المغناطيسي والصوتي والبصري الثلاثي استجابة الفقاعات الصغيرة لارتفاع الحرارة المغناطيسي والعلاج ببوتوذرمال الجمع بين السرطان

يحمل هذا البروتوكول وعدا كبيرا لتحسين توصيل ما بعد الطب النانوي والكفاءة المضادة للسرطان للجسيمات النانوية في علاج السرطان. تعمل هذه التقنية على تآزر الاستجابة المغناطيسية والصوتية والبصرية في منصة واحدة للتحكم في الطب النانوي وتسليمه المستهدف ، وتسهل الجمع بين العلاج الحراري الضوئي والعلاج المغناطيسي لارتفاع الحرارة. سيوضح الإجراء Siyu Wang ، وهو فقاعات دقيقة مغناطيسية وصوتية وبصرية ثلاثية الاستجابة لارتفاع الحرارة المغناطيسي وزميل علاج السرطان المركب بالحرارة الضوئية من مختبري.

لتشكيل الفقاعات الدقيقة المقشرة بالجسيمات النانوية ، قم بتفريق جزيئات أكسيد الحديد المغناطيسي بشكل موحد في الماء منزوع الأيونات لتوليد محلول مخزون 10 ملليغرام لكل مليلتر وتحميل محلول الجسيمات النانوية في آلة التنظيف بالموجات فوق الصوتية لمدة 20 دقيقة. في نهاية الصوتنة ، أضف 150 ميكرولتر من الماء منزوع الأيونات ، و 150 ميكرولتر من 10 ملليمولار كبريتات دوديسيل الصوديوم ، و 400 ميكرولتر من محلول الجسيمات النانوية لأكسيد الحديد الصوتي في أنبوب طرد مركزي سعة 1.5 مل. بعد ذلك ، قم بإصلاح الخالط بسقالة في حمام جليدي وضع محلول الجسيمات النانوية في الحمام الجليدي.

اغمر مسبار الخالط في محلول الجسيمات النانوية وقم بتجانس التعليق لمدة ثلاث دقائق بمعدل 20،000 دورة في الدقيقة. في نهاية التجانس ، اترك المحلول يستقر لمدة 12 ساعة في درجة حرارة الغرفة قبل وضع الأنبوب في حامل مغناطيسي لامتصاص الفقاعات الدقيقة المقشرة بالجسيمات النانوية على جدار الأنبوب. استبدل المادة الطافية بملليلتر واحد من الماء المنزوعة الأيونات العذب ثلاث مرات لغسل الفقاعات الدقيقة المقشرة بالجسيمات النانوية.

بعد الغسيل الأخير ، قم بهز الأنبوب قليلا وانقل 10 ميكرولترات من الفقاعات الدقيقة المقشرة بالجسيمات النانوية إلى شريحة زجاجية نظيفة. استخدم مجهر مضان وتكبير 20X لتصوير الفقاعات الدقيقة المقشرة بالجسيمات النانوية. بعد التصوير ، افتح الصورة في برنامج المجهر واستخدم المسطرة لتعيين خط أحمر بنفس طول المسطرة.

انقر فوق تعيين ومقياس لإدخال طول المسطرة ورسم خطوط من نفس الأطوال بأقطار ما لا يقل عن 200 فقاعة دقيقة فردية. ثم انقر فوق تقرير وعرض التقرير. لقياس الاستجابة الصوتية للفقاعات الدقيقة ، قم بتخفيف 200 ميكرولتر من الفقاعات الدقيقة المقشرة بالجسيمات النانوية في 800 ميكرولتر من الماء منزوع الأيونات في أنبوب سعة 1.5 مليلتر وقم بتوصيل مولد الوظيفة ، ومكبر الصوت ، ومطابقة المعاوقة ، ومحول التركيز محلي الصنع.

ضع محول الطاقة في وسط الجزء السفلي من الحوض المكعب الاصطناعي وقم بتوصيل الهيدروفون براسم الذبذبات لمراقبة شدة الموجات فوق الصوتية الناتجة. أضف كمية كافية من الماء منزوع الأيونات لغمر محول الطاقة وضبط مولد الوظائف على وضع الكنس. اضبط نطاق التردد من 10 إلى 900 كيلو هرتز واضبط السعة على 20 ذروة جهد إلى الذروة.

استخدم مكبر الصوت لضبط قوة الموجات فوق الصوتية إلى 0.1٪ ومدة الدورة إلى أربع ثوان بفاصل زمني مدته ثانية واحدة. ضع أنبوب الجسيمات النانوية في السقالة الموجودة أعلى محول التركيز محلي الصنع وقم بتوصيل المغناطيس بأسفل الأنبوب. قم بتشغيل مولد الوظائف وطاقة مكبر الصوت.

بعد خمس دورات بالموجات فوق الصوتية مدتها 25 ثانية ، قم بإيقاف تشغيل مولد الوظيفة وإزالة المغناطيس. ثم استبدل محلول الجسيمات النانوية بملليلتر واحد من الماء منزوع الأيونات وكرر الموجات فوق الصوتية والمعالجة. لإعداد الليزر للمعالجة البصرية للفقاعات الدقيقة ، قم أولا بتشغيل مصدر طاقة الليزر.

بعد عدة دقائق ، قم بتثبيت الصمام الثنائي ليزر 808 نانومتر المقترن بالألياف على حامل معوجة واستخدم ألياف ضوئية لتوجيه شعاع الليزر إلى مرحلة العينة. استخدم عدسة محدبة للتركيز على مرحلة العينة للحصول على بقعة ضوئية قطرها ستة ملليمترات وقياس خرج الطاقة باستخدام مقياس طاقة الليزر. ثم اضبط الطاقة على واط واحد لكل سنتيمتر مربع.

لإجراء قياس حراري ضوئي ، قم بإعداد حجم واحد من المليلتر بتركيزات مختلفة من جزيئات أكسيد الحديد النانوية في أنابيب الطرد المركزي الفردية سعة 1.5 مليلتر ووضع الأنبوب الأول في المنطقة المركزة لشعاع الليزر. سجل درجة الحرارة الأساسية للعينة وقم بتشغيل كاميرا التصوير الحراري بالليزر والأشعة تحت الحمراء. قم بإشعاع العينة بشكل مستمر لمدة 10 دقائق أثناء تسجيل درجة الحرارة في الوقت الفعلي.

ثم قم بإيقاف تشغيل الليزر والكاميرا وانتظر حتى تعود درجة حرارة المنطقة إلى خط الأساس قبل قياس تركيزات العينة الأخرى بنفس الطريقة. لقياس ارتفاع الحرارة المغناطيسي في محلول مائي ، قم بإعداد تخفيفات مختلفة من الجسيمات النانوية لأكسيد الحديد كما هو موضح ووضع مخففا واحدا في وسط ملف نحاسي بالحث المغناطيسي البارد بالماء. قم بتشغيل المجال المغناطيسي المتناوب وكاميرا التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء وقم بتحفيز العينة باستمرار لمدة 10 دقائق أثناء تسجيل درجة الحرارة في الوقت الفعلي.

في نهاية العلاج ، قم بإيقاف تشغيل المجال المغناطيسي المتناوب والكاميرا. عندما تعود درجة حرارة الملف النحاسي إلى خط الأساس ، قم بقياس العينة التالية. عادة ما تظهر الفقاعات الدقيقة المقشرة بالجسيمات النانوية شكلا كرويا يبلغ متوسط قطره حوالي 5.41 ميكرومتر.

على الرغم من أن الفقاعات الدقيقة تظل سليمة لمدة تصل إلى عام ، إلا أنه يمكن تحقيق إطلاق تدريجي للحديد عن طريق زيادة عدد دورات الموجات فوق الصوتية. يكشف القياس الحراري الضوئي بوساطة الجسيمات النانوية لأكسيد الحديد في المحلول المائي عن زيادة سريعة في درجة حرارة الجسيمات النانوية لأكسيد الحديد بمرور الوقت مع زيادة في درجة الحرارة بمقدار 30 درجة مئوية تتحقق عند 10 دقائق من التعرض لضوء الليزر القريب من الأشعة تحت الحمراء بتركيز خمسة ملليغرام لكل مليلتر من الحديد. بالمقارنة مع المجموعة الضابطة ، لم يتم ملاحظة أي اختلافات في التشكل أو عدد الخلايا الحية عند تحضين خطوط خلايا سرطان الثدي بتركيز عال من الحديد ، مما يشير إلى توافر بيولوجي جيد لجزيئات أكسيد الحديد النانوية.

عند التشعيع ، أصبحت الخلايا السرطانية المعالجة بالجسيمات النانوية مستديرة الشكل وأظهرت انخفاضا في الجدوى مما يشير إلى موت الخلايا المبرمج. بعد خمس دقائق من التشعيع ، تزداد درجة حرارة مناطق حقن الجيلاتين بسرعة بحوالي 20 درجة مئوية. عند التعرض للعلاج بالمجال المغناطيسي المتناوب ، يكشف التصوير الحراري لتركيزات مختلفة من الجسيمات النانوية لأكسيد الحديد عن خاصية استجابة المجال المغناطيسي المتناوبة للفقاعات الدقيقة المقشرة بالجسيمات النانوية.

علاوة على ذلك ، يكشف التصوير بالجملة للفئران المعرضة للعلاج بالمجال المغناطيسي المتناوب عن تغيرات سريعة كبيرة في درجات الحرارة داخل منطقة الاهتمام. أثناء تحريك محلول الجسيمات النانوية ، تأكد من أن مسبار الخالط يظل مغمورا تماما داخل المحلول. يمكن لهذا البروتوكول أيضا تحقيق وتحسين الاختراق في أنسجة الورم لمواجهة تحديات توصيل الأدوية النانوية في علاج السرطان.