的含量,以便抵达预期的治疗或诊断效果。

纯化时,通太过子排阻色谱 (SEC) 将游离物质 (起始原料) 与预期得到的纳米载体离别,这不可幸免地导致产物稀释,并且需要后续的浓缩程序。相比之下,透析过滤纯化时不会导致显著的稀释,但如果需要较高的纳米载体浓度,仍需要使用浓缩程序。两种离别方法均需要大批昂贵且耗时的手工操作。通过Vivaspin® 离心或者使用Vivaflow® 系统的蠕动泵进行超滤可战胜这一缺点。该技术成本较低,操作快速,人工操作极少。值得一提的是,纯化和浓缩程序可同时进行。16

纳米载体纯化后,通常需要测定载药量 (偶联或包囊效率)。偶联或包囊效率是描述和鉴定纳米载体的一个参考值。别的重要性质包括ζ电位和粒径分布,后者可通过光子相关光谱 (PCS)、高分辨率传递电子显微镜 (HRTEM) 成像或动态光散射 (DLS) 测定。在进行这些差别的鉴定前,需要胜利地对混悬液或分散液进行纯化和浓缩。

下表为您概括列出了使用超滤程序对各种纳米载体进行纯化和浓缩的文献。该表还可指导您使用多大的MWCO。

1汇总了使用Sartorius Vivaspin® 或Vivaflow® 进行纳米载体超滤的应用示例:

纳米载体:纳米颗粒、囊泡、胶束

通过 (HR)TEMDLS获得粒径分布,通过PCS或别的方法获得Z-平均值 (如有报道)

应用

来自金属、金属氧化物和功能化金属的纳米颗粒

带有含顺铂聚合物涂层的氧化铁纳米颗粒

SD:4.5 ± 0.9 nm (X-射线衍射分析法)

磁共振成像

功能化氧化铁纳米颗粒

SD:38和40 nm (DLS法)

干细胞基因治疗和追踪

金纳米颗粒

SD:0.8 – 10.4 nm (原子力显微镜法)

抗菌活性

蛋白包被的金纳米颗粒

SD:15和80 nm (TEM法)

药物输送

功能化金纳米颗粒

核心SD:2 nm (TEM法)

靶向成像工具和抗原输送

功能化钆纳米颗粒

 

Z-平均值:1.1 ± 0.6 nm和4 – 14 nm

诊断和治疗应用

功能化纳米晶体

 

SD:10 to 20 nm

量子点成像

来自聚合物、功能化聚合物和高分子囊泡的纳米颗粒

聚合物纳米颗粒

 

药物输送

凝胶多糖包被的聚合物纳米颗粒

Z-平均值:280 – 480 nm,具体取决于组成

巨噬细胞刺激活性和药物输送

多西紫杉醇-羧甲纤维素聚合物纳米颗粒

Z-平均值:118 ± 1.8 nm

抗癌功效研究

功能化高分子囊泡

Z-平均值:185 nm

外貌功能化研究

脂质纳米颗粒和脂质体

脂质体和胶束

Z-平均值:脂质体100 nm,胶束15 nm

缺血再贯注损伤

固态脂质纳米颗粒

Z-平均值:100 – 120 nm,具体取决于所用脂质

药物输送 (脑靶向)

细菌外膜囊泡

SD:124 nm (TRPS法)

可调电阻脉冲传感 (TRPS) 分析

细菌外膜囊泡

 

基础研究

细菌外膜囊泡

SD:95 nm

基础研究

细菌外膜囊泡

SD:50 – 150 nm (TEM法)

基础研究

脂质体

 

药物输送

脂质体

 

胶囊亲水性药物

(药物输送)

胶束

胶束

 

药物输送

基于聚合物的疏水性药物胶束

SD (DLS法):39 – 165 nm,具体取决于所用化合物

药物输送

蛋白纳米颗粒

蛋白纳米颗粒

SD:20 – 40 nm (DLS法)

药物载体研究

SD = 粒径分布

 

Sartorius超滤

设施

MWCO

超滤目的

参考

文献

Vivaspin® 20

100 kDa

纯化和浓缩程序

7

Vivaspin® 20

100 kDa

清洗程序

8

Vivaspin® 20

5 kDa

纯化程序

17

Vivaspin® 6

10 kDa

离别纳米颗粒 | 染料和清洗

18

Vivaspin®

10 kDa

纯化程序

19

Vivaspin®

5 kDa、10 kDa

纯化和浓缩

20, 21

Vivaspin®

300 kDa和

50 kDa

(计数前) 从初始原料中离别出量子点-抗体偶联物

9

Vivaspin®

30 kDa

纯化和浓缩

22

Vivaspin® 20

3 kDa

清洗

23

Vivaspin®

10 kDa

浓缩程序

24

Vivaspin® 20

10 kDa

浓缩程序

3

Vivaspin® 20

100 kDa

浓缩程序

25

Vivaflow® 50

100 kDa

纯化程序

26

Vivaflow® 200

100 kDa

缓冲液更换和浓缩程序

27

Vivaspin® 20和500

100 kDa

缓冲液更换和浓缩程序

28

Vivaflow® 200

100 kDa

缓冲液更换和浓缩程序

29

Vivaspin®

100 kDa

缓冲液更换和浓缩程序

30

Vivaspin®

100 kDa

外部缓冲液更换

2

Vivaflow® 50

100 kDa

去除游离药物

31

Vivaspin®

30 kDa

离别游离物质和浓缩程序

4

Vivaflow®

 

去除外貌活性剂

14

Vivaspin® 500

3 kDa

将游离药物与胶囊药物离别 (通事后续的紫外线-可见光分析进行药物结合定量)

32

 

参考文献

1.Strebhardt, K & Ullrich,A:

Paul Ehrlich's magic bullet concept: 100 years of progress8, 473- 480 (2008).

2.Jakoby,J.. Beuschlein, F., Mentz, S. Hantel,C. & Süss, R:

Liposomal doxorubicin for active targeting: Surface modification of the nanocarrier evaluated in vitro and in vivochallenges and prospects Oncotarget 6, (2015).

3.Klermund, L, Poschenrieder,S &t Castiglione, K:

Simple surface functionalization of polymersomes usingnon-antibacterial peptide anchors. J. Nanobiotechnology14, 48 (2016).

4.Mulder, W.J. M. et al..

Molecular imaging of macrophages in atherosclerotic plaques using bimodal PEG-micelles. 

Magn. Reson. Med. 58,11641170(2007).

5.Murthy.S. K:

Nanoparticles in modern medicine: state of the art and futurechallenges. 

Int. J. Nanomedicine2, 129-41 (2007).

6.Voigt, R. & Fahr, A:

Pharmazeutische Technologie für Studium und Beruf. Deutscher Apotheker Verlag.10th Edition 2010).

7.Unterweger, H. etal:

Development and characterization of magnetic iron oxidenanoparticles with a cisplatin-bearing polymer coatingfor targeted drug delivery. IntJ Nanomedicine93659- 3676 (2014).

8.Park,W.etal:

Multi-modal transfection agent based on monodispersemagnetic nanoparticles for stem cell gene deliveryand tracking. Biomaterials 35, 72397247 (2014).

9.Chalmers, N.I. etal:

Use of quantum dot luminescent probes to achieve singlecellresolution of human oral bacteria in biofilms. Appl. Environ.Microbiol. 73, 630- 636 (2007).

10.Hoffman, L W... Andersson, G. G., Sharma, A., Clarke,S.R & Voelcker,N. H.:

New insights into the structure of PAMAM dendrimer/goldnanoparticle nanocomposites. Langmuir 27, 6759- 6767(2011).

11.Rademacher, T. & Williams, P.:Nanoparticle -peptide compositions. (2014).

12.Allard, E. & Larpent, C:  24Core shell type dually fluorescent polymer nanoparticles forratiometric pH-sensing. J. Polym. Sei. Part A Polym. Chem.46,62066213 (2008).

13.Prach, M.. Stone,V. & Proudfoot,L:Zinc oxide nanoparticles and monocytes: Impact of size,charge and solubility on activation status. Toxicol. ApplPharmacol. 266, 19 -26 (2013).

14 Zhang,Y. etal:Therapeutic surfactant- stripped frozen micelles. Nat Commun, 11649 (2016).

15.Klasson,A. et al:Positive MRI contrast enhancement inTHP-1 cells withGd2O3 nanoparticles. Contrast Media Mol. lmaging3.1061112008).

16.Simonoska Crcarevska, M. et al:Definition of formulation design space, in vitro bioactivityand in vivo biodistribution for hydrophilic drug loaded PLGA/PEOPPO-PEO  nanoparticles using OFAT experiments.Eur.. J. Pharm. Sei. 49, 65- -80 (2013).

17.Boda,S.K etal.:Cytotoxicity of Ultrasmall Gold Nanoparticles on Planktonicand Biofilm Encapsulated GramPositive Staphylococci.Small 1, 31833193 (2015).

18. Schäffler, M.et al:Blood protein coating of gold nanoparticles as potential toolfor organ targeting. Biomaterials 35, 3455 3466 (2014).

19.Arosio,D. etal.:.Effective targeting of DC sign by a-fucosylamide functionalized gold nanoparticles. Bioconjug. Chem.25,2244-2251(2014)

20.Miladi,l etal.:Biodistribution of ultra small gadolinium-based nanoparticlesas theranostic agent: application to brain tumors. J. Biomater.Appl.28, 38594 (2013).

21.Faure,ACetal Control of the in vivo biodistribution of hybrid nanoparticleswith different poly(ethylene glycol) coatings. Small5,2565- 2575 (2009).

22.Benita, S., Debotton, N. & Goldstein, D.:

Nanoparticles for Targeted Delivery of Active Agent. (2008).

23.Tukulula, M. et al:

Curdlan-conjugated PLGA nanoparticles possess macrophagestimulant activity and drug delivery capabilities. Pharm. Res.32.27132726 (2015).

24.Ernsting. M. J., Tang, W. L, MacCallum,N W.&Li,S. D:

Preclinical pharmacokinetic, biodistribution and anticancerefficacy studies of a docetaxel-carboxymethycellunanoparticle in mouse mooels. Biomaterials 33,14451454 (2012).

25.Geelen,T., Paulis,L E., Coolen, B. F., Nicolay, K & Strijkers,G.J:

Passive targeting of lipid-based nanoparticles to mousecardiac ischemia-reperfusion injury. Contrast Media Mol.Imaging8, 117-126 (2013).

26.Neves,A. R., Queiroz,J.F. & Reis, S:

Brain-targeted delivery of resveratrol using solid lipidnanoparticles functionalized with apolipoproteinEJNanobiotechnology 14, 27 (2016).

27.BogomoIny.E. et al:

Analysis of bacteria derived outer membrane vesicles usingtunable resistive pulse sensing. Prog. Biomed. Opt. Imaging =Proc. SPIE 9338, 4-9 (2015)

28.Blenkiron,C. etal..Uropathogenic Escherichia coli releases extracellular vesiclesthat are associated with RNA. PLoS One 11, 116 (2016).

29.Twu,O.etal Trichomonas vaginalis Exosomes Deliver Cargo to Host Cellsand Mediate Host:Parasite Interactions.  PLoS Pathog.9,2224 (2013).

30.Tong.T. T.. Mörgelin, M.. Forsgren, A. & Riesbeck, K.:

Haemophilus influenzae Survival during Complement-Mediated Attacks Is Promoted by Moraxeila catarrhalis OuterMembrane Vesicles. J. Infect. Dis. 195, 16611670 (2007).

31.Prado, J. M. D.. Antoranz,J.R. C. Barroeta, M.Á.E..Barroeta, B. E. & Diaz, M.C.:Liposomal formulations. (2009).

32.Achilli,E. etal..Preparation of protein nanoparticle by dynamic aggregation

and ionizing-induced crosslinking. Colloids SurfacesA

Physicochem. Eng. Asp. 486, 161171 (2015).

来源:德国赛多利斯集团
联系电话:400 920 9889 / 800 820 9889
E-mail:leadscn@sartorius.com

分享到:QQ空间新浪微博腾讯微博人人网微信
网友议论 已有[0]人议论
用户名: 暗码: 匿名 快速注册 忘记暗码
议论只代替网友观点,不代替本站观点。 请输入验证码: 8795
Copyright(C) 1998-2019 生物器材网 电话:021-64166852;13621656896 E-mail:info@bio-equip.com
条评论