Summary
Mikro kabarcık Insonation azaltılmış zaman-ortalamalı akustik güçler tümör ablasyonu için umut vaat eden bir strateji yanı sıra, hedeflenen terapötik teslimat için. Bu çalışmanın amacı non-termal mikrovasküler ablasyon subkutan C6 gliomlar ve yükü teslim maksimize etmek için düşük görev döngüsü ultrason darbeli stratejileri ve nanocarriers geliştirmek.
Abstract
Biz permeabilization ve / veya ultrason darbeli parametreleri değişen mikrodolaşımını ablasyonu kontrol edilen minimal invaziv kontrast madde mikrokabarcık tabanlı terapötik yaklaşımlar geliştirmektedir. Özellikle, bu tür yaklaşımlar, ilaç dağıtım ve mikrovasküler ablasyon ile kötü huylu beyin tümörleri tedavi etmek için kullanılabilir olup olmadığını test. 100nm poli (lactide-co-glycolide) (PLAGA) albümin kabuklu mikro kabarcık yapıştırılır nanopartiküller oluşan "kompozit" teslim ajanların ultrason aracılı tahrip edilmesi hedeflenen ilaç taşıyan nanoparçacık teslim kolaylaştırılabilir olup olmadığını belirlemek için ön çalışmalar yapılmıştır . Bu ajanlar, mikrokabarcık nanoparçacık kompozit ajanlar (MNCAs) olarak ifade eder. Ultrason ile subkutan C6 gliomlar hedeflenmiş, mikro kabarcık nanoparçacıkların ve tedavi edilmeyen tümörler üzerinde 8.5 kat artış ile birlikte uygulandığında tedavi tümörleri üzerinde MNCA tedavi edilen tümörlere nanoparçacık teslim anında 4,6 katlık bir artış gözlemledik. Ayrıca, birçok kanser uygulamaları, hedeflenen ilaç, tümör hipoksi ve apoptosis yol açacaktır tümör mikrosirkülasyon, ablasyon ile birlikte teslim gerçekleştirmek için istenebilir inanıyoruz. Bu amaçla, biz, bu yaklaşım, tümör perfüzyon azalması, apoptozis, önemli bir büyüme inhibisyonu ve nekroz ortaya çıkarır olduğunu gösteren olmayan theramal kavitasyon bağlı mikrovasküler ablasyon etkinliğini test ettik. Birlikte ele alındığında, bu sonuçlar bizim ultrason hedefli bir yaklaşım mikrovasküler ablasyon ve / veya aynı anda gliomlar uyuşturucu yükü artırılması yoluyla tümör nekroz oluşturarak tedavi etkinliğini artırmak için bir potansiyele sahip olduğunu göstermektedir.
Protocol
1. Mikro Üretim
- Albümin mikro kabarcık (MB) hazırlamak için, sulu faz üzerinde gaz (octafluoropropane) bir battaniye ile bir şişe normal serum fizyolojik serum albumin% 1 çözüm yerleştirin. Kısaca uzun bir ½ "titanyum prob ile donatılmış bir ultrason parçalayıcısı ile çözüm (30 sn) sonikasyon Bu formülasyon Optison (GE Heathcare), 0.5-1.2 x 10 9 MBs / ml 'lik bir konsantrasyon aralığında benzer. Bu çalışmada kullanılan bir Multisizer Coulter Counter MB ortalama çapı belirleyin. albümin ortalama MB çapı 1.93um ± 1.63um.
- Lipid MBs imal etmek için, 1 mg / ml polietilenglikol-40 stearat (Sigma Chemical Co, St Louis, MO) ve 2 mg / ml distearoyl fosfatidilkolin (Avanti Polar lipidler, Alabaster, AL) bir sulu dispersiyon hazırlamak ve önceden sonciate decafluorobutane gaz ile (1.1) tanımlanmıştır. Multisizer Coulter Counter MB ortalama çapı belirleyin. Bu çalışmada kullanılan ortalama lipid MB çapı 2.01um ± 1.29um oldu.
2. Nanoparçacık Fabrikasyon
- Bu yöntemler adapte edilen su-yağ-su emülsiyon çözücü buharlaştırma tekniği Davda (2002) ve Chappell (2008) tarafından açıklanan.
- 1000 ml deiyonize (DI) su PVA 20g eriterek% 2 Poli (vinil alkol) PVA çözüm hazırlayın. Çözümü tam bir gecede bir heyecan plaka çözmek için izin verin. 1000 rpm'de 10 dakika ve bir 0.22μm steril filtre ile filtre için Santrifüj çözümü herhangi bir kalıntı çözünmemiş PVA kaldırın.
- Sığır serum albumini (BSA) yüklü poli (laktik-ko-glikolik asit) (PLAGA) nanopartiküller (NPS) imal etmek için, bir cam sintilasyon flakon 6ml metilen klorid (MC) kapağını açıp 85:15 PLAGA 180mg çözülür. 2 dakika boyunca vorteksleyin MC / PLAGA çözüm.
- 1.5 ml PBS istenilen yükü (BSA 15mg) eritin. PBS / BSA çözüm aralıklı vorteks PLAGA / MC çözümü için iki parça halinde ekleyin. 5minutes buz çözüm ve 45W az 120 saniye boyunca sonikasyon.
- Ara vorteks ile iki porsiyon, MC / PLAGA /% 2 PVA 24ml yükü / PBS çözüm ekleyin.
- 5minutes buz Yerleştirme ve çözüm için 45W 120 sonikasyon.
- MC ve NP sabitleme buharlaşma izin NP emülsiyon, davlumbaz bir heyecan plaka üzerinde 12 saat boyunca karıştırın.
- 20.000 rpm hızında 4 25minutes süspansiyon Santrifüj ° C Deri yaşlanması iki kez izole ve artık PVA kaldırmak için. 4 1000 rmp az 10 dakika boyunca 8 ml DI su ve santrifüj pelletini tekrar ° C NPS 100nm nüfusu izole etmek.
- Süpernatant ve flaş -80 dondurmak yalıtın ° C 48 saat için dondurulmuş örnek Lyophilize. -80 Desikatörde liyofilize parçacıklar Mağaza ° C kullanım süresi kadar.
3. Kompozit Teslim Araç Fabrikasyon (Protokol VisEn Kimya Notlar Uyarlama)
- Karboksi yüzey işlevselliği VivoTag680 dönüştürülmesi
- Ile VivoTag680 bir flakon, 1.0 M Hepes, pH 7 ve 25 mcL DMSO Süksinik anhidrit (2.5 mg, 25 ìmol) 50 mcL birleştirin. Iyice karıştırılır bu çözüm, 1.0 M NaOH 50 mcL ekleyin; çözüm 2 saat boyunca oda sıcaklığında ışıktan koruyarak tepki izin. 0,1 M MES tamponu, pH 6.0 ile salınımlı Bio-Rad BioGel (P100, orta) kullanarak parçacıklar arındırın. Yeşil bant toplayın.
- Karboksi-modifiye VivoTag680 aktivasyonu
- 1 mg 1-Etil-3-(3-Gaz sistemlerinde) carbodiimide (EDC) ve N-hydroxysulfosuccinimide (Sulfo NHS) 2.2 mg, 0.1 M MES tamponu, pH 6 elde karboksi-değiştirilmiş VivoTag680 birleştirin. 2 saat oda sıcaklığında tepkimeye izin verin.
- 0.1 M MES tamponu, pH 6.0 ile salınımlı Bio-Rad BioGel (P100, orta) kullanarak jel filtrasyon aşırı aktive ajan (EDC) aktif parçacıkların arındırmak ve yeşil bir bant toplamak. Amin içeren moleküller (örneğin BSA yüklü Nanopartikül) aktive parçacıklar hemen konjuge. Oda sıcaklığında 2 saat tepki çözüm izin verin. Amine konjuge NPS, 4 ° C'de 60dk 20.000 rpm'de santrifüj santrifüj sonra süpernatant dökülen ve 0,1 MES tampon resuspending aşırı EDC arınmış.
- VivoTag680 ilaç dağıtım çalışmaları için etiketli NPS imal etmek için buraya durdurun.
- Albumin Mikrobaloncuklar karboksi-modifiye PLGA-BSA-VivoTag680 Nanopartiküller (NP680) Çekimi
- 1 mg 1-Etil-3-(3 Gaz sistemlerinde) carbodiimide (EDC) ve N-hidroksi-sulfosuccinimide (Sulfo NHS) 2.2 mg ile 0.1 M MES tamponu, pH 6 elde NP680 birleştirin. Çözüm, oda sıcaklığında 1 saat süreyle tepki izin verin.
- 20.000 rpm'de santrifüj 60dk 4 ° C, santrifüj sonra süpernatant dökme aşırı EDC aktif nanopartiküller arındırın. Süspanse edin 0.1 MES tampon nanopartiküller.
- Albümin MBs gazlar PBS aşırı BSA çözüm kaldırmak için üç kez yıkayın.
- Amin içeren moleküller (örneğin Albumin Mikrobaloncuklar) aktive parçacıklar hemen konjuge. NP680 çözüm, oda sıcaklığında 2 saat tepki izin verin. Gazlar PBS ile üç kez yıkanarak bağlanmamış NP680s NP680 konjuge mikro kabarcık (MNCA) arındırın.
- Coulter Sayaç kullanarak MNCAs konsantrasyonu belirleyin.
4. Tümör Modeli
Tüm hayvan deneyleri, Virginia Hayvan Bakım ve Kullanım Kurulu Üniversitesi tarafından onaylanmış bir hayvan protokolü ile uyumlu idi.
- C6 Giloma sıçan tümör hücre hattı UVA Dr. Jason Sheehan (Charlottesville, VA) tarafından sağlanmıştır.
- Hücreler satır hücreler mycoplasma ücretsiz sağlamak için test edilmiştir.
- % 16 at serumu,% 3 fetal sığır serumu (FBS) ve 37% 1 Kalem-Strep (Gibco, ABD) ° C ve% 5 CO 2 ile desteklenmiş F-12K Besin karışımı hücre hattı koruyun
- Sol hindlimb subkutan PBS 300 ul askıya 3 x 10 6 C6 Giloma tümör hücreleri ile C57BLJ6/Rag1 fareler (Jackson) inoküle edin. 8-10mm, maksimum çapı ulaşmak için 12 gün büyümesine neden olur izin ver.
5 Vivo Ultrason Uygulaması
- Tedavi öncesi ketamin hidroklorür (60 mg / kg vücut ağırlığı) ve xylazine (0.1 mg / kg vücut ağırlığı) intraperitoneal (IP) kombinasyonu enjeksiyon ile fareler anestezi.
- Bir bakım anestezi ketamin hidroklorür (20 mg / kg vücut ağırlığı) ve xylazine (0.3 mg / kg vücut ağırlığı) hazırlayın. Gerektiği gibi yönetin.
- MB, MB / NP veya MNCA çözüm intravenöz (IV) yönetimi için her bir hayvanın kuyruk ven Cannulate.
- Tümör perfüzyon ölçümleri
- IV sürekli infüzyon pompası (Harvard Apparatus, Holliston, MA Harvard Apparatus PHD 2000) ile bir lipid MB solüsyonu (1x10 8 MBs / g vücut ağırlığı 0.3 ml% 0.9 serum fizyolojik) 15μl/min bir oranda demlenmeye.
- 8 13 MHz lineer 15L8 prob ile donatılmış bir Acuson Sequoia 512 ultrasonografi sistemi (Siemens Medical Solutions, Mountain View, CA), kontrastlı tümör perfüzyon ölçmek için bu çalışmada kullanılmıştır. Su bazlı bir ultrason jel (Parker Laboratories, Inc, Fairfield, NJ Parker Laboratuvarlar Aquasonic 100) tümör Çift 15L8 prob. B-Mod tümör, en iyi görüntü düzlemi elde etmek için tarayın.
- Kontrast darbe dizisi (CPS) modunda, sürekli bir mikro kabarcık sinyal yoğunluğu önce 5 saniye yakalama video ve aşağıdaki 20, 13Hz çerçeve oranı yüksek genlik "patlama" darbe kazanır. Dört görüntüleme uçakları ölçümler tekrarlayın.
- Albümin MBs demlenmeye ve lipid dolaşıma MBs temizlemek için izin terapötik düşük frekanslı tedavi başlatmak için on dakika bekleyin.
- Terapötik Ultrason Tedavisi
- On dakika kanadını tümör üzerindeki derinin, tümör perfüzyon ölçümleri (5.3) çift 0.75''çapı 1 MHz odaklanmamış transdüser (Panametrics, Waltham, MA A314S). IV albumin MB (0.3 ml% 0.9 salin 1 x10 5 MBs / g vücut ağırlığı), MB / NP (% 0.9 0.3 ml 1 x10 5 MBs / g ve 0.2 ug NPS / g vücut ağırlığı tuzlu) veya demlenmeye MNCA çözümü (1 x10 5 MNCAs% 0.9 serum fizyolojik 0.3 ml / g vücut ağırlığı).
- İlaç Dağıtım Tedavisi
- NPS, MBs ve NPS bir ko-enjeksiyon veya MNCAs (5.4.1) sürekli bir infüzyon sırasında "1-Burst" darbe dizisi (5.4.2.2) ile altmış dakika Insonate.
- "1-Burst" darbeli dizisi ardışık 100 1 MHz sinüzoidler (duty cycle = 0.00002) bir dalga jeneratörü-tepe genliği 1V tepe her (Tektronix, Inc, Beaverton, VEYA AFG-310) oluşur. Bir güç amplifikatörü ile 55 dB RF (Elektronik Seyir Industries, Richardson ENI 3100LA) tarafından dalga sinyal artırın.
- Ablatif Tedavi
- 5.4.2.1 için Özdeş pulsing dizisi - "5-Patlama-Orta" veya "Genişletilmiş 5-Burst" Ancak insonate
- "5-Orta-Burst" pulsing dizisi 5000 1 MHz sinüzoidler (duty cycle = 0.005) 1V tepe-tepe genliği her oluşur. "5-Patlama-exteneded" pulsing sırası 10000 1 MHz sinüzoidler (duty cycle = 0.01) 1V tepe-tepe genliği her oluşur.
- Deney monitör tümör sıcaklık zaman seyri sırasında, tümör içine 2cm bir iğne termokupl prob (Omega T-tipi, HYP1-30-1/2-TG-60-SMPW-M) takarak. Kayıt sıcaklık ölçümleri her beş dakikada.
- Terapötik tedavi sonrası 5.3 on dakika içinde açıklanan tümör perfüzyon ölçümleri tekrarlayın.
6. Tümör Perfüzyon Niceleme
- Sequoia, CPS programının kullanılması ACQ moduna girmek. Inci seçintam tümör hacmi kapsayan ilgi e bölge. Perfüzyon kurtarma eğrileri formu oluşacaktır y = (1 - e-βt) + C (Sadlowski 2002; Chromas 2001; Yeh 2004) CPS verilere uygun olduğu. Β, kırmızı kan hücre hızı, tedavi öncesi ve tedavi sonrası göreceli bir önlem değerlendirin.
- İhracat off-line analiz için CPS dosyaları. Avi dosyalarının veri dönüştürün. Avi dosyaları kare kare görüntü dizileri içine kırın. Bir süre oluşturmak, Compaq Visual Fortan veya benzeri bir yazılım paketi kullanarak yıkıcı bir darbe takip eden 8 saniye ortalama kare görüntü için yıkıcı bir darbe.
- ImageJ yazılımını kullanarak, perfüze tümör alanı belirlemek için, 247 CPS görüntü ortalama 8-ısırık zaman bir eşik uygulamak ve tümör hacmi içinde yüzde gelişmiş piksel ölçmek. Süre ile karşılık gelen B-mod görüntü Yerleşimi ortalama tümör alanı tanımlamak doğru eşiklenir görüntü.
- Ortalama yüzde belirli bir tümör belirli bir zaman noktasında son perfüze alanı elde etmek için en az dört CPS klipleri bir alanı perfüze.
- Yüzde perfüze alan (6.4) ve nispi tümör kan akışını belirlemek için β (0,1) ürünü.
7. Tümör içinde nanoparçacık Biodistribution
- Düşük alfasprot diyet (Harlan, Indianapolis IN) floresan etiketli NPS yerde fareler ile tedavi için on iki gün önce, normal fare yemi görüntüleme neden otofloresans azaltmak.
- Tüm saç kaldırmak için görüntüleme sitesi Tıraş (karaciğer kanadını).
- Nair gibi bir kimyasal epilasyon ajan, kalan saç çıkarın.
- Kalan tüm kimyasal saç çıkartıcı durulayın ya da kimyasal bir yanık oluşabilir.
- 5.4.2 'de açıklandığı gibi tedavi sonrası tedavi ve 0, 1, 4, ve 24 saat önce FMT sistemi (VisEn Tıp) Görüntü fareler.
- Ketamin hidroklorür (60 mg / kg vücut ağırlığı) ve xylazine (0.1 mg / kg vücut ağırlığı) bir IP kombinasyon enjeksiyonu ile görüntüleme anestezisi farelere önce. Görüntüleme kartuşu yerleştirin fare. Beyaz ışık ve florasan modları yansıma görüntüleri edinin. VT680 kanal floresan tomografik görüntüleme yürütmek.
- Normalize tarihi denklemi kullanarak görüntüleme verileri 3D rekonstrüksiyonlar oluşturmak için FMT yazılım çalıştırmak. Yeniden yapılanma sonrasında, 3 görüntüleme uçakları (X, Y, Z) ilgi çekici bir bölge (ROI) çizerek ilgi hacimleri (VOI) seçin. Floresan etiketli BSA Deri yaşlanması nedeniyle ortalama bir floresan değeri ve toplam VOI hacmi ve florokrom konsantrasyon, ayak ve karaciğer kapsayan VOI Kullanıcı için oluşturulan olacaktır.
8. Tümör Büyüme Oranı
- Tümör hacmi dijital kalibrelerde kullanarak günlük ölçümler alarak değerlendirin. Elipsoid bir yaklaşım kullanarak tümör hacimleri hesaplamak; V = 1 / 6 π abc. A, b ve c üç ortogonal planda ölçülen tümör maksimum çapları yerlerde.
9 - Tümör İşleme ve Analiz
- Tedavi euthanize hayvanlar takip eden yedi gün. 10ml Tris CaCl 2 Tampon (0,68 mM), her biri 100 mmHg az 10 dakika süreyle takip Tris CaCl 2 Tampon (0,68 mM) perfüzyon,% 2 10ml ile sol ventrikül ve asıl bulbus olfaktoryusları alındı kan Cannulate Heparinize .
- Perfüzyon-fix ile 100 mmHg 10minutes için PBS içinde% 4 paraformaldehid (4 ° C) bir infüzyon doku. 60 dakika için örnek düzeltmek için izin verin.
- Vergi örnekleri, parafin ve 5 mikron bölüme embed kesilmiş.
- Ultrason maruz kalma sonucunda meydana gelmiş olabilir histolojik değişiklikleri değerlendirmek için standart hematoksilen-eozin boyama yapın.
- Apoptotik hücreleri algılamak için bir terminal deoxynucleotidyl transferaz aracılı dezoksiuridin trifosfat nick sonuna etiketleme (TUNEL) assay (ApoptTag kiti, İntergen Co, Norcross, GA, ABD) kullanın.
10 Temsilcisi Sonuçlar
1. Nanoparçacık Fabrikasyon (2.0)
- Bu protokol düzgün preformed ise NPS elektron küçük kopya (SEM) tarafından belirlenen şekil küresel olacak, ışık saçılımı yöntemiyle belirlenen, 100nm etrafında bir Gauss dağılımı var. Temsilcisi sonuçları Şekil 1'de gösterilmiştir.
2. Hedeflenen İlaç Taşıyıcı (5.4.1)
- Laboratuvar (Song 2002, Chappell, 2008) ve Şekil 2, ultrasonik mikrokabarcık imha sonuçları, intravasküler nanoparçacıkların tümör dokusu gelişmiş teslim mevcut yayımlanmamış sonuçlar yapılan yayınlanmış çalışmaların geçerli. Ayrıca artan nanoparçacık teslim MNCA teslim tekniği sonuçları hemen tedavi sonrası göstermiştir.
3. Tümör Ablasyon (5.4.3)
- Biz nispeten düşük görevi döngüleri uzun süreli ultrasonik mikrokabarcık yıkım, (,005-0,01), mekanik ablasyon sonuçları göstermiştirtümör büyüme tümör mikrovasküler ve regresyon. Bu protokol düzgün yapılmazsa bir değişiklik (i), tümör büyüme oranı (Şekil 3) beklemesin, (ii) tümör hemodinamikler (Şekil 4), (iii) nekrotik alan; ve (iv) apoptozis.
Şekil 1 PLAGA Karakterizasyonu BSA taşıyan nanopartiküller. (A) düzgün fabrikasyon nanoparçacıkların SEM görüntüsü. (B) yanlış fabrikasyon nanoparçacıkların SEM görüntüsü.
Şekil 2 (A), ultrason (üst) tedavi Floresan aracılı tomografi (FMT) görüntüleri ve subkutan nanopartiküller (NPS) 680 floresan sinyal taşıyan bir MNCAs, hemen tedavi sonrasında gliomlar (alt) tedavi kontrolü üzerine bindirilmiş düzlemsel gri tonlama uyarma ışık görüntü.
Şekil 3 mikrokabarcık insonation beş patlama genişletilmiş darbeli protokol sonrası tümör büyüme Temsilcisi kat değişim.
Şekil 4 B-Mode (A, C) ve kontrastlı ultrasonografi (B, D), bir fare bir subkutan C6 glioma tümör görüntüleri. (A) ilk tedavi öncesi görüntü çoğunlukla hipoekoik tümör sınır mavi takip edilmiştir. Zaman ortalama donanımıyla bir kontrast madde enjeksiyonu sonrasında, (B) tedavi öncesi gösterilmiştir. Tedavi sonrası, kontrast enjeksiyondan önce, tümörün tekrar çoğunlukla hipoekoik (D). Kontrast enjeksiyonu sonrası, tümör daha az geliştirme vardır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Kritik Adımlar
Fare kuyruğu ven kanülasyonu:
Fare kuyruğu damar içine İntravenöz enjeksiyonu zor bir prosedür olabilir. Ancak, bir kuyruk ven kateteri büyük ölçüde başarılı bir enjeksiyon olasılığını artırabilir. Hub tatili kadar kateter yapmak için tekrar tekrar ileri geri 25 iğne viraj. PE 20 boru ucunu künt ucunu ve silikon yapıştırıcı ile bağlantı mühür. Kanülasyon için kateter hazırlamak için,% 1 Cather tuzlu heparinize yüklü bir şırınga takın ve kateter ölü boşluğa sıvı demlenmeye. Lateral kuyruk ven yan bir anestezi fare görünümünde şekilde yerleştirin. Sıcak su (- 110 ° F 105 °) ile kuyruk dilate Damar içine iğne takın. Başarılı bir kan genellikle kateter girecek. Iğne damar damar küçük bir miktar tuzlu su ile temizleyerek olduğundan emin olun. Infüzyon pompası şırınga takmadan önce kateter yerinde bant ile sabitleyin.
Nanoparçacık Tekrar Süspansiyonu:
Nanopartiküller toplam aşağıdaki liyofilizasyon olabilir. PBS içinde süspanse edin parçacıklar, art arda sonik bir su banyosu, vorteks ve sonikasyon kısa bir süre (10 sn). Düzgün liyofilize örnek tekrar süspansiyon için kritik öneme sahiptir. Süspansiyon liyofilizasyon ve tabanda SEM mikroskobu ve ışık saçılma teknikleri ile karakterize eder.
Olası Değişiklikler:
Nanoparçacık imalat protokolü ayarlama açısından, BSA vekil bir ilaç olarak hizmet vermektedir ve bir çok tedavi ajanları için yerdeğiştirimiş olabilir. Terapötik ajan çözünürlük bağlı olarak, nanoparçacıkların bir yağ-su emülsiyonu veya yağ-su-yağ emülsiyonu olarak imal edilebilir. Istenirse PLAGA NPS, terapötik ajan yükleme verimliliği ve bırakın da önemli ölçüde ayarlanabilir. Yükleme verimliliğini artırmak için, NP üretim parametrelerinin optimizasyonu ile polimer taşıyıcılarında ilaç ağırlık / ağırlık yükleme artar. Terzi terapötik ajan serbest oranı, molekül ağırlığı değişiklikler ve PLAGA laktik / glikolik oranı üzerinden hidroliz hızı sürekli değişir. Ve PLAGA NPS yükleme verimlilik ve tedavi edici ajan salınımı oranı, hem talioring, istenilen yerel konsantrasyon doku teslim edilebilir. Teslimat protokolü ayarlama açısından en önemli faktörlerden ultrasonik MNCA yıkım ve mikrovasküler permeabilization derecesi vardır. Albümin kabuklu mikro kabarcık 1.3 buçuk yaşam ± 0.69 dakika (ortalama ± SD) (Optison 2008) olduğu bildirilmiştir. Biz bu hipotez, sürekli ajan infüzyonu ve uzun süreli ultrason uygulaması mikrodamar permeabilization ölçüde artacaktır. Artan tedavi süresi geçici olarak mikrovasküler permeabilization yükseltmek hedefliyoruz.
Non-termal mekanik ablasyon protokolü MB konsantrasyonu veya ultrason tepe basıncını değiştirerek ayarlanabilir. MB konsantrasyon ve / veya ultrason tepe basıncı artırarak tümör damarsal hasar derecesi artacağı bekleniyor.
Uygulamalar:
Biz transkraniyal yüksek-yoğunlukta odaklanmış ultrason (HIFU) tarafından istenilen terapötik etkiye ulaşmak için gerekli akustik güç düşürmek için teknikler geliştirmektedir.
Bölümünde, kafatası ve yüksek yoğunlukta odaklanmış ultrason (HIFU), beyin kanseri için bir tedavi seçeneği olarak henüz yaygın kullanımı elde değil dokusu, termal tümör dokusu ablasyonu çevreleyen önemi ile tedavi ile ilişkili komplikasyonlar nedeniyle. Klinik bir trenin ilk üç hastada elde edilen ilk sonuçlara kafatası ısıtma alt-ablatif odak sıcaklıklarda (McDannold 2009), derin beyin HIFU tedavisi göstermiştir. Transkraniyal beyin tümörlerinin tedavisi için klinik bir tedavi olarak HIFU başarı anahtarı, iyi sınırlı bir bölgeye akustik enerji teslim yerelleştirmek kapasite. Akustik enerji sağlamak için yeteneği ultrason enerji yayılım yolu (Tanter 1998) boyunca zayıflatılmış olarak faz ve güç sapmaları üreten, kafatası ve önceki cerrahi rezeksiyonlar gibi kemik veya hava arabirimleri, karmaşıktır. Bu sapmaları genellikle ön odak ısıtma (McDonnald 2009) ve sağlıklı dokularda cavitations katkıda bulunur.
Geçtiğimiz birkaç yıl içinde, hedefli, geri dönüşümlü BBB bozulması ve tümör ablasyonu için düşük akustik güç kullanımı mikro kabarcık (2006b, Meairs 2005; Hynynen 2001, Sheikov 2004, McDannold 2006a), çok araştırma ilgi vardır. McDannold ve ark (2006a), HIFU tedavisi zamanda mikro kabarcık intravasküler enjeksiyon% 91 oranında bir azalmaya yol açtığını göstermiştirdüşük sıcaklık artışı ile lezyonlar oluşturmak için potansiyel gösteren hiçbir mikro kabarcık, mevcut olan kontrollerle karşılaştırıldığında, mekanik bir hasar için zaman-ortalamalı akustik güç eşiği. Da lezyon oluşumu için termal eşik azaltılması kapalı hedef doku ya da kemik ısı birikimi olasılığını düşürür. Ayrıca, bu kanıtlanmıştır siparişlerin yaklaşık iki lezyon oluşumu için gerekli olan daha düşük çaplara yetkileri ile geçici, lokalize, BBB açılış ultrason tedavi sonuçları zamanda mikro kabarcık intravenöz.
Bu çalışmanın amacı transkraniyal HIFU tarafından gerekli alt akustik güç hem de ultrason mikro kabarcık teknikleri geliştirmek ve mikrovasküler permeabilization derecesini kontrol etmek için. Ilaç dağıtım ve non-termal ablasyon, beyindeki bu işin iki spesifik tedavi uygulamaları hedeflenmektedir. Göreli seviyeleri artan geçirgenlik ve kalıcı ablasyon vurgu gelişmiş ilaç dağıtım, kalıcı mikrovasküler ablasyon, ya da ilaç dağıtım ve kalıcı mikrovasküler ablasyon bir kombinasyonu olup olmadığını bağlı olarak akustik güç düzeylerinde ayarlayarak kontrol edilebilir. Mikrodamarlar cevap nasıl kontrol etmek için bu potansiyel yeteneği, tedavi stratejisi özel transkraniyal tedavi uygulamaları için farklı permütasyon geliştirmek için bir fırsat oluşturur. Biz bu yaklaşımın, büyük ölçüde beyin tümörleri nasıl tedavi edilir dönüştürmek için potansiyel olduğuna inanıyorum.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Çıkar çatışması ilan etti.
Acknowledgments
NIH R01 HL74082, Hartwell Vakfı, ve Odaklanmış Ultrason Cerrahisi Vakfı tarafından desteklenmektedir.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| ApoptTag kit | Intergen Co. | S7110 | |
| un-capped 85:15 poly(lactic-co-glycolic acid) (PLAGA) | Lakeshore Biomaterials | Custom | |
| Vivo Tag 680 | VisEn Medical | 10120 | Used to Tag BSA |
| Poly(vinyl alcohol) | Sigma-Aldrich | 363136 | |
| MicroTip Sonicator | Misonix | S-4000 | |
| Sequoia | Simons Medical | P.O.A | Equipped with CPS |
| FreeZone 2.5 | Labconco Corp. | 7670020 | Equipped with Nitrogen Trap |
| Methylene chloride (CH2Cl2) | Fisher Scientific | D37-500 | |
| FMT 250 | VisEn Medical | P.O.A | |
| F-12K Nutrient Mixture | GIBCO, by Life Technologies | 21127-022 | |
| polyethyleneglycol-40 stearate | Sigma-Aldrich | 9004-99-3 | |
| distearoyl phosphatidylcholine | Avanti Polar Lipid, Inc | 770365 | |
| Multisizer Coulter Counter | Beckman Coulter Inc. | P.O.A | |
| Waveform Generator | Tektronix, Inc. | AFG-310 | |
| water-based ultrasound gel | Parker Laboratories Inc. | Aquasonic 100 | |
| Infusion pump | Harvard Apparatus | Harvard Apparatus PHD 2000 | |
| 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimide (EDC) | Pierce, Thermo Scientific | 25952-53-8 | |
| N-hydroxysulfosuccinimide (Sulfo-NHS) | Pierce, Thermo Scientific | 106627-54-7 | |
| Succinic anhydride | Sigma-Aldrich | 603902 | |
| Power Amplifier | Electronic Navigation Industries | ENI 3100LA | |
| Needle Thermocouple Probe | Omega Engineering, Inc. | HYP1-30-1/2-T-G-60-SMPW-M | |
| BioGel (P100, medium) | Bio-Rad | 150-4170 | |
| .75’’ diameter 1 MHz unfocused transducer | Panametrics | A314S |
References
- Chappell, J., Song, J., Burke, C., Klibanov, A., Price, R. Targeted delivery of nanoparticles bearing fibroblast growth factor-2 by ultrasonic microbubble destruction for therapeutic arteriogenesis. Small. 10, 1769-1777 (2008).
- Chomas, J. E., Pollard, R., Wisner, E., Ferrara, K. Subharmonic Phase-Inversion for Tumor Perfusion Estimation. IEEE. 2, 1713-1716 (2001).
- Davda, J., Labhasetwar, V. Characterization of nanoparticle uptake by endothelial cells. Int J Pharm. 233, 51-51 (2002).
- Hynynen, K., McDannolod, N. Noninvasive MR imaging-guided focal opening of the blood-brain barrier in rabbits. Radiology. 220, 640-646 (2001).
- McDannold, N., Vykhodtseva, N., Hynynen, K. Microbubble contrast agent with focused ultrasound to create brain lesions at low power levesl: MR imaging and histological study in rabbits. Radiology. 241, 95-106 Forthcoming.
- McDannold, N., Vykhodtseva, N., Hynynen, K. Targeted disruption of the blood-brain barrier with focused ultrasound: Association with cavitation activity. Phys Med Biol. 51, 793-807 Forthcoming.
- McDannold, N., Clement, G. T., Black, P., Jolesz, F., Hynynen, K. Transcranial magnetic resonance imaging- guided focused ultrasound surgery of brain tumors: initial findings in 3 patients. Neurosurgery. 66, 323-332 (2009).
- Meairs, S., Alonso, A.
- Optison, products insert. , Food and Drug Administration. (2009).
- Sadlowskie, A., Chromas, J., Pollard, R., Bloch, S., Griffey, S., Wisner, W., Ferrara, K. W. Mean Flow Rate and Intergrated Perfusion Estimates Obtained with Contrast-Assisted Ultrasound. IEEE Ultrasonics Symposium. , 1977-1980 (2002).
- Song, J., Chappell, J. C., Qi, M., VanGieson, E. J., Kaul, S., Price, R. J. Influence of injection site, microvascular pressure and ultrasound variables on microbubble-mediated delivery of microspheres to muscle. J Am Coll. Cardiol. 39, 726-731 (2002).
- Sheikov, N., McDannold, N., Vykhodtseva, N., Jolesz, F., Hynynen, K. Cellular mechanisms of blood-brain barrier opeing induced by ultrasound in the presences of microbubbles. Ultrasound Med. Biol. 30, 979-989 (2004).
- Tanter, J., Fink, M. Focusing and steering through absorbing and aberrating layers: Application to ultrasonic propagation through the skull. J Acoust Soc Am. 103, 2403-2410 (1998).
- Yeh, C. K., Kruse, D. E., Lim, M. C., Redline, D. E., Ferrara, K. W. A New High Frequency Destruction/Reperfusion System. IEEE. 1, 433-436 (2003).
