Name: Synthese, Hämoglobinkapselung und biorthogonale PEGylation in hierarchisch porösen UiO-66-Nanopartikeln für Anwendungen zur Sauerstoffabgabe (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2026-05-08T13:10:00.000+00:00
Duration: 9 min 24 s
Description: Erfahren Sie die Synthese hierarchisch poröser UiO-66-Nanopartikel zur Hämoglobinkapselung und biorthogonalen PEGylation. Dieses Protokoll ermöglicht stabile, skalierbare Sauerstoffträger für biomedizinische Anwendungen.

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<table><tbody><tr><td>2-Amino-1,4-Benzoldicarbonsäure&nbsp;</td><td>Merck Life Science A/S (S&oslash; borg, DK)</td><td>381071-25G</td><td></td></tr><tr><td>4-(2-Hydroxyethyl)piperazin-1-Ethanesulfonsäure</td><td>Merck Life Science A/S (S&oslash; borg, DK)</td><td>H3375-100G</td><td></td></tr><tr><td>Aceton (99 %)</td><td>VWR International (S&oslash; borg, DK)</td><td>23J244030</td><td></td></tr><tr><td>Bicinconinsäure-Protein-Assay&nbsp;</td><td>Thermo Fisher Scientific (Roskilde, DK)</td><td>23235</td><td></td></tr><tr><td>Rinderblut&nbsp;</td><td>SSI Diagnostica A/S (Hiller&oslash; d, DK)</td><td>77667</td><td></td></tr><tr><td>Zentrifugenröhre</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Zentrifuger&nbsp;</td><td>Thermo Fisher Scientific Inc (Massachusetts, USA)</td><td>75009903</td><td>Megafuge ST Plus Serie&nbsp;</td></tr><tr><td>Deuteriumoxid</td><td>Merck Life Science A/S (S&oslash; borg, DK)</td><td>151882</td><td></td></tr><tr><td>Dibenzocyclooctyn-Polyethylenglykol</td><td>BroadPharm</td><td>BP-23949</td><td></td></tr><tr><td>Dodekansäure &nbsp;</td><td>Merck Life Science A/S (S&oslash; borg, DK)</td><td>L556-1KG</td><td></td></tr><tr><td>Dulbecco' s modifizierte Adler' s medium&minus; hoher Glukose&NBSP;</td><td>Merck Life Science A/S (S&oslash; borg, DK)</td><td>11965092</td><td></td></tr><tr><td>Ethanol (100 %)</td><td>VWR International (S&oslash; borg, DK)</td><td>24L044013</td><td></td></tr><tr><td>Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie &nbsp;</td><td>Bruker (Billerica, USA)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Hämatoxanalysator&nbsp;</td><td>TSC Scientific Crp (PA, USA)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Humanes zitratetes Plasma</td><td>TebuBio</td><td>SER-PLP25</td><td></td></tr><tr><td>Salzsäure (37 %)</td><td>Merck Life Science A/S (S&oslash; borg, DK)</td><td>320331-500ML</td><td></td></tr><tr><td>ImageJ-Software</td><td>National Institutes of Health (USA)</td><td></td><td>Version 1.47t</td></tr><tr><td>Lacey-Carbon-Cu-Gitter (300 Mesh)</td><td>Agar Scientific Ltd. (Stansted Essex, Großbritannien)</td><td>AGS166-3H</td><td></td></tr><tr><td>Magnetischer Rührer</td><td>IKA-Werke GmbH & Kompanie KG (,DE)</td><td>Ident. Nein: 0010011496</td><td></td></tr><tr><td>MestReNova sofeware</td><td>Mestrelab Forschung (Spanien)</td><td></td><td>Version 12</td></tr><tr><td>Micromeritics Tristar-Oberflächenanalysator</td><td>Thermo Fisher Scientific Inc.</td><td>ASAP 2020 Plus</td><td></td></tr><tr><td>Mini-Zentrifuge</td><td>Eppendorf Nordic (H&oslash; rsholm, DK)</td><td>Katalognummer & nbsp; 5452000010</td><td></td></tr><tr><td>Mausserum</td><td>Innovative Forschung (Novi, MI, USA)</td><td>IGMSCD1SER10ML</td><td></td></tr><tr><td>Muffle Furnace&nbsp;</td><td>Nabertherm GmbH (Bremen, DE)</td><td>Schalldämpferofen LE 6/11</td><td></td></tr><tr><td>N,N&prim;-Dimethylformamid (99,9 %)</td><td>VWR International (S&oslash; borg, DK)</td><td>250131a008</td><td></td></tr><tr><td>Nanodrop 2000c-Geräte&nbsp;</td><td>Thermo Fisher</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kernresonanz&nbsp;</td><td>Bruker (Billerica, USA)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>O2 meter&nbsp;</td><td>PreSens (Regensburg, Deutschland)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Origin 2022 Software</td><td>OriginLab Corporation (MA, USA)</td><td></td><td>Version 2022&nbsp;</td></tr><tr><td>Sauerstoffsensor</td><td>PreSens (Regensburg, DE)</td><td>OXY-1 ST-Spur</td><td></td></tr><tr><td>Phosphatgepufferte Kochsalzlösung &nbsp;</td><td>Merck Life Science A/S (S&oslash; borg, DK)</td><td>P4417-50TAB</td><td></td></tr><tr><td>Plattenleser</td><td>Tecan Group Ltd.&nbsp; (M&auml; nnedorf, CH)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kaliumhexacyanoferrat</td><td>Merck Life Science A/S (S&oslash; borg, DK)</td><td>60299-100G</td><td></td></tr><tr><td>Kaliumhydroxid</td><td>Merck Life Science A/S (S&oslash; borg, DK)</td><td>221473-500G</td><td></td></tr><tr><td>Pulver-Röntgenbeugung&nbsp;</td><td>Malvern Panalytical Ltd., (Malvern, Großbritannien)</td><td></td><td>Modell: Malvern Panalytical Aeris Research 600W XRD für Pulvermessungen (veröffentlicht 2020)</td></tr><tr><td>Rundboden-Druckbehälter &nbsp;</td><td>Merck Life Science A/S (S&oslash; borg, DK)</td><td>SYNP170004-1EA</td><td></td></tr><tr><td>Rasterelektronenmikroskopie&nbsp;</td><td>FEI-Kompanie (Hillsboro, USA)</td><td>Dual Beam FEI Helios Nanolab 600</td><td></td></tr><tr><td>natriumclorid&nbsp;</td><td>Merck Life Science A/S (S&oslash; borg, DK)</td><td>71376</td><td></td></tr><tr><td>Natriumdithionit&nbsp;</td><td>Merck Life Science A/S (S&oslash; borg, DK)</td><td>71699-250G</td><td></td></tr><tr><td>Natriumdodecylsulfat&nbsp;</td><td>Merck Life Science A/S (S&oslash; borg, DK)</td><td>L4509-100G</td><td></td></tr><tr><td>Synthware & Handel; Rundboden-Druckbehälter</td><td>Merck Life Science A/S (S&oslash; borg, DK)</td><td>SYNP170003</td><td></td></tr><tr><td>Tert-Butylnitrit&nbsp;</td><td>Merck Life Science A/S (S&oslash; borg, DK)</td><td>20370-100ml-F</td><td></td></tr><tr><td>Tetrahydrofuran (99,7 %)</td><td>VWR International (S&oslash; borg, DK)</td><td>201022A004</td><td></td></tr><tr><td>Thermoshaker</td><td>Grant Instruments (Cambridge) Ltd (Großbritannien)</td><td>PHMT-PSC18 (01012015020119)</td><td></td></tr><tr><td>Transmissionselektronenmikroskopie&nbsp;</td><td>FEI-Kompanie (Hillsboro, USA)</td><td>FEI Tecnai T20</td><td></td></tr><tr><td>Trimethylsilylazid&nbsp;</td><td>Merck Life Science A/S (S&oslash; borg, DK)</td><td>155071-10G</td><td></td></tr><tr><td>TSC HEMOX DAQ System</td><td>TSC Scientific Crp (PA, USA)</td><td></td><td>Hemox Analyzer Software&nbsp;</td></tr><tr><td>Ultrosound Sonicator&nbsp;</td><td>Branson Ultrasonics Corporation (Danbury, USA)</td><td>SKU: 2410240003</td><td></td></tr><tr><td>UV-Vis-Spektrophotometer&nbsp;</td><td>Shimadzu (Kyoto, JP)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Vakuumofen&nbsp;</td><td>Thermo Fisher Scientific Inc (Massachusetts, USA)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Zetasizer Nano ZS</td><td>Malvern Panalytical Ltd., (Malvern, Großbritannien)</td><td>Seriennummer. MAL1188530</td><td></td></tr><tr><td>Zirkonium(IV)chlorid</td><td>Merck Life Science A/S (S&oslash; borg, DK)</td><td>357405-100G</td><td></td></tr></tbody></table>

synthese, hämoglobinkapselung und biorthogonale pegylation in hierarchisch porösen uio-66-nanopartikeln für anwendungen zur sauerstoffabgabe

Synthesis, Hemoglobin Encapsulation and Biorthogonal PEGylation in Hierarchically Porous UiO-66 Nanoparticles for Oxygen Delivery Applications

Synthese, Hämoglobinkapselung und biorthogonale PEGylation in hierarchisch porösen UiO-66-Nanopartikeln für Anwendungen zur Sauerstoffabgabe

Hemoglobin-based oxygen carriers (HBOCs) are an important platform for oxygen delivery to mitigate hypoxia in several biomedical contexts. However, free ...

Ziel dieser Forschung ist es, stabile metall-organische Rahmenwerke zu definieren, MOF-basierte Nanopartikel für die Hämoglobinkapselung und Sauerstoffabgabe. Die hierarchische poröse Morph kann die Begrenzung der Postgröße für die Hämoglobinkapselung überwinden, und die Oberflächenpopulation kann die Partikelstabilität in physiologischen Umgebungen verbessern. Zunächst sollten Sie 50 Milligramm hierarchisch poröser UIO 66 präzise wiegen, die Nanopartikel in einen 25-Milliliter-Rundbodenkolben einführen.Gib 10 Milliliter Tetrahydrofuran in die Flasche. Anschließend ultrasonicieren Sie die Mischung fünf Minuten lang, um die Partikel vollständig zu verteilen und so eine gleichmäßige, undurchsichtige Suspension zu erzeugen. Stellen Sie den runden Boden in ein Eiswasserbad auf einem magnetischen Rührer, der auf 400 U/min eingestellt ist.Mit einer Glasspritze geben Sie 0,4 Milliliter Tert-Butylnitrit tropfweise über fünf Minuten hinweg ein, während die Temperatur unter fünf Grad Celsius bleibt. Fügen Sie unter denselben kalten Bedingungen sofort 0,35 Milliliter Trimethyl SL-Azid tropfweise hinzu. Ein leichtes Spritzen kann auftreten, was auf einen Nitrosationsfortschritt hinweist.Dann wickle das Eiswasserbad in Alufolie, um die Reaktion vor Licht zu schützen. Rühren Sie die Reaktionsmischung über Nacht im Eiswasserbad weiter um. Am nächsten Tag waschen und trocknen Sie das Produkt wie gezeigt.Anschließend verwenden Sie FTIR-Spektroskopie, um die chemische Umwandlung zu überprüfen. Übertrage fünf Milligramm hierarchisch poröser UIO-66-Azid-Nanopartikel in ein zwei-Milliliter-Zentrifugenrohr. Gib 0,5 Milliliter HEPES-Puffer hinzu und sonikiere für zwei bis fünf Minuten.Fügen Sie 0,5 Milliliter HEPES-Puffer mit 20 Milligramm pro Milliliter Hämoglobin hinzu und wenden Sie das Rohr mehrmals vorsichtig um, um die Nanopartikel vollständig zu verteilen. Nun setze das Rohr auf einen Thermoshaker und inkubiere bei Raumtemperatur mit einem Schütteln von 1.000 U/min für zwei Stunden. Nach der Inkubation wird das Röhrchen bei 13.500 G für fünf Minuten bei Raumtemperatur zentrifugiert, um das hierarchisch poröse Hämoglobin-geladene UIO-66-Azid-Nanopartikel zu pelletieren.Dann sammeln Sie vorsichtig das Supernatant zur Quantifizierung des nicht gefangenen Hämoglobins. Waschen Sie das Pellet vorsichtig dreimal mit einem Milliliter ultrareines Wasser, indem Sie es auf und ab pipetten, um das lose aufgenommene Hämoglobin zu entfernen. Dann sammeln Sie sorgfältig das Supernatant jeder Wäsche zur Quantifizierung des eingeschlossenen Hämoglobins.Das endgültige Pellet wird in 0,5 Millilitern ultrareines Wasser aufgehängt und vor der Charakterisierung im Kühlschrank gelagert. Verwenden Sie den Natriumlorbeer-Sulfat-Hämoglobin-Test, um das eingeschlossene Hämoglobin in den gesammelten Supernatanten zu bestimmen. Pipettieren Sie 10 Mikroliter jedes Überlagerungsmittels in eine 96-Brunnen-Mikroplatte.Gib 100 Mikroliter Natriumlorbeersulfat-Reagenz hinzu und brüte fünf Minuten lang bei Raumtemperatur im Dunkeln. Mit einem ultravioletten sichtbaren Spektrophotometer wird die Absorption bei 412 Nanometern gemessen. Anschließend bereiten Sie eine serielle Verdünnung des Hämoglobinbestands im HEPES-Puffer vor, um eine Standardkurve zu erzeugen.Übertragen Sie die vorbereiteten Verdünnungen in die vorbereitete 96-Bohrlochplatte, um eine Standardkurve zur Umwandlung von Absorptionswerten in Hämoglobinkonzentrationen zu erzeugen. Übertragen Sie 10 Milligramm des hierarchisch porösen Hämoglobin-Hämoglobin-Azid-Nanopartikels UIO 66 in ein zwei-Milliliter-Zentrifugenröhrchen, das 0,5 Milliliter ultrareines Wasser und Sonikat enthält, für zwei bis fünf Minuten. Fügen Sie 20 Milligramm Dibenzocyclooctan hinzu, das mit Polyethylenglykol modifiziert wird, um ein äquimolares Verhältnis von Polyethylenglykol zu Nanopartikeln zu erreichen.Vortexen Sie das Rohr, bis das Gemisch homogenisiert ist. Setzen Sie das Rohr auf einen Thermoshaker und inkubieren Sie bei Raumtemperatur, wobei Sie eine Stunde lang bei 1.000 U/min geschüttelt werden. Dann wird das Röhrchen in einen Kühlschrank gebracht, der bei vier Grad Celsius gehalten wird, um über Nacht zu reagieren.Zentrifugieren Sie das Rohr bei 12.000 G für fünf Minuten bei Raumtemperatur, um die Polyethylenglykol-modifizierten, hämoglobingeladenen, hierarchisch porösen UIO-66-Nanopartikel zu pelletieren. Dann entsorge das Überdachungsmittel, das nicht reaktives Polyethylenglykol enthält. Waschen Sie das Pellet dreimal mit zwei Millilitern ultrareinem Wasser, indem Sie auf und ab pipettieren und unter denselben Bedingungen wie zuvor gezeigt zentrifugieren.Suspendieren Sie die gereinigten, pegylierten Hämoglobin-geladenen, hierarchisch porösen UIO-66-Polyethylenglykol-Nanopartikel in zwei Millilitern ultrareinem Wasser. Lagern Sie die Federung bei vier Grad Celsius. Das entstehende Kolloid erscheint homogen und leicht opalisierend, was auf eine gute Dispersionsstabilität hinweist.Dann bestätigen Sie die erfolgreiche Pegyllierung durch dynamische Lichtstreuung, oder DLS. Oberflächenaminogruppen wurden erfolgreich in Azide umgewandelt. Dies wurde durch das Auftreten eines charakteristischen asymmetrischen Azid-Dehnungsbandes bei 2.122 inversen Zentimetern im FTIR-Spektrum hierarchisch poröser UIO-66-Azid-Nanopartikel demonstriert.Dieses Band fehlte bei hierarchisch porösen UIO-66-Amin-Nanopartikeln. Die Hämoglobinkapselung wurde visuell durch einen deutlichen Farbwechsel von Gelb zu Rot angezeigt. Die Stickstoffaufnahme nahm nach der Hämoglobinbelastung ab, was auf die Besetzung der Mesopore durch Hämoglobinmoleküle hinweist.Das Zeta-Potenzial der hierarchisch porösen UIO-66-Azid-Nanopartikel sank nach der Hämoglobin-Einkapselung von 42,9 Millivolt auf 20,4 Millivolt. Die erfolgreiche Polyethylenglykol-Konjugation wurde durch das Verschwinden der Dehnungsvibration der Azide bei 2.122 inversen Zentimetern und das Auftreten von Polyethylenglykol-assoziierten Signalen im FTIR-Spektrum bestätigt. Die DLS-Analyse zeigte einen Anstieg des hydrodynamischen Durchmessers von etwa 114,9 auf 140,8 Nanometer nach der Pegylierung, wobei ein niedriger PDI beibehalten wurde.Dieses Partikel ermöglicht die Synthese hierarchisch poröser Morph-Nanopartikels, Hämoglobinkapselung, Oberflächenpekulation und Bewertung der Sauerstofffreisetzungsfunktion. Mit diesem Protokoll können zusätzliche physikalisch-chemische Charakterisierungen und funktionelle Untersuchungen durchgeführt werden, einschließlich der Analyse der Sauerstofffreisetzung in vitro und der Biokompatibilität von Nanopartikeln. Zukünftige Studien können sich darauf konzentrieren, die Funktionalität des Hämoglobins länger zu erhalten, etwa durch die Einbindung von Komponenten, um einen substanziellen Abbau zu verhindern.

synthesis-hemoglobin-encapsulation-biorthogonal-pegylation

Research

Forschung

JoVE Journal

Bioengineering

Biotechnik

Wir präsentieren Prinzipien der Sauerstoff-Messungen durch Phosphoreszenz Abschrecken und Überprüfung Gestaltung der Porphyrin-basierte dendritische Nanosensoren für Sauerstoff Bildgebung in biologischen Systemen.

Synthese und Kalibrierung von Phosphorescent Nanoprobes für Oxygen Imaging in Biological Systems

Dieses Verfahren beschreibt , wie Cytochrom c zu kapseln (cyt. C) in Kieselsäure (SiO 2) Sol-Gele, Verfahren diese Gele bioaerogels zu bilden, und diese bioaerogels verwenden , um schnell Stickstoffmonoxid (NO) durch eine Gasphasenreaktion zu erkennen. Diese Art von Protokoll kann bei der zukünftigen Entwicklung von Biosensoren oder andere bioanalytische Geräte unterstützen.

Einkapseln Cytochrome<em&gt; c</em&gt; In Silica Aerogel-Nanoarchitekturen ohne Metallnanopartikel unter Beibehaltung der Gasphase Bioaktivität

Metall-organischen Frameworks sind wirksam bei der Gasspeicherung und heterogene Katalyse, aber typische Synthese Methoden Ergebnis in loser Puder, die schwer in intelligente Materialien zu integrieren sind. Wir zeigen eine Methode der ersten Beschichtung Stoffe mit ALD Metalloxiden, wodurch winkeltreue Filme von MOF auf den Stoffen während der Solvothermal-Synthese.

Solvothermal Synthese von MIL-96 und UiO-66-NH2 auf atomarer Ebene hinterlegt Metall-Oxid-Beschichtungen auf Fasermatten

Hier präsentieren wir Ihnen ein Protokoll zu entwerfen und fabrizieren nanostrukturierten poröse Silizium (PSi) Filme als abbaubare Träger für den Nervenwachstumsfaktor (NGF). Neuronale Differenzierung und Auswuchs der PC12 Zellen und Mäusen Dorsal Root Ganglion (DRG) Neuronen sind bei der Behandlung mit der NGF geladen PSi Träger gekennzeichnet.

Gestaltung von porösem Silizium Filme als Träger von Nerve Growth Factor

Wir zeigen die Synthese von Fusogenic poröses Silizium-Nanopartikeln für effektive in vitro und in vivo Oligonukleotid-Lieferung. Poröses Silizium-Nanopartikeln sind beladen mit SiRNA den Kern bilden die durch Fusogenic Lipide durch Extrusion die Shell zu bilden beschichtet ist. Targeting glyko-Funktionalisierung und Partikelcharakterisierung sind im Preis inbegriffen.

Synthese, Funktionalisierung und Charakterisierung von Fusogenic poröses Silizium-Nanopartikeln für Oligonukleotid-Lieferung

Das Protokoll beschreibt die Hochdurchsatz-Sphäroiderzeugung für Bioprinting unter Verwendung der multiparametrischen Analyse ihrer Oxygenierung und ihres Zelltods auf einem Standardfluoreszenzmikroskop. Dieser Ansatz kann angewendet werden, um die Lebensfähigkeit der Sphäroide zu kontrollieren und eine Standardisierung durchzuführen, die für die Modellierung von 3D-Gewebe, Tumormikroumgebung und erfolgreicher (Mikro-) Gewebebiofabrikation wichtig ist.

Erschwingliche Sauerstoffmikroskopie-unterstützte Biofabrikation von mehrzelligen Sphäroiden

Das vorliegende Protokoll beschreibt die Herstellung von hochoffenen porösen Mikrosphären (HOPMs) auf Basis von Poly(Milchsäure-Co-Glykolsäure) mittels der auf einer Einzelemulsionsformulierung basierenden einfachen mikrofluidischen Technologie. Diese Mikrosphären haben potenzielle Anwendungen im Tissue Engineering und im Arzneimittelscreening.

Herstellung hochoffenporiger Mikrokugeln (HOPMs) mittels mikrofluidischer Technologie

Nanoporöses Gold mit einer hierarchischen und bimodalen Porengrößenverteilung kann durch die Kombination von elektrochemischer und chemischer Delegierung hergestellt werden. Die Zusammensetzung der Legierung kann im Verlauf des Delegierungsprozesses durch eine EDS-REM-Untersuchung überwacht werden. Die Beladungskapazität des Materials kann bestimmt werden, indem die Proteinadsorption auf dem Material untersucht wird.

Vielseitige Technik zur Herstellung eines hierarchischen Designs aus nanoporösem Gold

Der postsynthetische Ligandenaustausch (PSE) ist ein vielseitiges und leistungsfähiges Werkzeug für den Einbau funktioneller Gruppen in metallorganische Gerüstverbindungen (MOFs). Durch die Exposition von MOFs gegenüber Lösungen, die Triazol- und Tetrazol-funktionalisierte Liganden enthalten, können diese heterozyklischen Einheiten durch PSE-Prozesse in Zr-MOFs eingebaut werden.

Synthese von Triazol- und Tetrazol-funktionalisierten Zr-basierten metallorganischen Gerüstverbindungen durch postsynthetischen Ligandenaustausch

In diesem Artikel stellen wir die Herstellung von MOF-Gelatine-Hydrogelen vor, die von den thermoreversiblen Eigenschaften der Gelatine profitieren, die mit ihrer Phasentrennung durch Koacervation verbunden sind. Diese Hydrogel-Verbundstoffe weisen eine hohe MOF-Belastung, große Porosität und eine gute räumliche Verteilung von MOF-Partikeln innerhalb der Gelatinematrix auf.

Herstellung von metall-organischen Gelatine-Hydrogelen durch Koacervation

Erfahren Sie die Synthese hierarchisch poröser UiO-66-Nanopartikel zur Hämoglobinkapselung und biorthogonalen PEGylation. Dieses Protokoll ermöglicht stabile, skalierbare Sauerstoffträger für biomedizinische Anwendungen.

Synthese, Hämoglobinkapselung und biorthogonale PEGylation in hierarchisch porösen UiO-66-Nanopartikeln für Anwendungen zur Sauerstoffabgabe (Video) | JoVE Journal

Synthese, Hämoglobinkapselung und biorthogonale PEGylation in hierarchisch porösen UiO-66-Nanopartikeln für Anwendungen zur Sauerstoffabgabe

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