นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาวิธีการใหม่ในการปรับปรุงความเสถียรของโครงสร้างและการทำงานและการเก็บรักษาระยะยาวของอนุภาคไฮโดรเจลในระหว่างการแช่แข็ง -ฟรี ด้วยการใช้โพลีเอทิลีนไกลคอลนาโนไฟเบอร์ (PEG) พวกเขาเพิ่มการจัดเก็บระยะยาวและเปิดศักยภาพในการใช้งานในการใช้งานทางชีวภาพที่ใช้งานได้จริง
เผยแพร่เมื่อเร็ว ๆ นี้ใน เล็กการศึกษาของอนุภาคไฮโดรเจลที่มีความเสถียรโดยรวมถึง PEG nanofibers ป้องกันโครงสร้างที่มีรูพรุนจากการยุบและเปิดศักยภาพในการใช้งานจริง
สินเชื่อรูปภาพ: Dodor/Shutterstock.com อื่น ๆ
พื้นหลัง
microparticles ไฮโดรเจลนั้นใช้กันอย่างแพร่หลายในการเชื่อมโยงทางชีวภาพเนื่องจากความเข้ากันได้ทางชีวภาพความสะดวกในการใช้งานและศักยภาพของการเข้ารหัสข้อมูลสำหรับการตรวจจับมัลติเพล็กซ์
อย่างไรก็ตามโครงสร้างที่มีรูพรุนที่ละเอียดอ่อนของพวกเขามักจะเปลี่ยนรูปหรือยุบในระหว่างกระบวนการทำให้เสถียรเช่นการแช่แข็ง Lyophilization เป็นกระบวนการสำคัญของการทำให้วัสดุทางชีวภาพมีเสถียรภาพเช่นโปรตีนและเซลล์สำหรับการจัดเก็บระยะยาว
วิธีการอบแห้งแบบดั้งเดิม -ฟรีขึ้นอยู่กับ disaccharides เช่นทรีฮาโลสหรือซูโครสเพื่อรักษาเสถียรภาพ น่าเสียดายที่วิธีการรักษาเสถียรภาพเหล่านี้ไม่ได้ถูกออกแบบมาเพื่อรักษารูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนและอนุภาคไฮโดรเจลที่มีรหัสกราฟิกและการยุบโครงสร้างยังคงเกิดขึ้นได้
ความพยายามก่อนหน้านี้มุ่งเน้นไปที่การบำรุงรักษาสื่อสำหรับการจัดหายาเสพติดซึ่งรูปร่างการหยุดนั้นมีความสำคัญน้อยกว่า การใช้งานชีวภาพ -ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับโครงสร้างที่แม่นยำของ microparticles ไฮโดรเจลเหล่านี้และการขาดโซลูชั่นเป้าหมายเป็นความท้าทายที่สำคัญในสนาม
วิธีการบูรณาการของ Nanofibers PEG กับเมทริกซ์ไฮโดรเจลปกป้องเครือข่ายที่มีรูพรุนในระหว่างการแช่แข็งและช่วยในการรักษารูปร่างและการทำงานของอนุภาคแสดงให้เห็นว่ามีแนวโน้มว่าจะช่วยให้การใช้งานในแอปพลิเคชันไบโอ
การศึกษาในปัจจุบัน
ในการศึกษานักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาวิธีการสังเคราะห์และการจำแนกลักษณะของ micropartages PEG Hydrogel เสริมสร้างความเสถียรของวัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพ พวกเขาตั้งสมมติฐานว่าการใช้ PEG เป็น nanofiller ที่ยกเว้นปริมาตรจะทำให้รูปร่างและความพรุนของอนุภาคขนาดเล็ก
microparticles ไฮโดรเจลถูกสังเคราะห์โดยใช้ micromolds PDMS และเทคนิคการพิมพ์หิน micromold ที่ได้รับการบำรุงเพื่อให้แน่ใจว่ามีขนาดและการเข้ารหัสที่สม่ำเสมอ โมเลกุล PEG ที่มีน้ำหนักโมเลกุล 8000 Da ถูกแจกจ่ายไปยังโครงสร้างไฮโดรเจลก่อนที่จะแช่แข็ง
นักวิทยาศาสตร์ใช้การแพร่กระจายตามฟลูออเรสเซนต์เพื่อยืนยันว่าการเจาะโมเลกุล PEG ประสบความสำเร็จโดยสังเกตการแทรกซึมอย่างรวดเร็วในไม่กี่วินาที
เพื่อลดความเครียดทางกายภาพในระหว่างการแช่แข็ง -ฟรีพวกเขาจัดการขั้นตอนของการแช่แข็งและการระเหิดอย่างระมัดระวังเพื่อลดความเครียดทางกายภาพ
เครื่องมือวิเคราะห์รวมถึงกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน (SEM) เพื่อประเมินสัณฐานวิทยาการวิเคราะห์ภาพจากการเรียนรู้อย่างลึกซึ้งเพื่อประเมินความถูกต้องของการถอดรหัสและการทดสอบภูมิคุ้มกันเพื่อทดสอบประสิทธิภาพการทำงาน การทดสอบอายุความร้อนระยะยาวยังใช้สำหรับการจำลองการจัดเก็บเพิ่มเติม
ผลลัพธ์และการอภิปราย
การวิเคราะห์ microparticles PEG hydrogel ที่ผ่านการรักษาแสดงให้เห็นว่าการใช้ PEG เป็น nanofiber ช่วยปรับปรุงความสมบูรณ์ของโครงสร้างของ microparticle ไฮโดรเจลอย่างมีนัยสำคัญในระหว่างการแช่แข็ง -ฟรี
ภาพ SEM แสดงให้เห็นว่าโมเลกุลยังคงรูปร่างดั้งเดิมของพวกเขาโดยตรงกับการควบคุมที่ไม่เป็นเซลล์ อย่างไรก็ตามโมเลกุลที่ไม่มี PEG ประสบกับความผิดปกติและการล่มสลายที่มองเห็นได้
การวิเคราะห์ภาพกำหนดปริมาณผลลัพธ์เหล่านี้: อนุภาคที่ได้รับการบำบัด PEG ได้รับความแม่นยำมากกว่า 95 % ในการถอดรหัสในขณะที่ความแม่นยำของการถอดรหัสอนุภาคที่ไม่หยุดชะงักลดลงมากถึง 42 %
พวกเขาพบว่าการเตรียมที่ดีที่สุดคือ 10 % PEG 8000 DA ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่ามีความเสถียรที่มีประสิทธิภาพโดยไม่ต้องแนะนำความหนืดมากเกินไป
การทดสอบการแพร่กระจายของฟลูออเรสเซนต์ทำให้สมมติฐานของฟิลเลอร์เสริมสร้างความเข้มแข็งโดยยืนยันการแพร่กระจายอย่างรวดเร็วของ PEG ในรูขุมขนไฮโดรเจล
อ่าวภูมิคุ้มกันได้แสดงให้เห็นว่าอนุภาคที่ใช้งานได้ยังคงรักษาฤทธิ์ทางชีวภาพของพวกเขาหลังจากการแช่แข็งและความชุ่มชื้นและความชุ่มชื้นโดยมีสัญญาณการตรวจจับคล้ายกับตัวอย่างสด
สิ่งสำคัญที่สุดคือคุณสมบัติการทำงานของ hydrogel microparticles ที่ได้รับการรักษา PEG ยังคงมีเสถียรภาพหลังจากหกเดือนของการจัดเก็บซึ่งพิสูจน์ความแข็งแกร่งของวิธีการ
การค้นพบเหล่านี้เป็นวิธีการที่เชื่อถือได้ในการรักษาความมั่นคงทางชีวภาพ -อนุภาคขนาดเล็กสำหรับการใช้งานในแอพพลิเคชั่นจริงที่ต้องการการจัดเก็บและการขนส่งระยะยาว
ดาวน์โหลดสำเนา PDF ทันที!
แอปพลิเคชัน
การศึกษาครั้งนี้นำเสนอกลยุทธ์ที่ไม่มีการแปลที่มีประสิทธิภาพโดยใช้ PEG nanofibers เพื่อรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างและการทำงานของ microparticles ไฮโดรเจลที่เข้ารหัสด้วยกราฟิก
ด้วยการใช้ปริมาตรที่มีรูพรุนของไฮโดรเจล PEG จะช่วยป้องกันการเสียรูปในระหว่างการแช่แข็งนำไปสู่อนุภาคที่มีรูปร่างที่เก็บรักษาไว้ความแม่นยำที่แม่นยำสูงและกิจกรรมทางชีวภาพระยะยาว
วิธีการนี้เกี่ยวข้องกับความท้าทายที่สำคัญในการใช้ไบโอเซนเซอร์บนพื้นฐานของไฮโดรเจลในการตั้งค่าต่าง ๆ รวมถึงการวินิจฉัยการตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อมและการใช้งานทางคลินิก
การวิจัยในอนาคตอาจรวมถึงการปรับปรุงสูตร PEG เพิ่มเติมและขยายวิธีการไปยังอนุภาคขนาดเล็กอื่น ๆ
การอ้างอิงของวารสาร
จางว. และอื่น ๆ (2025) Nanofiller ของ polyethylene glycol สำหรับการแช่แข็งที่เป็นของแข็ง -free -free -free microparticles ไฮโดรเจลที่เข้ารหัสแบบกราฟิก เล็ก 2503007) ดอย: 10.1002/smll.202503007