August 28th, 2013
我们描述了用于研究的13.56MHz的射频(RF)的相互作用的协议电领域,在这两种非生物和生物系统( 体外 / 体内 )纳米金胶体。这些相互作用正在研究用于癌症治疗的应用。
该程序的总体目标是在体外和体内评估金纳米粒子在 13.56 兆赫兹射频电场中的热特性。这是通过首先评估浓缩金纳米颗粒及其缓冲液在石英兽医中的加热速率来实现的。该程序的第二步是用培养的癌细胞对金纳米颗粒进行体外毒性研究。
第三步是在异位小鼠癌症模型中对金纳米颗粒进行体内研究。最终,通过分析悬浮液、体外和体内的纳米颗粒,结果可以显示所研究的纳米颗粒是否可以成为用于 RF 介导的热疗的有效试剂。这种方法可以帮助回答纳米颗粒介导的非侵入性射频低温领域的关键问题,例如颗粒本身引起的加热,是否可以用于治疗目的?
一般来说,刚接触这种方法的人会很挣扎,因为没有很多成熟的协议来执行这些类型的实验。演示该程序的将是研究助理 Cisneros、博士后科学家 Stuart Core 和另一位博士后科学家 Leila Green。例如,从一瓶市售的 500 毫升直径为 5 纳米的金纳米颗粒开始。
取约 125 毫升储备金纳米颗粒溶液,将其分装在六个 50 道尔顿离心过滤管中,以 3000 RPM 的速度离心纳米颗粒 2 分 5 秒。去除过滤缓冲液的上清液并重新填充每个过滤器。用更多的储备溶液。
继续离心并去除缓冲液并重新装入试管,直到所有纳米颗粒溶液都被过滤。最后一次添加后,用相似体积的去离子水替换过滤后的缓冲液,并在将过滤后的缓冲液样品加载到 RF 机器后再重复该过程大约 8 次。使用红外相机软件在 QVE 上创建盒子以捕获加热曲线 经过八次洗涤后,5 纳米金纳米颗粒滤液的加热数据接近去离子水的加热数据。
紫外可见分光光度计分析也可用于监测污染物吸收。峰。此处显示的是一个清晰的频谱。一旦缓冲污染物被完全去除,我们将纳米颗粒悬浮在过滤管中的 0.5 毫升去离子水中,从而从过滤器中去除纳米颗粒。
然后将所有 6 种悬浮液混合到一个 15 mL 试管中。现在,使用 UV VIS 和 zeta 电位分析样品以获得稳定性数据。使用 I-C-P-O-E-S 和/或 ICP 质谱仪确定纳米颗粒浓度。
SEM 和/或 TEM 分析还可用于使用堪萨斯射频系统或负载推导(1.3 毫升注射器石英 vete)获取形态数据,并将 Q vete 所在的空气中的射频电场设置为每米约 90 千伏。对于氯化钠含量为 0.9% 的标准盐水样品,电场将降低到每米约 1.1 千伏。这些是用于在不同 RF 系统之间进行比较的近似条件。
现在,在干净的石英 vete 中加入 1.3 毫升浓度为 1000 毫克/升的纯化金纳米颗粒悬浮液。将样品暴露在射频场中 120 秒或直到样品达到 70 摄氏度。过度暴露会导致电弧或快速沸腾。
使用红外热像仪和相关软件捕获热成像数据并控制区域。对同一样品重复此过程 3 次。现在通过另一个 50 道尔顿离心过滤器过滤样品,以从水缓冲液中提取金纳米颗粒。
然后将缓冲器单独重新暴露在 RF 场中。同样,金纳米颗粒胶体和滤液之间的小时差是三倍,决定了金纳米颗粒本身的 HR。最后,我们将过滤器中剩余的金纳米颗粒悬浮在 1.3 毫升水中以进行进一步实验。
这些体外研究可应用于形成 2D 单层的任何类型的癌细胞类型。在这个例子中,人肝细胞癌来源的 Hep 3 B 细胞将使用大约 50, 000 个细胞板。在 12 孔板的三个孔中,生长量为 1 mL。
培养基继续加载细胞,直到填充三个板用于纳米颗粒研究,并填充三个板作为对照。将板在 37.5 摄氏度下孵育 24 小时。第二天,将 0.1 毫升 1000 毫克/升金纳米颗粒溶液加入对照板的三个纳米颗粒板的每个孔中。
每个板中加入 0.1 毫升水,将所有板再孵育 24 小时。再过 24 小时后,吸出细胞培养基并用 PBS 洗涤细胞以去除任何表面结合的金纳米颗粒。然后更换细胞培养基。
这些电池现在已准备好进行射频暴露。将每个 12 孔细胞组置于射频场中,等待细胞冷却至 31 摄氏度。稍微冷却后,将细胞暴露于 3.5 分钟的 rf 中。
细胞培养基的最终温度约为 37 摄氏度。将细胞转移到培养箱中并等待 24 小时后再进行分析。当细胞准备好后,吸出培养基并用培养基中的两毫升 25% MTT 试剂替换它。
然后让细胞再孵育 4 小时。接下来,用 2 毫升 DMSO 替换 MTT 培养基。将细胞板放在台式摇床上 10 分钟,让 DMSO 溶解 MTT 试剂。
最后,从每个孔中吸取 100 微升样品到 96 孔板中,并在 570 纳米处光学读取板。这些体内研究可应用于在原位或异位镜像模型中形成实体瘤的任何类型的癌症。在这个例子中,肝三乙肝癌细胞与 BPC 裸鼠一起使用。
从大约 100, 000 个细胞开始,胰蛋白酶冰敷细胞,并产生每 25 微升 200 万个细胞的溶液。向细胞悬液中加入等量的冰冷的 matri 凝胶,并在移液管中重复吸液充分混合。现在将混合悬浮液注射到每只动物背部的所需位置。
几周后,此时肿瘤将呈半厘米至一厘米圆形,开始射频治疗并通过 IP 注射用氯胺酮和甲苯噻嗪溶液麻醉小鼠并保持温暖。然后使用带有 27 或 30 号针头的 one cc 注射器将金纳米颗粒直接注射到一半的肿瘤中。使用手术拭子吸收血液,并用酒精湿巾擦拭注射部位。
作为对照,仅将 PBS 注射到另一半肿瘤中。现在,治疗每组中的一半小鼠。将鼠标安装到射频发生器的接收头上,并用铜胶带屏蔽未经处理的区域,包括眼睛、耳朵和脚趾。
这个实验最重要的部分是让老鼠正确接地。如果没有适当的接地,动物身上的电荷积聚会导致热损伤或皮肤电损伤。这很容易防止。
将肿瘤从透射头定位至少比所需治疗部位的宽度多一厘米。现在,放置红外热像仪,使肿瘤和治疗区域可见。打开 RF 五分钟并记录得到的温度曲线。
如果皮肤表面温度升至 42 摄氏度以上,请在射频暴露后立即停止治疗。让老鼠在温暖的房间里恢复,直到它们有意识。每周重复治疗两次,持续三周。
然后在最后一次 RF 暴露后 48 小时对小鼠实施安乐死并处理肿瘤。纯化的金纳米颗粒的射频加热由它们与背景去离子水缓冲溶液之间的小时差来确定。5 纳米和 10 纳米颗粒的结果与预期一致。
整合到人肝细胞癌衍生的 Hep 3 B 细胞中的纯化金纳米颗粒。当这些细胞暴露于射频场时,它们的活力通常比那些暴露于没有内部化纳米颗粒的射频细胞的活力要差。图 3 描述了一个理想化的情况,其中所使用的金纳米颗粒本身具有有限的毒性,但出色的射频引发的细胞毒性特性查阅文献,以全面回顾迄今为止使用各种类型纳米材料的体外结果。
Hep three B.肝癌细胞用于在 babsi 裸鼠的背部产生肿瘤。这些肿瘤注射 PBS 悬浮金纳米颗粒,然后进行射频暴露。Thomas 后治疗分析显示,治疗控制了肿瘤生长并减少了肿瘤质量。
观看此视频后,您应该对如何通过确定纳米颗粒的体外和体频响应特性和溶液来评估用于射频介导的低温的纳米颗粒。不要忘记,在高功率射频电场下工作可能非常危险。切勿触摸或触及有源电场。
测量电场,如有必要,使用适当的屏蔽层,如法拉第笼。一般来说,请始终尽量减少暴露在持续的高强度电场中。
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这项研究探讨了13.56 MHz射频电场与生物和非生物系统中的金纳米粒子胶体之间的相互作用。重点是评估这些纳米粒子的加热特性,以评估其在癌症治疗中的潜在应用。
Assessing nanoparticle-mediated radiofrequency heating enables preclinical de-risking of non-invasive hyperthermia platforms by quantifying thermal output and biological response in controlled in vitro and in vivo models. This workflow supports target validation by establishing causal links between nanoparticle properties, RF exposure, and cytotoxic outcomes, informing go/no-go decisions in oncology pipeline advancement. The method provides predictive confidence in mechanistic de-risking by isolating nanoparticle-specific thermal effects from background artifacts, reducing ambiguity in therapeutic hypothesis testing.
The method integrates across the discovery continuum from early target validation through lead identification to preclinical efficacy testing, providing quantitative thermal and biological readouts that support decision gates at each stage.