Versatile Preparation of Silica Nanocapsules for Biomedical Applications
Creators
- 1. Max Planck Institute for Polymer Research
- 2. Universidad Nacional de Córdoba
- 3. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 4. Johannes Gutenberg University Mainz
- 5. Vidyasirimedhi Institute of Science and Technology
Description
Abstract Core–shell nanocapsules are receiving increasing interest for drug delivery applications. Silica nanocapsules have been the focus of intensive studies due to their biocompatibility, versatile silica chemistry, and tunable porosity. However, a versatile one‐step preparation of silica nanocapsules with well‐defined core–shell structure, tunable size, flexible interior loading, and tailored shell composition, permeability, and surface functionalization for site‐specific drug release and therapeutic tracking remains a challenge. Herein, an interfacially confined sol–gel process in miniemulsion for the one‐step versatile preparation of functional silica nanocapsules is developed. Uniform nanocapsules with diameters from 60 to 400 nm are obtained and a large variety of hydrophobic liquids are encapsulated in the core. When solvents with low boiling point are loaded, subsequent solvent evaporation converts the initially hydrophobic cavity into an aqueous environment. Stimuli‐responsive permeability of nanocapsules is programmed by introducing disulfide or tetrasulfide bonds in the shell. Selective and sustained release of dexamethasone in response to glutathione tripeptide for over 10 d is achieved. Fluorescence labeling of the silica shell and magnetic loading in the internal cavity enable therapeutic tracking of nanocapsules by fluorescence and electron microscopies. Thus, silica nanocapsules represent a promising theranostic nanoplatform for targeted drug delivery applications.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
تحظى كبسولات النانو الأساسية باهتمام متزايد لتطبيقات توصيل الأدوية. كانت كبسولات السيليكا النانوية محور الدراسات المكثفة بسبب توافقها الحيوي، وكيمياء السيليكا متعددة الاستخدامات، والمسامية القابلة للضبط. ومع ذلك، فإن التحضير متعدد الاستخدامات المكون من خطوة واحدة من كبسولات السيليكا النانوية مع بنية قشرة أساسية محددة جيدًا، وحجم قابل للضبط، وتحميل داخلي مرن، وتكوين قشرة مخصص، ونفاذية، ووظائف سطحية لإطلاق الأدوية الخاصة بالموقع والتتبع العلاجي لا يزال يمثل تحديًا. هنا، يتم تطوير عملية هلام محصور بالوجه في مستحلب صغير للتحضير متعدد الاستخدامات من خطوة واحدة من كبسولات السيليكا الوظيفية النانوية. يتم الحصول على كبسولات نانوية موحدة بأقطار من 60 إلى 400 نانومتر ويتم تغليف مجموعة كبيرة ومتنوعة من السوائل غير الآلفة للماء في القلب. عند تحميل المذيبات ذات نقطة الغليان المنخفضة، يحول تبخر المذيب اللاحق التجويف غير الآلف للماء في البداية إلى بيئة مائية. تتم برمجة نفاذية المحفزات المستجيبة للكبسولات النانوية عن طريق إدخال روابط ثنائي الكبريتيد أو رباعي الكبريتيد في الغلاف. يتم تحقيق إطلاق انتقائي ومستدام للديكساميثازون استجابة لثلاثي ببتيد الجلوتاثيون لأكثر من 10 أيام. يتيح وضع ملصقات الفلورة على غلاف السيليكا والتحميل المغناطيسي في التجويف الداخلي التتبع العلاجي للكبسولات النانوية عن طريق الفلورة والمجهر الإلكتروني. وبالتالي، تمثل كبسولات السيليكا النانوية منصة نانوية ثيرانية واعدة لتطبيقات توصيل الأدوية المستهدفة.Translated Description (French)
Résumé Les nanocapsules noyau-coquille suscitent un intérêt croissant pour les applications d'administration de médicaments. Les nanocapsules de silice ont fait l'objet d'études intensives en raison de leur biocompatibilité, de leur chimie de la silice polyvalente et de leur porosité réglable. Cependant, une préparation polyvalente en une étape de nanocapsules de silice avec une structure noyau-coquille bien définie, une taille réglable, une charge intérieure flexible et une composition de coquille, une perméabilité et une fonctionnalisation de surface sur mesure pour la libération de médicaments spécifiques au site et le suivi thérapeutique reste un défi. Ici, un procédé sol–gel à confinement interfacial en mini-émulsion pour la préparation polyvalente en une étape de nanocapsules de silice fonctionnelles est développé. Des nanocapsules uniformes avec des diamètres de 60 à 400 nm sont obtenues et une grande variété de liquides hydrophobes sont encapsulés dans le noyau. Lorsque des solvants à bas point d'ébullition sont chargés, l'évaporation ultérieure du solvant convertit la cavité initialement hydrophobe en un environnement aqueux. La perméabilité sensible aux stimuli des nanocapsules est programmée en introduisant des liaisons disulfure ou tétrasulfure dans l'enveloppe. La libération sélective et prolongée de dexaméthasone en réponse au tripeptide de glutathion pendant plus de 10 jours est obtenue. Le marquage par fluorescence de la coquille de silice et la charge magnétique dans la cavité interne permettent le suivi thérapeutique des nanocapsules par fluorescence et microscopie électronique. Ainsi, les nanocapsules de silice représentent une nanoplateforme théranostique prometteuse pour des applications ciblées d'administration de médicaments.Translated Description (Spanish)
Resumen Las nanocápsulas Core-shell están recibiendo un interés creciente para las aplicaciones de administración de fármacos. Las nanocápsulas de sílice han sido el foco de estudios intensivos debido a su biocompatibilidad, química versátil de la sílice y porosidad ajustable. Sin embargo, una preparación versátil en un solo paso de nanocápsulas de sílice con una estructura de núcleo-cubierta bien definida, tamaño ajustable, carga interior flexible y composición de cubierta, permeabilidad y funcionalización de superficie adaptadas para la liberación de fármacos específicos del sitio y el seguimiento terapéutico sigue siendo un desafío. En la presente, se desarrolla un proceso sol–gel confinado interfacialmente en miniemulsión para la preparación versátil de una sola etapa de nanocápsulas de sílice funcionales. Se obtienen nanocápsulas uniformes con diámetros de 60 a 400 nm y se encapsula una gran variedad de líquidos hidrófobos en el núcleo. Cuando se cargan disolventes con bajo punto de ebullición, la posterior evaporación del disolvente convierte la cavidad inicialmente hidrófoba en un entorno acuoso. La permeabilidad sensible a los estímulos de las nanocápsulas se programa introduciendo enlaces disulfuro o tetrasulfuro en la cubierta. Se logra la liberación selectiva y sostenida de dexametasona en respuesta al tripéptido de glutatión durante más de 10 días. El etiquetado de fluorescencia de la cubierta de sílice y la carga magnética en la cavidad interna permiten el seguimiento terapéutico de las nanocápsulas mediante fluorescencia y microscopios electrónicos. Por lo tanto, las nanocápsulas de sílice representan una nanoplataforma teranóstica prometedora para aplicaciones de administración de fármacos dirigidos.Files
      
        ppsc.201900484.pdf
        
      
    
    
      
        Files
         (15.9 kB)
        
      
    
    | Name | Size | Download all | 
|---|---|---|
| md5:cce090369f32320d6c024859f3c1219b | 15.9 kB | Preview Download | 
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحضير كبسولات السيليكا النانوية متعددة الاستخدامات للتطبيقات الطبية الحيوية
- Translated title (French)
- Préparation polyvalente de nanocapsules de silice pour des applications biomédicales
- Translated title (Spanish)
- Preparación versátil de nanocápsulas de sílice para aplicaciones biomédicas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3011981629
- DOI
- 10.1002/ppsc.201900484
            
              References
            
          
        - https://openalex.org/W1527888204
- https://openalex.org/W1829428574
- https://openalex.org/W1964181075
- https://openalex.org/W1966090623
- https://openalex.org/W1967646288
- https://openalex.org/W1969285136
- https://openalex.org/W1976178939
- https://openalex.org/W1987194202
- https://openalex.org/W1990831754
- https://openalex.org/W1999247566
- https://openalex.org/W2011235650
- https://openalex.org/W2014680165
- https://openalex.org/W2018135823
- https://openalex.org/W2023015700
- https://openalex.org/W2023883866
- https://openalex.org/W2036355459
- https://openalex.org/W2039024969
- https://openalex.org/W2039233074
- https://openalex.org/W2045767862
- https://openalex.org/W2049167200
- https://openalex.org/W2052313521
- https://openalex.org/W2055516309
- https://openalex.org/W2055776993
- https://openalex.org/W2069904998
- https://openalex.org/W2073439757
- https://openalex.org/W2080334952
- https://openalex.org/W2082902103
- https://openalex.org/W2088308662
- https://openalex.org/W2094005944
- https://openalex.org/W2095412415
- https://openalex.org/W2104867900
- https://openalex.org/W2109464992
- https://openalex.org/W2111193526
- https://openalex.org/W2111423624
- https://openalex.org/W2118682649
- https://openalex.org/W2121922236
- https://openalex.org/W2135490318
- https://openalex.org/W2136510151
- https://openalex.org/W2149984051
- https://openalex.org/W2152752812
- https://openalex.org/W2158009893
- https://openalex.org/W2315326455
- https://openalex.org/W2322705389
- https://openalex.org/W2340662778
- https://openalex.org/W2345692168
- https://openalex.org/W2511084782
- https://openalex.org/W2528801719
- https://openalex.org/W2536948073
- https://openalex.org/W2538589878
- https://openalex.org/W2543534215
- https://openalex.org/W2587319570
- https://openalex.org/W2588447509
- https://openalex.org/W2748082826
- https://openalex.org/W4246609974
- https://openalex.org/W4253913491