Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Bioengineering
Click here for the English version

Bioengineering

דקה אחת, אבלציה גידול תת-One-Watt photothermal שימוש Porphysomes, הפנימי משולבת nanovesicles

Published: September 17, 2013 doi: 10.3791/50536
Automatic Translation
1,2,3, 4, 1,2,3
1Department of Pharmaceutical Sciences, University of Toronto, 2The Institute of Biomaterials and Biomedical Engineering, University of Toronto, 3Ontario Cancer Institute, Campbell Family Institute For Cancer Research and Techna Institute, 4Department of Biomedical Engineering, University at Buffalo, The State University of New York

Summary

פיתחנו nanovesicles הרומן פנימי רב תכליתי בשם porphysomes, אשר יש מבנה תלוי הקרינה מרווה עצמית ומאפייני photothermal ייחודיים, ובכך פועל סוכני טיפול photothermal חזקים באותה מידה. אנחנו ניסחנו porphysomes באמצעות חול בלחץ גבוה וחקרנו את יעילות טיפול photothermal במודל גידול xenograft.

Abstract

לאחרונה פיתחו porphysomes כnanovesicles מהותי רב תכליתי. פוטוסנסיטייזר, pyropheophorbide α, הייתה מצומדת לפוספוליפידים ולאחר מכן עצמי התאספו לשלפוחית ​​כדורית כמו יפוזום. בשל הצפיפות גבוהה מאוד של פורפירין בbilayer פורפירין שומנים בדם, porphysomes נוצר מקדמים גדולים הכחדה, מרווה עצמית הקרינה מבנה תלוי, ויעילות photothermal מצוינת. בניסוח שלנו, porphysomes היו מסונתז באמצעות חול בלחץ גבוה, ומוצג גודל חלקיקים ממוצע סביב 120 ננומטר. הזרקת עשרים וארבע שעות שלאחר עירוי של porphysomes, הטמפרטורה המקומית של הגידול גדלה מ 30 מעלות צלזיוס ל62 מעלות צלזיוס במהירות עם חשיפת דקה אחת של 750 mW (1.18 W / 2 סנטימטר), 671 הקרנת לייזר ננומטר. בעקבות אבלציה תרמית המלאה של הגידול, eschars נוצר ורפא בתוך 2 שבועות, בעוד שבקבוצת ביקורת הגידולים המשיכו לגדול והגיע לכל מוגדר enנקודת ד תוך 3 שבועות. נתונים אלו מראים כיצד ניתן להשתמש porphysomes כטיפול photothermal חזק סוכנים (PTT).

Introduction

Porphysomes הוא nanovesicles רב תכליתי החדשני שפיתחנו לאחרונה אשר מסוגל הדמיה וטיפול 1 מולטי. הם נוצרים מbilayers פורפירין העצמית התאסף ומכילים צפיפות גבוהה מאוד של פורפירין (מעל 83, 000/porphysome חלקיקים), שיוצרת מקדם הכחדה גדולה ותוצאות במרווה עצמית ייחודית מבנה תלוי הקרינה. יש לי Porphysomes מאפייני vivo הפרמקוקינטי וbiodistribution טובים ב: הם מפגינים מחצית חיים של שעות 12 דם לאחר נטילה שיטתית, ופסיביים להצטבר בגידולי xenograft עם 7.5% מזהה / g ב24 שעות שלאחר הזרקה 2.

המבנה הייחודי שלהם ואת מאפייני physiochemical להפוך porphysome מועמד טוב עבור הדמיה multimodal וטיפול מונחה תמונה. קודם כל, המכיל פורפירין, porphysomes הוא מיסודם מתאים לדימות פלואורסצנטי של גידולים על הצטברות גידול 1.בנוסף, לכל פורפירין אתר יציב לרדיואיזוטופים chelating, אם כן, יכול להיות מתויג porphysomes בקלות עם רדיואיזוטופים כגון 64Cu עבור PET הדמיה 3. יתר על כן, אנרגיית האור נספגה מתפזרת תרמית תחת חשיפת הקרנת לייזר כאשר porphysome מבנה הוא שלמות, ולכן porphysomes גם תערוכת ההדמיה photoacoustic ייחודית ויכולות PTT. הוכח ש24 שעות לאחר הזרקה תוך ורידית של porphysomes, הקרנת לייזר של הגידולים שנצבר porphysome מושרה עליית טמפרטורה מהירה ואבלציה גידול photothermal החזקה. זה הוכיח כי porphysomes הוא משפרי photothermal יעילים עם מקדם הכחדה גבוה כמו חלקיקי זהב (AuNPs) 1. מצד השני, בהשוואה לסוכנים אחרים אורגניים photothermal, כוללים AuNPs, porphysomes מראה יתרון בולט בבטיחות ביולוגית בשל האופי האורגני שלהם. Porphysomes הם אנזימים מתכלים ולגרום toxicit החריף מינימאליy בעכברים עם מינונים תוך ורידי גבוהים כמו 1,000 מ"ג / קילוגרם 1. יתר על כן, בדומה ליפוזומים, הליבה המימית הגדולה של porphysomes יכולה להיות פסיבי או נטענת באופן פעיל עם סוכנים טיפוליים או הדמיה. תכונות וההתאמה הביולוגית של porphysomes אופטיים להדגים את פוטנציאל multimodal של חלקיקים אורגניים להדמיה וטיפול biophotonic.

במאמר זה, אנחנו מציגים את שיטת הסינתזה של conjugates pyropheophorbide שומנים בדם, הייצור ושיטת האפיון של porphysomes באמצעות חול בלחץ גבוה. בvivo PTT על עכברים מתנהל כמו גם כדי להדגים את היעילות של PTT מופעל porphysome בגידול טיפול באמצעות מודל גידול xenograft תת עורית.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. סינתזה של Pyropheophorbide שומנים בדם

  1. שלב pyropheophorbide 200 מילימול (שהוכן מספירולינה פסיפיקה אצות כפי שתואר לעיל;... נג et al, Bioconj Chem, 2002 13 -392) 4, 98.7 מ"ג 16:00 lysophophatidylcholine (1-Palmitoyl-2--SN-glycero הידרוקסי -3-phosphocholine, אוואנטי פולאר שומנים # 855,675), 76.3 מ"ג של EDC, 48.7 DMAP מ"ג (4 - (dimethylamino) פירידין) ב 5 מיליליטר amylene התייצב כלורופורם ליחס של 1:1:2:2 Pyro: יפידים: EDC : DMPA.
  2. מערבבים את תערובת התגובה בטמפרטורת חדר תחת ארגון ל24 שעות. להתאדות כלורופורם תחת לחץ מופחת באמצעות מאייד סיבובי עם חימום ל40 ° C. התערובת של איזומרים Pyro שומנים בדם (המצורפים Pyro במיקום SN-1 או SN-2) היא מיוצרת.
  3. תערובת resuspend Pyro השומנים האיזומר ב1 מ"מ CaCl 2, 50 מ"מ טריס (pH 8), 0.5% טריטון X-100 ומתנול 10% בריכוז של 5 מ"ג / מיליליטר. הוספת A2 פוספוליפאז (PLA2) מארס דבורת דבש ב0.1 ריכוז מ"ג / מיליליטר ו דגירה הפתרון ב37 מעלות צלזיוס במשך 24 שעות לעכל SN-1 Pyro שומנים בדם וכדי לייצר את האיזומר Pyro שומנים בדם הטהור SN-2.
  4. הוסף 2 כרכים נוספים של כלורופורם ו1.25 כרכים של מתנול, לחלץ, ולאחר מכן להסיר את הממס באמצעות אידוי סיבובי בלחץ מופחת ב40 ° C. Resuspend מוצר המחשוף ב1% MeOH בDCM ולטהר על עמודת סיליקה דיאול קטנה עבור Pyro השומנים isomerically הטהור.

2. הכנת Porphysomes

  1. ממיסים pyropheophorbide שומנים בדם, distearoyl-SN-glycero-3-phosphoethanolamine-N-methoxy (פוליאתילן גליקול) (PEG-2000-PE) וכולסטרול בכלורופורם בנפרד, ולהקליט את ריכוזי בהתאמה.
  2. הכן porphysome סרט שומנים בדם במבחנה 12x75 מ"מ ורוסיליקט עם משקל שומנים כולל של 5 מ"ג / צינור על ידי שילוב של 65% טוחנות פורפירין שומנים בדם, 5% טוחנות PEG-2000-PE וכולסטרול 30% טוחנות.
  3. ייבש את סרטי שומנים מתחת לזרם של ניטרוגז gen ולתת להם עוד יותר מיובש תחת ואקום במשך שעה 1. אחסן את סרטי שומנים ב-20 מעלות צלזיוס תחת ארגון עד לחות וחול בעתיד.
  4. להוסיף מלח 1 פוספט מיליליטר סליין (PBS, 150 mM NaCl, 10 פוספט מ"מ, pH 7.4) על צינור אחד סרט שומנים בדם. להקפיא את המבחנה בחנקן נוזלי עד קפוא לחלוטין, ולאחר מכן להפשיר את הצינור ב65 ° C אמבט מים עד המדגם כולו נמס. מערבולת הצינור עבור סכום כולל של 30 שניות (3x ב10 שניות כל אחד, עם 5 שניות חימום מחדש ב65 ° C אמבט מים בין כל vortexing).
  5. חזור על ההפשרה ההקפאה למשך 5 מחזורים או יותר על צורך עד ניתן לצפות ללא אגרגטים גדולים בפתרון התייבשות. השאר את ההשעיה porphysome על קרח בסיום.
  6. להרכיב את מכבש בלחץ גבוה (10 מיליליטר) עם שני 100 מסנני פוליקרבונט ננומטר מוערמים מותקנים פנימה Connect מכבש thermobarrel לסירקולטור thermostatted ל65 ° C במחזור אמבט מים, ולחבר את מערכת מכבש למכל חנקן לנוכחות גבוההאספקה ​​בטוחה.
  7. מעביר את ההשעיה porphysome לתא מכבש באמצעות פיפטה העברת זכוכית 9 אינץ'. הגדר את הלחץ על ידי סיבוב החוגה ברגולטור מיכל חנקן עד קריאה בין 200 300 psig הוא ציין כמו לחץ שחול ראשוני. פתח את השסתום של וסת הלחץ בהדרגה עד קצב זרימת porphysome מספיק מושגת או שהוא הגיע למקסימום של 800 psig (5,440 kPa) של לחץ.
  8. לאחר מעבר החול הראשון הושלם, סגור את שסתום בקרת לחץ ולשחרר את הלחץ של מכבש על ידי פתיחת שסתום ההקלה בלחץ על החלק העליון מכבש. למלא את מכבש עם פתרון porphysome הטרי נמתחים, וחזור על החול לפחות 10 פעמים כדי להבטיח את פתרון extruded הסופי הוא הומוגנית.
  9. קבע את הריכוז של פתרון porphysome הסופי על ידי מדידת הספיגה של דגימה מדוללת במתנול ידי UV-Vis ספקטרומטר. חשב את הריכוז באמצעות שנינות המשוואה הבאותh מקדם הכחדה של 97,000 M -1 cm -1 ב410 ננומטר לpyropheophorbide שומנים בדם.

משוואת 1

  1. למדוד את התפלגות הגודל הסופית של porphysomes באמצעות Malvern Zetasizer ZS90 על ידי פיזור אור דינמי. לדלל פתרון porphysome ב-PBS ולבצע שלוש מדידות עם 15 ריצות כל לתוצאות בממוצע.
  2. לקבוע את מרווה הקרינה של porphysome ידי השוואת פליטת הקרינה של porphysome הרווה (1 מ"מ בPBS) וporphysome unquenched (1 מ"מ 1% טריטון X-100) באמצעות Spectrofluorometer. קח את הספקטרום לפני ואחרי חומר הניקוי (Tirton X-100) הוא הוסיף, ולנרמל את אות קריאה לקרינה המרבית. הגדר את העירור להיות 410 ננומטר, וטווח אורכי גל פליטה להיות 600-800 ננומטר.
  3. שמור על פתרון porphysomes תחת ארגון על 4 מעלות צלזיוס עד לשימוש עתידי, ולהגן עליו מפני אור על ידי F אלומיניוםנפט.

3. הכנת בעלי החיים xenograft הדגם

  1. תרבות תאי KB RPMI-1640 (עם 10% FBS), ולקיים את התאים ב 5% CO 2 ואווירה לחות ב 37 ° C.
  2. קציר תאי KB באמצעות טכניקת תרבית תאים סטנדרטית. שמור את ההשעיה התא (20,000 תאים / מיליליטר) בופר פוספט (PBS) על קרח לאחסון לטווח קצר עד למועד הזרקה.
  3. הכן xenografts KB בעכברים בעירום. עכברים בעירום נרכשים מצ'ארלס ריבר מעבדות כאשר הם 20 g (CRL # קטגוריה: נו נו (NCR)-Foxn1, 6-7 שבועות, ישן), ניתנו דיאטה ומצעים (מעבדות הרלן סטנדרטיות; דיאטה: מוקרן LM-485, # 7912; מצעים: מצעי קלח תירס, ¼ ", # 7097). לעקר את כל הכלים טיפול בבעלי החיים (מזרק, מלקחיים, וכרית בעלי חיים) לפני ניסויים. הרדימי עכברים עם 2% v / v isoflurane בגז מוביל 100% חמצן. כל הפרוטוקולים של בעלי החיים מאושרים על ידי המוסד (בריאות Ne האוניברסיטהtwork במקרה זה) ועדת טיפול בבעלי חיים ושימוש.
  4. הזרק תאים סרטניים תלויים בתת עורי PBS לאגף הימני של עכברים. עכברים הם מוכנים לשימוש לאחר 10 ימים כאשר גידול מגיע לקוטר של 4-5 מ"מ ועובי של 2-3 מ"מ.

4. בvivo photothermal תרפיה

  1. הזרק porphysomes (המכיל 750 Pyro nmol ב 200 μl נפח) לווריד דרך וריד זנב. לנהל לייזר הקרנת 24 שעות לאחר הזרקה של porphysomes.
  2. בסעיף זה, לנהל את כל הנהלים בחדר בטיחות לייזר סגור. ללבוש משקפי בטיחות הלייזר במהלך הקרנת לייזר.
  3. הגדר את ציוד הקרנת לייזר. החזק את סיב הלייזר ומפזר על ידי מהדק על דוכן. הגדר את כוח הלייזר ברמה נמוכה ולהפעיל את הלייזר. התאם את גובה סיב לייזר כדי להשיג את אזור הקרנה של 9 מ"מ קוטר (DPSS לייזר, LaserGlow טכנולוגיות, טורונטו, קנדה), כייל את כוח הלייזר ל750 mW (1.18 W / 2 סנטימטר) באמצעות apower מטר ולאחר מכן לכבות את הלייזר כדי להכין את בעלי החיים.
  4. להרדים את החיות עם 2% v / v isoflurane בגז מוביל 100% חמצן דרך חרטום אין הדחה ברורה של isoflurane מפגע סיכון בריאות אדם). ודא שבעל החיים הוא מורדם עמוק מספיק על ידי ביצוע קמצוץ הבוהן עם מלקחיים או אצבעות לרגליו האחוריות של בעל החיים. בעלי החיים מוכנים להקרנת לייזר כאשר הם מגיבים להליך זה.
  5. לנטר את טמפרטורת גידול על ידי מצלמת אינפרא אדום תרמית (Mikroshot, LUMASENSE טכנולוגיות). מקם את המצלמה קרובה לגידול, להתמקד בו היטב ולקחת תמונת PTT מראש, כמו גם תמונה לבנה אור רגילה לפני תחילת ההקרנה ווקי טוקי.
  6. הפעל את הלייזר שוב, ולהגביר את כוח האור כדי 750 mW. מקם את הגידול במרכז קרן לייזר כדי לקבל את הגידול המכוסה במלואן, ולהתחיל עיתוי ההקרנה. קח את תמונת טמפרטורת גידול כל 5 שניות לטיפול לייזר דקה אחת. כבה את הלייזר בדקות 1. סנטאופ אספקת הגז של 2% isoflurane, לחכות עד שיתאושש מן החי מההרדמה והחזירה אותו לכלוב.
  7. שמור על עכברים בחדר חיה טמפרטורה נורמלי תחת מחזור אור וחושך שעה 00:12 על פי פרוטוקולים של בעלי החיים אושרו על ידי רשת בריאות באוניברסיטה. הזרק עצירות (0.05 מ"ג / קילוגרם, תת עורי פעמיים ביום במשך שבוע הבא הקרנת הלייזר כדי להפחית את הכאב שנגרם על ידי הצלקת. כל יומיים, למדוד את קוטר הגידול באמצעות קליפר ולקחת תמונה. לחשב את נפח הגידול באמצעות להלן משוואה: V = π / 6 · · ב 2, שבו הוא בקוטר הארוך, ואילו b הוא קצר אחד.
  8. להקריב את בעלי החיים על ידי לשים אותם בחדר CO 2, כאשר הקוטר של הגידול הארוך מגיע 10 מ"מ, כפי שהוא נקודת הסיום המוגדרת במעבדה שלנו. בצע נקע בצוואר הרחם לאחר טיפול CO2. מגרש את עקומת ההישרדות.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Pyropheophorbide הוא מצומדת לפוספוליפידים כמונומר יציב שומנים בדם (איור 1 א) וconjugates העצמי להרכיב כדי ליצור porphysomes על ידי שיטת שחול בממברנה באמצעות מכבש בלחץ גבוה. זה בדרך כלל קשה extrude השעיה porphysome שומנים בדם במהלך 3 המחזורים הראשונים של חול עם קצב זרימה איטי יחסית. ככל שיותר פרופילים חוזרים על עצמם, את קצב הזרימה של פתרון extruded מגדיל בהדרגה, ובלחץ יכול להיות ירידה קלה במידת צורך. גודל Porphysome, ריכוז, ויעילות מרווה הן שלוש תכונות חשובות כדי לאפיין את חלקיקים מייד לאחר שחול. Porphysomes גבוהה ההומוגניות של התפלגות גודל (שיא סביב 120 ננומטר) שנוצר (איורים ב 1 ו 1 ג) עם שני שיאים עיקריים ספיגת (410 ננומטר ו677 ננומטר, 1D איור) ויכול להישאר יציב במשך 12 חודשים כאשר להיות מאוחסן על 4 ° C. הקרינה של פורפירין הוא הרווה גבוה ככל 99.8% wתרנגולת nanostructure הוא ללא פגע (איור 1e).

לin vivo PTT, חום יכול להיות שנוצר במהירות על הקרנת הלייזר ב24 ממשל פוסט porphysome-HR (איור 2). Porphysomes עם הקרנת לייזר יגרום לטמפרטורה לעלות בשיעור של מעל 35 ° C לאחר 1 דקות של הקרנה, בעוד בלייזר בלבד גורם לעלייה בטמפרטורה של פחות מ -10 ° C. חשובה שטמפרטורת הגידול הסופית מגיעה 55 מעלות צלזיוס כדי להבטיח אבלציה גידול להשלים. בעקבות הקרנת PTT, הגידול בדרך כלל הופך לבנבן בגלל האפקט התרמי החזק. רגל העכבר הופכת להיות קצת נפוחה באזור הגידול לכ -2 ימים הבאים PTT. תוצאות אבלציה תרמית בeschar חום כהה על גידולים והפחתת 100% מנפח גידול. Eschars ניתן להבחין בבירור ב24 לאחר טיפול שעה והם להתאושש בהדרגה במהלך השבועות הבאים 2 (איור 3 א). שימוש porphysomes, tu תת עוריתMors ניתן למנוע לחלוטין ללא הישנות (איור 3), ואילו הגידולים בporphysome לבד ושליטה בלייזר בלבד ימשיכו לגדול (איור 3), וכל להגיע לנקודת סיום ב 2 שבועות.

איור 1
איור 1. מבנה של nanovesicles porphysome ואפיונים. . ייצוג סכמטי של pyropheophorbide השומנים porphysome. ב. תמונת TEM מקבילה. ג. התפלגות גודל של porphysomes לאחר שחול בלחץ גבוה. ד. הספיגה של השומנים בדם pyropheophorbide במתנול, מנורמלים לשיא ב410 ננומטר. דואר. פליטת הקרינה (EM) של הרווה (קו מקף אדום) ו( קו מוצק כחול) unquenched porphysomes, מנורמלים לקרינה המרבית. לחץ כאן כדי להציג דמות גדולה.

איור 2
איור 2. תגובת תרמית במהלך PTT.. לייזר להגדיר עבור הקרנה דרך העור בהיר. B ו-C. . טמפרטורה של גידול על הקרנת לייזר בעכברי גידול נושאות KB ב24 שעות לאחר הזרקה של porphysomes או PBS ד, טמפרטורת גידול מקסימלי במהלך 60 הקרנת לייזר שניות (ממוצע + / - SD עבור 5 עכברים בכל קבוצה). לחץ כאן כדי להציג דמות גדולה.

"Src =" iles/ftp_upload/50536/50536fig3highres.jpg / files/ftp_upload/50536/50536fig3.jpg "/>
איור 3. . תצלומים המראים תגובה טיפולית ל1 PTT, כוללים שלוש קבוצות: porphysomes הזרקה עם הקרנת לייזר, הזרקת PBS עם הקרנת לייזר, וporphysomes הזרקה לבד. ב. גידול ממוצע לאחר כל טיפול נפח (n = 5, עם * מייצג p <0.0005). לחץ כאן כדי להציג דמות גדולה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

בפיתוח של טכנולוגיות משלוח סמים, חלקיקים רב תכליתיים נמצאים כעת תחת חקירה רחבה למעקב מדויק של רכב משלוח סמים תוך שמירה על מטען סמים גבוה. ליפוזומים טעונים פורפירין פותחו עבור נכסים הפרמקוקינטי טובים יותר ואספקה ​​יעילה יותר מניהול ישיר של פורפירין, אבל מכשולים קיימים, כוללים הכמות מוגבלת טעינה של פורפירין וחלוקים מחדש מהירים של פורפירין מיפוזומים לחלבוני פלזמה 5,6. בניגוד למערכות אספקת liposomal קונבנציונליות, שבו פורפירין בחינם מוכנסים לתוך או הליבה או שומנים בדם bilayer של יפוזום, pyropheophorbide (Pyro) הוא החברה ישירות ויציבות מצומדת לפוספוליפידים ועצמיים להרכיב לתוך ננו כמו יפוזום-לגבש porphysomes . כתוצאה מכך, bilayer porphysome משיג צפיפות גבוהה מאוד פורפירין אריזה, מה שמוביל למרווה עצמית מבנה תלוי של fluore Pyroscence ומקדם הכחדה גבוהה.

conjugates Pyro השומנים אלה עצמי להרכיב לתוך porphysomes במאגר מימיים באמצעות שיטת הכנה דומה של ליפוזומים, כגון שיטת שחול קרום שמשמש בדרך כלל כדי ליצור שלפוחית ​​unilamellar בגודל מוגדר היטב 7-9. החול מתחיל מסרט שומנים בדם יבש שהתייבשות בתמיסה המימית ונתונים לכמה מחזורי ההפשרה הקפאה כדי ליצור שלפוחית ​​multilamellar עם התפלגות גודל רחבה 10. כאשר סרט השומנים porphysome התייבשות מגיע מ"ג יותר מ 1 / מיליליטר, שיחול במדריך הופך מאתגר מבחינה פיזית, כך שחול בלחץ גבוה הוא נבחר לייצור בקנה מידה מporphysomes, כמו למחקרים בבעלי חיים, כאשר לפחות 5 מ"ג / מיליליטר של porphysome נדרש 8 , 9. כדי להשיג ריכוז Pyro סופי גבוה אף יותר, porphysome שומנים סרט יכול להיות מוכן עם סכום ראשוני גבוה יותר. אבל ריכוז גבוה יותר מאשר 10 מ"ג / מיליליטר אינו מומלץ, בשל הקושי שלשחול עם מכבש בלחץ גבוה 10 מיליליטר. במהלך החול, אם קצב הזרימה של פתרון extruded יוצא הוא איטי מאוד (למשל 30 דקות / מיליליטר) אפילו עם לחץ גבוה מאוד (≤ 800 psig לנושא בטיחות), המסנן ניתן לשנות לקבוצה חדשה, ו טמפרטורה של מים במחזור יכולה להיות מוגברת מ65 ° C-75 ° C. ההומוגניות גודל של nanovesicles liposomal הוכח לעזור להפחית את ספיגת כבד וטחול in vivo 11. לכן, כדי לקבל התפלגות גודל הומוגנית וצרה, שחול של porphysome השעיה שומנים דרך קרום מסנן (100 ננומטר) חוזר על עצמו לפחות עשר פעמים או אפילו יותר.

מצאנו porphysomes הם יציבים מאוד לאחר שחול כאשר הם מאוחסנים על 4 מעלות צלזיוס, עם שינוי זניח בגודל או מרווה נכסים לשנה אחת לפחות במחקרים שלנו (מידע לא מוצג). זה עדיין מומלץ לבדוק את גודל porphysome ויעילות מרווה לפני כל זריקת בעלי חייםכדי להבטיח porphysome תקינות.

Porphysomes הם חלקיקים האורגניים הראשונים שכהנו משפרי photothermal יעילים כתוך שמירה על יכולת אספקת הסמים והתאמה הביולוגית של יפוזומים קונבנציונליים. הם מבוססים על פורפירינים, אשר יש רקורד מצוין עבור יישומי theranostic. 12 יש להם השוואתי גבוהה הכחדה מקדם לחלקיקי זהב (GNPs) לייצור חום מהיר ואבלציה התרמית היעילה 1. במחקרי vivo הראו את היתרונות של PTT מופעל porphysome כשיטת חלופית לטיפול בסרטן קונבנציונלי. PTT הוא פשוט מאוד, עם טיפול לייזר יחסית מקומי לאזור שנבחר ההקרנה (בקוטר 9 מ"מ), ותקופה קצרה מאוד לטיפול (1 דקות) נדרשת על מנת להשיג טמפרטורת גידול גבוהה יותר מאשר 55 מעלות צלזיוס במשך אבלציה תרמית יעילה. שתי הפשטות וסלקטיביות גבוהה יכולים לעזור כדי לשפר את זמן החלמה ולהפחית את הסיכון של סיבוכים עבורr יישומים טיפוליים translational. אם סוגי xenograft אחרים שיש להם פחות הצטברות גידול מגידול KB (7.5% מזהה / g) משמש, במינון גבוה יותר porphysome יכול להיות IV הזריק לייצור חום יעיל על הקרנת לייזר. במהלך תהליך ההקרנה, חשוב שנקודת לייזר מכסה את כל אזור הגידול, וטמפרטורת גידול מוגברת ל-C ° 55 או גבוה יותר לאבלציה תרמית מהירה ומלאה בגידולים.

מחקרי החברה באופן שוטפים כדי לחקור את ההדמיה multimodal ויישומים טיפוליים של porphysomes כסוכני PTT חזקים יותר מבחינה קלינית רלוונטי מודלים של בעלי חיים למחקר translational עתיד.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

יש לנו מה למסור.

Acknowledgments

עבודה זו נתמכה על ידי קרן הנסיכה מרגרט החולים הלאומי למדע והנדסת מועצת מחקר של קנדה, המכון הקנדי לחקר בריאות, הקרן הקנדית של חדשנות, וג'ואי וטובי טננבאום / ברזילאי כדור יו"ר בחקר סרטן ערמונית, להעניק מקרן מחקר SUNY ותמיכת הפעלה מאוניברסיטת באפלו.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Rotary evaporator Thermo-Savant SPD131DDA
Votex Scientific Industries SI-0236 Model number: G560
High pressure extruder LIPEX, Northern Lipids Inc. T.001 10 ml Thermobarrel Extruder
Heated bath circulators (Thermostatted circulator) Thermo SCIENTIFIC SC100-S5P
Polycarbonate filters Avanti Polar Lipids 610005 Pore size 100 nm, and membrane diameter 19 mm
Zetasizer Malvern Instruments ZS90
UV/Visible Spectrophototmeter Varian Australia Cary 50 Bio UV/ Visible Spectrophotometer
Spectrofluorometer HORIBA Scientific FluoroMax-4
Transmission Electron Microscopy (TEM) Hitachi H-7000
Cell culture incubator SANYO MCO-18AIC
Powermeter Thorlabs PM100D with sensor S142C
671nm Laser LaserGlow Technologies LRS-0671_PFN-02000-05 S/N:10097270
Infrared Thermometer Mikroshot, LUMASENSE Technologies 9102409
Laser protective eye goggles LaserGlow Technologies AGF6602XX Optical Density: 1.5+ at 630-700 nm

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Lovell, J. F., et al. Porphysome nanovesicles generated by porphyrin bilayers for use as multimodal biophotonic contrast agents. Nat. Mater. 10, 324-332 (2011).
  2. Lovell, J. F., et al. Enzymatic regioselection for the synthesis and biodegradation of porphysome nanovesicles. Angew Chem Int Ed Engl. 51, 2429-2433 (2012).
  3. Liu, T. W., MacDonald, T. D., Shi, J., Wilson, B. C., Zheng, G. Intrinsically Copper-64-Labeled Organic Nanoparticles as Radiotracers. Angewandte Chemie. , (2012).
  4. Zheng, G., et al. Low-density lipoprotein reconstituted by pyropheophorbide cholesteryl oleate as target-specific photosensitizer. Bioconjug Chem. 13, 392-396 (2002).
  5. Chen, B., Pogue, B. W., Hasan, T. Liposomal delivery of photosensitising agents. Expert Opin Drug Deliv. 2, 477-487 (2005).
  6. Jin, C. S., Zheng, G. Liposomal nanostructures for photosensitizer delivery. Lasers Surg Med. 43, 734-748 (2011).
  7. Olson, F., Hunt, C. A., Szoka, F. C., Vail, W. J., Papahadjopoulos, D. Preparation of liposomes of defined size distribution by extrusion through polycarbonate membranes. Biochim Biophys Acta. 557, 9-23 (1979).
  8. Berger, N., Sachse, A., Bender, J., Schubert, R., Brandl, M. Filter extrusion of liposomes using different devices: comparison of liposome size, encapsulation efficiency, and process characteristics. Int J Pharm. 223, 55-68 (2001).
  9. Jesorka, A., Orwar, O. Liposomes: technologies and analytical applications. Annu Rev Anal Chem (Palo Alto Calif). 1, 801-832 (2008).
  10. Lapinski, M. M., Castro-Forero, A., Greiner, A. J., Ofoli, R. Y., Blanchard, G. J. Comparison of liposomes formed by sonication and extrusion: rotational and translational diffusion of an embedded chromophore. Langmuir. 23, 11677-11683 (2007).
  11. Liu, D., Huang, L. Size Homogeneity of a Liposome Preparation is Crucial for Liposome Biodistribution In Vivo. Journal of Liposome Research. 2, 57-66 (1992).
  12. Zhang, Y., Lovell, J. F. Porphyrins as Theranostic Agents from Prehistoric to Modern Times. Theranostics. 2, 905-915 (2012).

Tags

הנדסה ביוטכנולוגיה גיליון 79 חלקיקים Porphysome טיפול photothermal nanoparticle פורפירין
דקה אחת, אבלציה גידול תת-One-Watt photothermal שימוש Porphysomes, הפנימי משולבת nanovesicles
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Jin, C. S., Lovell, J. F., Zheng, G. … More

Jin, C. S., Lovell, J. F., Zheng, G. One Minute, Sub-One-Watt Photothermal Tumor Ablation Using Porphysomes, Intrinsic Multifunctional Nanovesicles. J. Vis. Exp. (79), e50536, doi:10.3791/50536 (2013).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter