藥物傳遞載體應(yīng)用:石墨烯的洗滌優(yōu)化方案
瀏覽次數(shù):1065 發(fā)布日期:2022-1-27
來(lái)源:賽多利斯
洗滌石墨烯?別再離心啦!
Overview
由于具有超高表面積和功能,石墨烯適用于許多生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用(包括基因和藥物遞送)。在氧化石墨烯(GO)生產(chǎn)工藝之后,需要洗滌以中和并去除雜質(zhì)。使用離心機(jī)方法既費(fèi)力又費(fèi)時(shí)。
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本篇
《作為藥物傳遞載體使用之前,石墨烯的洗滌優(yōu)化方案》應(yīng)用說(shuō)明描述了一種使用Vivaflow® 50(100 kDa MWCO)通過(guò)切向流過(guò)濾(TFF)洗滌氧化石墨烯分散體以快速中和 pH 值的改進(jìn)方法。與常規(guī)離心相比,采用TFF時(shí)所需的時(shí)間顯著縮短且氧化石墨烯回收率較高。
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實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
在本研究中,我們的目的是在去除污染物和調(diào)節(jié)氧化石墨烯pH 值方面開(kāi)發(fā)一種改進(jìn)的更高效工藝。使用 Vivaflow® 可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健、實(shí)驗(yàn)室規(guī)模切向流過(guò)濾(TFF),從而提供了一種能夠進(jìn)行顯著更快且便捷處理的經(jīng)濟(jì)解決方案。
Vivaflow® TFF 膜包
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用于洗滌氧化石墨烯分散體
材料和方法
橫流系統(tǒng)(例如Vivaflow®)中的切向流有助于盡可能地減少膜污染并能夠處理更大批量。作為 Vivaflow® 系統(tǒng)一部分提供的樣品杯可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單緩沖液置換,同時(shí)保持恒定樣品體積,并且可輕松實(shí)施超聲處理以防石墨烯片聚集(此為該納米材料的一項(xiàng)特征,可能會(huì)影響有效洗滌和 pH 值調(diào)節(jié))。Vivaspin® 6 離心濃縮管的初始實(shí)驗(yàn)表明,PES 膜會(huì)迅速受到石墨烯污染(未顯示數(shù)據(jù))。因此,我們選擇具有 100 kDa MWCO再生纖維素(RC)膜的 Vivaflow®50 與離心方法進(jìn)行比較性研究。
結(jié)果搶先看
氧化石墨烯離心和TFF洗滌的回收率和時(shí)間比較
氧化石墨烯分散體(400 mL,100 μg/mL)洗滌方法在洗滌工藝后的氧化石墨烯回收率和達(dá)到中性 pH 值所需的總時(shí)間方面的比較(n = 1)。離心(短時(shí))= 7 個(gè)循環(huán),每個(gè)循環(huán)步驟持續(xù) 1 小時(shí);離心(長(zhǎng)時(shí))= 7個(gè)循環(huán),每個(gè)循環(huán)步驟持續(xù) 10 小時(shí);TFF(Vivaflow®)(實(shí)施連續(xù)緩沖液置換)。
通過(guò)TFF(Vivaflow)法洗滌氧化石墨烯:回收率和pH值
使用 MWCO 為 100 kDa 的 Vivaflow® TFF 膜包(RC膜)洗滌氧化石墨烯分散體(100 μg/mL)以達(dá)到中性 pH 值。按洗滌溶液的置換體積(250 mL這一進(jìn)給體積的倍數(shù))顯示氧化石墨烯的回收率和分散體的 pH 值(n = 2)。
結(jié)論
比較了以下三種用于中和氧化石墨烯的洗滌方法并繪制了采用 TFF 法時(shí) pH 值和回收率的時(shí)程:
· 采用短時(shí)步驟進(jìn)行離心
· 采用長(zhǎng)時(shí)步驟進(jìn)行離心
· 使用 Vivaflow®(100 kDa MWCO RC)進(jìn)行切向流過(guò)濾 TFF
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對(duì)于TFF(從中通過(guò)超濾膜去除原始溶劑),使用 Vivaflow® 時(shí),具有生物醫(yī)學(xué)相關(guān)性的較小石墨烯片實(shí)際未受到損失。氧化石墨烯的回收率較高,即使未高于傳統(tǒng)離心方法,也至少與之相近。 |
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在去除污染物及中和pH 值方面,Vivaflow® 還顯著縮短了處理時(shí)間。采用此改進(jìn)方法時(shí),總處理時(shí)間和僅儀器運(yùn)行時(shí)間分別節(jié)省189.5 小時(shí)(95%)或 59.5 小時(shí)(85%)。 |
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此外,TFF減少了對(duì)含有較小片材的大量氧化石墨烯上清液廢物進(jìn)行特殊處理的需求,從而成為一種更具生態(tài)性的工藝。 |
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又因?yàn)樵谑褂肨FF時(shí)可連續(xù)實(shí)施洗滌工藝,所以通過(guò)避免常規(guī)離心方法固有的樣品操作,可顯著減少勞動(dòng)力。 |
TFF 可顯著提高工藝速度而不會(huì)對(duì)氧化石墨烯產(chǎn)量造成損失,因而可能代表一種在石墨烯大規(guī)模生產(chǎn)方面更具商業(yè)可行性的理想解決方案。