Contrast Ultrasound gezielte Behandlung von Gliomen in Mäusen über Drug-Bearing Nanopartikel Liefer-und mikrovaskuläre Ablation

1. Mikroblasen Produktion

1. Zur Vorbereitung Albumin Mikrobläschen (MBS), setzen Sie eine 1% ige Lösung von Albumin in physiologischer Kochsalzlösung in einen Kolben mit einer Decke aus Gas (Octafluorpropan) oberhalb der wässrigen Phase. Kurz beschallen die Lösung (30 sec) mit einem Ultraschall-Desintegrator mit einem erweiterten ½ "Titan-Sonde ausgestattet. Diese Formulierung ist ähnlich Optison (GE Heathcare), die in einem Konzentrationsbereich von 0,5 bis 1,2 x 10 ⁹ MB / ml versehen ist. Bestimmen Sie bedeuten MB Durchmesser mit einer Multisizer Coulter Counter. Das Albumin bedeuten MB Durchmesser in dieser Studie verwendet wurde 1.93um ± 1.63um.
2. Zur Herstellung Lipid MBs, bereiten eine wässrige Dispersion von 1 mg / ml Polyethylenglykol-40-stearat (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO) und 2 mg / ml Distearoyl Phosphatidylcholin (Avanti Polar Lipids, Alabaster, AL) und sonciate wie zuvor beschrieben (1,1) mit decafluorobutane Gas. Bestimmen Sie bedeuten MB Durchmesser mit einer Multisizer Coulter Counter. Die mittlere Lipid MB Durchmesser in dieser Studie verwendet wurde 2.01um ± 1.29um.

2. Nanopartikel Fabrication

1. Diese Methoden wurden von angepassten Wasser-in-Öl-in-Wasser-Emulsion Lösungsmittelverdampfung Technik, die von Davda (2002) und Chappell (2008) beschrieben.
2. Bereiten Sie eine 2% Poly (vinylalkohol) PVA-Lösung durch Auflösen von 20 g PVA in 1000 ml deionisiertem Wasser (DI). Anschließend Lösung voll und ganz auf einer Rührplatte über Nacht auflösen. Centrifuge Lösung bei 1000 rpm für 10 Minuten und Filter mit einer 0,22 &mgr; m Sterilfilter zu entfernen restliche ungelöste PVA.
3. Zur Herstellung von Rinderserumalbumin (BSA) geladen Poly (Milchsäure-co-Glykolsäure) (PLAGA)-Nanopartikel (NPs), lösen 180mg der nicht begrenzten 85:15 PLAGA in 6ml Methylenchlorid (MC) in einem Glasszintillationsröhrchen. Vortex die MC / PLAGA Lösung für 2 Minuten.
4. Lösen gewünschte Nutzlast (15mg BSA) in 1,5 ml PBS. Fügen Sie die PBS / BSA-Lösung in zwei Teile, die PLAGA / MC-Lösung mit Intervallschaltung Vortexen. Platzieren Lösung auf Eis für 5 Minuten und beschallen zu 45W für 120 Sekunden.
5. Fügen Sie die MC / PLAGA / Nutzlast / PBS Lösung 24ml von 2% PVA, in zwei Teile mit mittleren Vortexen.
6. Platzieren Sie die Lösung auf Eis für 5 Minuten und beschallen zu 45W für 120.
7. Rühren Sie die NP-Emulsion für 12 Stunden auf einer Rührplatte in einem Abzug der Verdunstung von MC und NP stabilisieren kann.
8. Die Suspension für 25 Minuten bei 20.000 rpm bei 4 ° C zweimal, um NPs zu isolieren und zu entfernen Rest PVA. Das Pellet in 8ml von DI-Wasser und Zentrifuge für 10 Minuten bei 1000 rmp bei 4 ° C, um die 100nm Bevölkerung von NPs zu isolieren.
9. Isolieren Sie den Überstand und Blitz einfrieren bei -80 ° C lyophilisiert die gefrorene Probe für 48 Stunden. Lagern Sie die lyophilisierte Partikel in einem Exsikkator bei -80 ° C bis zum Zeitpunkt der Nutzung.

3. Composite-Delivery Vehicle Fabrication (Protokoll vom VisEn Chemie Hinweise angepasst)

1. Umwandlung von VivoTag680 zu Carboxy Oberfläche Funktionalität
   1. Kombinieren Sie eine Durchstechflasche VivoTag680 mit 50 ul 1,0 M HEPES, pH 7 und Bernsteinsäureanhydrid (2,5 mg, 25 ĩmol) in 25 ul DMSO. Dann werden 50 ul von 1,0 M NaOH zu dieser Lösung gründlich gemischt; ermöglichen Lösung für 2 Stunden bei Raumtemperatur vor Licht geschützt zu reagieren. Purify Partikel mit Bio-Rad BioGel (P100, Medium) Elution mit 0,1 M MES-Puffer, pH 6,0. Sammeln Sie die grüne Band.
2. Die Aktivierung der Carboxy-modifizierte VivoTag680
   1. Kombinieren Sie Carboxy-modifizierte VivoTag680 in 0,1 M MES-Puffer, pH 6 erhalten, mit 1 mg 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)-Carbodiimid (EDC) und 2,2 mg N-Hydroxysulfosuccinimid (Sulfo-NHS). Nach 2 h bei Raumtemperatur reagieren.
   2. Purify aktiviert Partikel von überschüssigem aktivierenden Agens (EDC) durch Gelfiltration unter Verwendung von Bio-Rad BioGel (P100, Medium) Elution mit 0,1 M MES-Puffer, pH 6,0 und sammeln die grünen Band. Unmittelbar Konjugat der aktivierten Partikel zu Amin-haltigen Molekülen (z. B. BSA-beladenen Nanopartikel). Lassen Sie die Lösung für 2 Stunden bei Raumtemperatur reagieren. Amine konjugierte NPs wurden aus mehr als EDC durch Zentrifugation bei 20.000 rpm für 60min bei 4 ° C, Abgießen des Überstandes nach Zentrifugation und Resuspendieren in 0,1 MES-Puffer gereinigt.
3. Stoppen Sie hier, um VivoTag680 getaggt NPs für Drug-Delivery-Studien herzustellen.
4. Konjugation von Carboxy-modifizierten PLGA-BSA-VivoTag680 Nanopartikel (NP680) um Albumin Mikrobläschen
   1. Kombinieren Sie NP680 in 0,1 M MES-Puffer, pH 6 mit 1 mg 1-Ethyl-3-(3 dimethylaminopropyl)-Carbodiimid (EDC) und 2,2 mg N-Hydroxy-sulfosuccinimide (Sulfo-NHS) erhalten. Lassen Sie die Lösung für 1 Stunde bei Raumtemperatur reagieren.
   2. Purify aktiviert Nanopartikel aus über EDC durch Zentrifugation bei 20.000 rpm für 60min bei 4 ° C, Abgießen des Überstandes nach Zentrifugation. Resuspendieren Nanopartikel in 0,1 MES-Puffer.
   3. Wash Albumin MBs dreimal entgast PBS, um überschüssige BSA aus der Lösung zu entfernen.
   4. Unmittelbar Konjugat der aktivierten Partikel zu Amin-haltigen Molekülen (z. B. Albumin Mikroblasen). Lassen NP680 Lösung für 2 Stunden bei Raumtemperatur reagieren. Purify NP680 konjugierte Mikrobläschen (MNCA) vom ungebundenen NP680s durch dreimaliges Waschen mit entgastem PBS.
   5. Bestimmen Sie die Konzentration der MNCAs mit einem Coulter Counter.

4. Tumor-Modell

Alle Tierexperimente wurden in Übereinstimmung mit einem Tier-Protokoll von der University of Virginia Animal Care und Verwenden Committee genehmigt.

1. C6 Giloma Ratte Tumor-Zelllinie wurde von Dr. Jason Sheehan von UVA (Charlottesville, VA) zur Verfügung gestellt.
   1. Cells Linie wurde getestet, um sicherzustellen Zellen wurden Mykoplasmen kostenlos.
2. Pflegen Sie die Zelllinie in F-12K Nutrient Mixture mit 16% Pferdeserum, 3% fötalem Rinderserum (FBS) und 1% Pen-Strep (Gibco, USA) bei 37 ° C und 5% CO _2. Ergänzt
3. Impfen C57BLJ6/Rag1 Mäuse (Jackson) mit 3 x 10 ⁶ C6 Giloma Tumorzellen in 300 ul PBS subkutan in die linke Hinterlauf aufgehängt. Lassen Tumor für 12 Tage wachsen, um einen maximalen Durchmesser von 8-10mm erreichen.

5. In Vivo Ultraschall-Anwendung

1. Anesthetize Mäuse mit einer intraperitonealen (IP) Kombination Injektion von Ketamin-Hydrochlorid (60 mg / kg Körpergewicht) und Xylazin (0,1 mg / kg Körpergewicht) vor der Behandlung.
2. Bereiten Sie eine Wartung Betäubung von Ketamin-Hydrochlorid (20 mg / kg Körpergewicht) und Xylazin (0,3 mg / kg Körpergewicht). Verwalten, wie gebraucht.
3. Kanülieren die Schwanzvene jedes Tier für die intravenöse (IV) Verabreichung eines MB, MB / NP oder MNCA Lösung.
4. Tumor Perfusionsmessungen
   1. IV Infusion einer Lipid-MB-Lösung (1x10 ⁸ MB ​​/ g Körpergewicht in 0,3 ml 0,9% iger Kochsalzlösung) mit einer Rate von 15μl/min mit einer kontinuierlichen Infusionspumpe (Harvard Apparatus PHD 2000; Harvard Apparatus, Holliston, MA).
   2. Ein Acuson Sequoia 512 Ultraschall-System (Siemens Medical Solutions, Mountain View, CA) mit einer 8 13 MHz linear 15L8 Sonde ausgerüstet war in dieser Studie verwendet, um den Kontrast verstärkt Tumorperfusion quantifizieren. Paar der 15L8-Sonde, um den Tumor mit einer Wasser-Ultraschall-Gel (Parker Laboratories Aquasonic 100; Parker Laboratories, Inc., Fairfield, NJ). Scan der Tumor in B-Mode, die beste Bildebene zu erhalten.
   3. Im Gegensatz Pulssequenz (CPS)-Modus, erwerben einen kontinuierlichen Video-Capturing Mikrobläschen Signalintensität 5 Sekunden vor und 20 nach, die mit hoher Amplitude "Burst"-Puls bei einer Bildwiederholrate von 13Hz. Wiederholen Sie die Messungen in vier Bildebenen.
   4. Warten Sie zehn Minuten an Albumin MBs einfließen und initiieren therapeutischen niederfrequenten Behandlung zu ermöglichen Lipid MBs aus dem Kreislauf zu löschen.
5. Therapeutische Ultraschallbehandlung
   1. Zehn Minuten nach Tumorperfusion Messungen (5,3) Paar ein 0,75''Durchmesser 1 MHz unfokussierten Wandler (A314S; Panametrics, Waltham, MA) auf die Haut über der Flanke Tumor. IV Infusion einer Albumin MB (1 x10 ⁵ MB / g Körpergewicht in 0,3 ml 0,9% iger Kochsalzlösung), MB / NP (1 x10 ⁵ MB / g und 0,2 ug NPs / g Körpergewicht in 0,3 ml 0,9% iger Kochsalzlösung) oder MNCA-Lösung (1 x10 ⁵ MNCAs / g Körpergewicht in 0,3 ml 0,9% iger Kochsalzlösung).
   2. Drug Delivery-Behandlung
      1. Insonate für 60 Minuten mit der "1-Burst"-Pulssequenz (5.4.2.2) während einer kontinuierlichen Infusion von NPs, eine Co-Injektion von MBs und NPs oder MNCAs (5.4.1).
      2. Die "1-Burst" pulsierende Sequenz besteht aus 100 aufeinanderfolgenden 1 MHz Sinusoide (ED = 0,00002) jeweils von 1V Spitze-Spitze-Amplitude von einem Waveform-Generator (AFG-310; Tektronix, Inc., Beaverton, OR). Amplify die Wellenform-Signal durch einen 55 dB RF mit einem Leistungsverstärker (ENI 3100LA; Elektronische Navigation Industries, Richardson, TX).
   3. Ablative Behandlung
      1. Identisch mit 5.4.2.1, jedoch insonate mit dem "5-Burst-Medium" oder "5-Burst - Extended" Pulssequenz
      2. Die "5-Burst-Medium" pulsierende Sequenz besteht aus 5000 1 MHz Sinusoide (duty cycle = 0,005) jeweils von 1V Spitze-Spitze-Amplitude. Die "5-Burst-Exteneded" pulsierende Sequenz besteht aus 10000 1 MHz Sinusoide (duty cycle = 0,01) jeweils von 1V Spitze-Spitze-Amplitude.
      3. Während der Zeit Verlauf des Experiments überwachen Tumor Temperatur durch eine Nadel Thermoelementsonde (Omega T-Typ, HYP1-30-1/2-TG-60-SMPW-M) 2cm in den Tumor. Rekord Temperaturmessungen alle fünf Minuten.
6. Wiederholen Tumorperfusion Messungen in 5,3 10 Minuten nach therapeutischer Behandlung beschrieben.

6. Tumorperfusion Quantifizierung

1. Mit dem CPS-Programm auf der Sequoia, geben Sie ACQ-Modus. Wählen the region of interest über den kompletten Tumorvolumen. Perfusion Erholung Kurven der Form generiert werden y = A (1 - ^e-βt) + C (Sadlowski 2002; Chromas 2001; Yeh 2004), die Anpassung an die CPS-Daten. Bewerten β, ein relatives Maß der roten Blutkörperchen Geschwindigkeit, Vorbehandlung und Nachbehandlung.
2. Export CPS-Dateien für die Offline-Analyse. Konvertieren von Daten in AVI-Dateien. Pause avi-Dateien in Frame-by-Frame-Bildsequenzen. Mit Compaq Visual Fortan oder eine ähnliche Software-Paket, erzeugen eine zeitlich gemittelte Bild aller Bilder von der zerstörerischen Impuls auf 8 Sekunden nach dem zerstörerischen Impuls.
3. Um festzustellen, perfundierten Tumor-Bereich, mit ImageJ-Software, gelten eine Schwelle von 247 um die 8-bite die Zeit gemittelt CPS Bild und Quantifizierung der Prozent verbesserte Pixel innerhalb des Tumorvolumens. Overlay den entsprechenden B-Bild mit der Zeit gemittelt Schwellenwert Bild genau zu definieren Tumor-Bereich.
4. Durchschnittliche die prozentuale perfundierten Bereich für ein Minimum von vier CPS-Clips, um eine endgültige perfundierten Gebiet zu einem bestimmten Zeitpunkt für einen bestimmten Tumor zu erhalten.
5. Nehmen Sie das Produkt Prozent perfundierten Bereich (6,4) und β (.1), relative Tumordurchblutung bestimmen.

7. Nanopartikel Bioverteilung in Tumor

1. Zwölf Tage vor der Behandlung mit fluoreszenzmarkierten NPs Ort Mäuse auf einem niedrigen alfasprot Ernährung (Harlan, Indianapolis IN) zu reduzieren Autofluoreszenz durch normale Maus chow bei der Abbildung entstehen.
2. Shave der Imaging-Website (Flanke Leber), alle Haare zu entfernen.
3. Rückstände von Haaren mit einem chemischen Haarentfernung Mittel wie Nair.
   1. Spülen aller verbleibenden chemischen Haarentferner oder eine Verätzung auftreten.
4. Bild Mäuse auf der FMT-System (VisEn Medical) vor der Behandlung und 0, 1, 4 und 24 Stunden nach der Behandlung wie in 5.4.2 beschrieben.
5. Vor Bildgebung betäuben Mäusen mit einer IP-Verbindung Injektion von Ketamin-Hydrochlorid (60 mg / kg Körpergewicht) und Xylazin (0,1 mg / kg Körpergewicht). Bewegen Sie die Maus auf dem Imaging-Kassette. Erwerben Reflexion Bilder in weißem Licht und fluoreszierende Modi. Führen Sie fluoreszierenden tomographischen Bildgebung in der VT680-Kanal.
6. Verwende den FMT Software 3D-Rekonstruktionen der Bilddaten unter Verwendung eines normierten Born-Gleichung zu erzeugen. Nach der Rekonstruktion, wählen Volumina von Interesse (VOI), indem Sie eine Region of Interest (ROI) in allen 3 Bildebenen (X, Y, Z). Eine mittlere Fluoreszenz-Wert und insgesamt VOI Volumen und Fluorochrom-Konzentration aufgrund fluoreszenzmarkierten BSA-Nanopartikeln, wird für VOI umfasst die Füße und in der Leber erzeugt werden.

8. Tumor Growth Rate

1. Bewerten Tumorvolumen, indem sie täglich Messungen mit digitalen Kaliber. Berechnen Tumorvolumina mit einem Ellipsoid Annäherung; V = 1 / 6 π abc. Wo a, b und c sind die maximalen Durchmesser des Tumors in drei orthogonalen Ebenen gemessen.

9. Tumor Processing and Analysis

1. Sieben Tage nach der Behandlung euthanize Tiere. Kanülieren des linken Ventrikels und exsanguinate Blut mit 10 ml 2% Heparinisiertes Tris CaCl _2-Puffer (0,68 mM) Perfusion von 10 ml Tris CaCl _2-Puffer (0,68 mM), jeweils für 10 Minuten bei 100 mmHg gefolgt.
2. Perfusion-fix Gewebe mit einer Infusion von 4% Paraformaldehyd in PBS (4 ° C) für 10 Minuten bei 100 mmHg. Lassen Sie Probe für 60 Minuten zu beheben.
3. Excise Proben in Paraffin eingebettet und geschnitten in 5-Mikron-Abschnitte.
4. Führen Sie Standard-Hämatoxylin-Eosin-Färbung zur histologischen Veränderungen, die als Ergebnis der Ultraschall-Aufnahmen entstanden sein könnten bewerten.
5. Zum Nachweis von apoptotischen Zellen, verwenden Sie ein Terminal Desoxynucleotidyltransferase vermittelten Desoxyuridintriphosphat nick end labeling (TUNEL)-Assay (ApoptTag Kit, Intergen Co., Norcross, GA, USA).

10. Repräsentative Ergebnisse

1. Nanopartikel Fabrication (2,0)

1. Wenn dieses Protokoll korrekt vorgeformt ist NPs werden in Form sphärischer, wie Raster-Elektronen-Mikroskopie (SEM) bestimmt, und eine Gauß-Verteilung rund um 100nm, durch Lichtstreuung Techniken bestimmt. Repräsentative Ergebnisse sind in Abbildung 1 dargestellt.

2. Targeted Drug Delivery (5.4.1)

1. Basierend auf den veröffentlichten Studien in unserem Labor (Song 2002, Chappell 2008) und unveröffentlichte Ergebnisse in Abbildung 2, Ultraschall-Mikrobläschen Zerstörung führt zu verbesserter Lieferung von intravaskulären Nanopartikel Tumorgewebe durchgeführt. Wir haben auch gezeigt, dass unsere MNCA Lieferung Technik führt zu erhöhten Nanopartikel Lieferung sofort nach der Behandlung.

3. Tumor Ablation (5.4.3)

1. Wir haben das verlängerte Ultraschall Mikroblasen Zerstörung, bei relativ niedrigen Arbeitszyklen (0,005 bis 0,01), die Ergebnisse in mechanische Abtragung der gezeigtenTumor Mikrovaskulatur und Regression des Tumorwachstums. Wenn dieses Protokoll ordnungsgemäß durchgeführt wird sollte man erwarten, Änderungen in (i) Geschwindigkeit des Tumorwachstums (Abb. 3), (ii) Tumor Hämodynamik (Abbildung 4), (iii) nekrotischen Bereich, und (iv) die Apoptose.

Abbildung 1. Charakterisierung von Nanopartikeln PLAGA Lager BSA. (A) SEM-Bild korrekt hergestellt Nanopartikel. (B) REM-Aufnahme von unsachgemäß hergestellt Nanopartikel.

Abbildung 2. (A) Fluoreszenz-vermittelte Tomographie (FMT) Bilder von Ultraschall behandelt (oben) und Kontrolle behandelt (unten) subkutane Gliome unmittelbar nach der Behandlung mit einem MNCAs, bei denen Nanopartikel (NPs) Lager 680 Fluoreszenz-Signale werden auf überlagert Graustufen planar Anregungslicht Bild.

Abbildung 3. Representative fache Änderung des Tumorwachstums nach Mikroblasen Schalluntersuchung mit den fünf-Burst erweitert pulsierende Protokoll.

Abbildung 4. B-Mode (A, C) und kontrastverstärkten Sonographie (B, D) Bilder einer subkutanen C6 Gliom Tumor in einer Maus. In der ersten Vorbehandlung Bild (A) die Grenze von meist echoarmen Tumor in blau verfolgt worden. Zeitlich mittlere Enhancement nach intravenöser Injektion eines Kontrastmittels in (B) Vorbehandlung gezeigt. Nachbehandlung, vor Kontrastmittelinjektion ist die Tumor wieder meist echoarm (D). Nach Kontrastmittelinjektion, gibt es deutlich weniger Verbesserung in den Tumor.

Kritische Schritte

Kanülierung der Maus Schwanzvene:

Die intravenöse Injektion in die Maus Schwanzvene kann eine schwierige Prozedur sein. Allerdings kann eine Schwanzvene Katheter verbessern die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Injektion. Um den Katheter mehrmals hin und her biegen einem 25-Gauge-Nadel, bis es von der Nabe bricht. Legen Sie das stumpfe Ende in das Ende des PE 20 Rohre und dichten die Verbindung mit Silikonkleber. Zur Vorbereitung des Katheters zur Kanülierung, fügen Sie eine Spritze gefüllt mit 1% heparinisierten Kochsalzlösung, um den cather und ziehen in den Totraum des Katheters Flüssigkeit. Position einer narkotisierten Maus auf die Seite, sodass die laterale Schwanzvene ist in Sicht. Dilate der Schwanz mit warmem Wasser (105 ° - 110 ° F). Führen Sie die Nadel in die Vene. Wenn dies gelingt Blut wird in der Regel geben Sie den Katheter. Stellen Sie sicher, dass die Nadel in die Vene, indem Sie die Vene mit einer kleinen Menge von Kochsalzlösung. Sichern Sie den Katheter in Platz mit Klebeband vor dem Anbringen der Spritze an die Infusionspumpe.

Nanopartikel Resuspension:

Nanopartikel können aggregieren folgenden Gefriertrocknung. Resuspendieren Partikel in PBS, immer wieder Wirbel und beschallen kurz (10 sec) in eine klangliche Wasserbad. Es ist wichtig, richtig zu resuspendieren der lyophilisierten Probe. Charakterisieren Sie die Suspension mit SEM-Mikroskopie und Lichtstreuung Techniken nach Lyophilisierung und Resuspension.

Mögliche Änderungen:

Im Hinblick auf die Anpassung der Nanopartikel-Herstellung Protokoll dient BSA als Surrogat Droge und kann ausgetauscht werden für eine Vielzahl von therapeutischen Wirkstoffen. Abhängig von der Löslichkeit des therapeutischen Wirkstoffs können Nanopartikel als Öl-in-Wasser-Emulsion oder als eine Öl-in-Wasser-in-Öl-Emulsion hergestellt werden. Die Belastung der Effizienz und Freisetzung des therapeutischen Wirkstoffs aus PLAGA NPs, kann auch erheblich angepasst werden, falls gewünscht. Zur Erhöhung der Be-Effizienz, Erhöhung der wt / wt Laden von Drogen in Polymer-Trägern über die Optimierung der NP Herstellung Parameter. Für eine maßgeschneiderte Freisetzungsrate des therapeutischen Wirkstoffs, variieren die Hydrolyse Geschwindigkeitskonstante über Veränderungen in Molekulargewicht und die Milchsäure / Glykolsäure Verhältnis von PLAGA. Durch talioring sowohl die Be-Effizienz und Freisetzungsrate Therapeutikum, in und aus PLAGA NPs, kann die gewünschte lokale Konzentration auf Gewebe abgegeben werden. In Bezug auf die Einstellung der Lieferung Protokoll sind die wichtigsten Faktoren, der Grad der Ultraschall MNCA Zerstörung und mikrovaskuläre Permeabilisierung. Es wurde berichtet, dass Albumin geschält Mikrobläschen einer Halbwertszeit von 1,3 ± 0,69 Minuten (Mittelwert ± Standardabweichung) (Optison 2008) haben. Wir vermuten, dass eine kontinuierliche Infusion Agenten und verlängerte Ultraschall-Anwendung wird das Ausmaß der microvessel Permeabilisierung zu erhöhen. Durch die Erhöhung Behandlungszeit wollen wir vorübergehend erhöhen Permeabilisierung der Mikrovaskulatur.

Die nicht-thermisch-mechanische Abtragung Protokoll kann durch Änderung MB-Konzentration oder die Ultraschall-Gipfel Druck eingestellt werden. Es wird erwartet, dass die Erhöhung MB Konzentration und / oder Ultraschall Spitzendruck wird der Grad der Schädigung der Gefäßversorgung des Tumors zu erhöhen.

Anwendungen:

Wir entwickeln Techniken, um die akustische Leistung durch transkranielle hochintensiven fokussierten Ultraschall (HIFU) erforderlich, um die gewünschte therapeutische Wirkung zu erreichen niedriger.

Zum Teil aufgrund von Komplikationen bei der Behandlung durch den Schädel und die Bedeutung des umliegenden Gewebes, thermische Tumorgewebe Ablation mit hochintensiven fokussierten Ultraschall (HIFU) ist noch nicht weit verbreitet als therapeutische Option für Hirntumoren erzielt verbunden. Vorläufige Ergebnisse aus den ersten drei Patienten einer klinischen Zug haben Tiefenhirnstimulation HIFU-Behandlung bei sub-ablative Schwerpunkt Temperaturen Ergebnisse in kranialer Heizung (McDannold 2009) angegeben. Der Schlüssel zum Erfolg der HIFU als klinische Behandlung für die transkranielle Behandlung von Hirntumoren ist die Fähigkeit zur Lokalisierung der Lieferung von akustischer Energie auf eine gut abgegrenzte Region. Die Fähigkeit, akustische Energie liefern wird durch Knochen oder Luft-Schnittstellen, wie z. B. der Schädel und frühere chirurgische Resektion, die Phase und Macht Aberrationen zu erzeugen, wie die Ultraschall-Energie wird gedämpft entlang der Ausbreitungsweg (Tanter 1998) kompliziert. Diese Aberrationen tragen häufig vor, Schwerpunkt Heizung (McDonnald 2009) und Kavitation in gesundem Gewebe.

In den vergangenen Jahren hat die Verwendung von Mikrobläschen, die akustische Leistung zur gezielten, reversible BBB Störungen und Tumorablation unteren viel Forschung Interesse auf sich gezogen (Hynynen 2001, Sheikov 2004, McDannold 2006a; 2006b, Meairs 2005). McDannold et al. (2006a) haben gezeigt, dass die intravasale Injektion von Mikrobläschen bei der HIFU-Behandlung in eine 91% ige Reduktion der Folgezeitlich gemittelten Schallleistung Schwelle für mechanische Schäden im Vergleich zur Kontrollgruppe, in denen keine Mikrobläschen vorhanden waren, zeigt das Potenzial zur Erzeugung von Läsionen mit reduzierter Temperaturerhöhung. Die Verringerung der thermischen Schwelle für Bildung von Läsionen wiederum senkt die Wahrscheinlichkeit von Wärmestau im off target Gewebe oder Knochen. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass die intravenöse Verabreichung von Mikrobläschen bei der Ultraschall-Behandlung führt zu vorübergehenden, lokalisiert, BBB Öffnung mit Kräften etwa zwei Größenordnungen niedriger als die Bildung von Läsionen erforderlich.

Es ist das Ziel dieser Arbeit zu Ultraschall-Mikrobläschen Techniken, um die beiden unteren die akustische Leistung durch transkranielle HIFU erforderlich entwickeln und den Grad der mikrovaskulären Permeabilisierung. Die beiden spezifischen therapeutischen Anwendungen dieser Arbeit im Gehirn sind Drug-Delivery-und nicht-thermischen Ablation gezielt. Die relative Bedeutung der erhöhten Durchlässigkeit und dauerhafte Ablation kann durch Einstellen Schalldruck je nachdem, ob der Schwerpunkt auf eine verbesserte Medikamentenabgabe, permanent mikrovaskuläre Ablation, oder eine Kombination von Drug-Delivery-und permanente mikrovaskuläre Ablation gesteuert werden. Dieses Potenzial Fähigkeit zu kontrollieren, wie die Mikrogefäßen reagieren schafft die Möglichkeit, verschiedene Permutationen von unserer Behandlungsstrategie für spezifische transkranielle therapeutische Anwendungen zu entwickeln. Wir glauben, dass dieser Ansatz das Potenzial hat, drastisch verändern, wie Hirntumoren behandelt werden.