Name: 动脉粥样硬化的快速检测的氧化铁纳米颗粒微波驱动综合 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-03-22T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 13 s
Description: 学习利用微波技术快速合成氧化铁纳米颗粒，并通过双膦酸盐功能化修饰，在小鼠模型中实现动脉粥样硬化的快速MRI检测。该方法显著缩短合成时间，提高纳米颗粒质量，为心血管疾病的早期诊断提供了高效可靠的实验方案。

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本研究由马德里自治区资助（S2010/BMD-2326，Inmunothercan-CM），加泰罗尼亚公共电视台基金会（70/C/2012）以及西班牙经济与竞争力部（MAT2013-47303 P）资助。

1. 试剂的准备
<ol>
	<li>将 23.8 mg HEPES 溶解于 100 ml 蒸馏水中，配制 1 mM HEPES 缓冲液。调节 pH 至 7。</li>
	<li>将 10 g NaHSO3 溶解于 100 ml 蒸馏水中，配制 10% NaHSO3 溶液。搅拌混合物 15 分钟。</li>
	<li>将 1 g NaOH 溶解于 100 ml 水中，配制 NaOH 溶液。搅拌 10 分钟。</li>
	<li>将 600 mg NaH2PO4 溶解于 1 L 水中，配制 10 mM 磷酸盐缓冲液。小心加入 0.34 ml 磷酸，搅拌 30 分钟。调节 pH 至 2.9（可接受范围为 2.7–3.0）。</li>
	<li>将 269 mg NaH2PO4 和 1.09 g Na2HPO4 溶解于蒸馏水中，定容至 1 L，配制 10 mM 磷酸盐缓冲液。调节 pH 至 7.2。</li>
</ol>
2. 油酸包覆纳米颗粒（OA-IONP）的合成
<ol>
	<li>在适用于微波反应的烧瓶中加入 0.5 g Fe(acac)3、1.4 ml 油酸、0.6 ml 油胺和 1.19 g 1,2-十二烷二醇。使用刻度移液管沿烧瓶壁小心加入 10 ml 苯基醚。</li>
	<li>将烧瓶放入微波反应器中，并启动微波程序。 
	注意：微波软件允许选择温度、压力、搅拌速度、功率和反应时间等参数的数值。此外，该软件可在同一程序中加载三个不同阶段，从而实现可调控的合成。一旦加载的合成程序开始，微波将尽快加热样品（升温过程），并在设定的反应时间内保持该温度（运行过程）。功率的选择决定了升温所需的时间。</li>
	<li>在微波反应器中加载动态反应程序。该程序包含三个阶段：
	<ol>
		<li>第一阶段：设定温度为 60 °C，时间为 2 分钟，压力为 250 psi，功率为 150 W。搅拌速度应调至高位，最大功率需开启。</li>
		<li>第二阶段：设定温度为 200 °C，时间为 20 分钟，压力为 250 psi，功率为 300 W。搅拌速度应调至高位，最大功率需开启。</li>
		<li>第三阶段：设定温度为 250 °C，时间为 10 分钟，压力为 250 psi，功率为 300 W。搅拌速度应调至高位，最大功率需开启。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>程序结束后，让烧瓶在室温下自然冷却。 
	注意：冷却过程可使用或不使用气流，两种方式结果相同。搅拌子和烧瓶壁上会出现聚集体，用乙醇（EtOH）冲洗并转移至锥形瓶中。</li>
	<li>使用玻璃移液管将反应混合物转移至锥形瓶，加入 10 ml 98% 的乙醇（EtOH）。将钕铁硼（Nd-Nb-B）磁铁置于烧瓶下方，静置 5 分钟后，用玻璃移液管移除上清液。</li>
	<li>加入 10 ml 乙醇（EtOH），在室温下以 40 kHz 超声处理 2 分钟，将样品置于磁铁上，去除上清液。重复此步骤至少三次。</li>
	<li>将油酸包覆的纳米颗粒分散于 30 ml 氯仿（CHCl3）中，在室温下以 40 kHz 超声处理 5 分钟。按照仪器制造商的说明，使用泽塔电位仪检测流体动力学粒径。取 0.5 ml OA-IONP 样品加入玻璃比色皿中，再加入 0.5 ml 氯仿（CHCl3）。接受范围为强度加权平均粒径（Z-average）7–10 nm。 
	注意：OA-IONP 可良好分散于正己烷中。</li>
</ol>
3. 壬二酸纳米颗粒（壬二酸-IONP）的合成
<ol>
	<li>将44.3 mg高锰酸钾（KMnO4）和150.4 mg BTACl溶解于H2O:CHCl3（3:2 ml）混合溶剂中。将所得溶液加入微波反应瓶中含5 ml OA-IONP的等分试样中。</li>
	<li>启动微波合成壬二酸-IONP的程序，设定温度为105 °C，时间9分钟，压力250 psi，功率300 W。向反应瓶中加入10 ml pH = 2.9的磷酸盐缓冲液，重复微波程序。冷却后，用磁铁回收纳米颗粒，并弃去上清液。</li>
	<li>向锥形瓶中加入5 ml 10% NaHSO3溶液，在25 °C下以40 kHz超声处理2分钟，用磁铁收集颗粒并弃去上清液。（此步骤重复2次。）再用1% NaOH洗涤纳米颗粒三次，最后将其重新分散于5 ml pH = 7.2的磷酸盐缓冲液中。</li>
	<li>检测水动力学粒径和zeta电位。取0.7 ml壬二酸-IONP样品加入一次性折叠毛细管池中，插入zetasizer进行测量。 
	注意：粒径接受范围为25–35 nm（以强度Z-平均粒径表示），zeta电位接受范围为-45 ± 5 mV。若使用pH &#62;7的磷酸盐缓冲液代替pH = 2.9的缓冲液，可获得较大的纳米颗粒（约70 nm）（参见Chem Eur J 2008）。</li>
</ol>
4. 奈立膦酸纳米颗粒（奈立膦酸-IONP）的合成
<ol>
	<li>在离心管中加入12 mg EDC和15 mg Sulfo-NHS，并加入2 ml壬二酸修饰的IONP（Azelaic-IONP）分装液。将混合物在室温下涡旋振荡35分钟。</li>
	<li>将磁铁置于离心管下方以分离纳米颗粒，吸除上清液，并用1.5 ml pH=7的1 mM HEPES缓冲液洗涤颗粒。（重复此步骤两次。）随后，加入5 mg奈立膦酸，涡旋振荡混合物2小时。</li>
	<li>用磁铁分离纳米颗粒，并用1 mM HEPES缓冲液（pH=7）洗涤（每次2 ml，共3次）。最后，将奈立膦酸修饰的IONP（Neridronate-IONP）分散于2 ml pH=7的1 mM HEPES缓冲液中。</li>
	<li>检测其流体动力学粒径和zeta电位。取0.7 ml奈立膦酸修饰的IONP加入一次性折叠毛细管池中，并插入zetasizer仪器（参见设备设置）。 
	注：粒径的可接受范围为40–45 nm（以强度表示的Z-平均粒径）。Zeta电位的可接受范围为-20 ± 5 mV。</li>
</ol>
5. 在体 内 ApoE 中动脉粥样硬化斑块的检测-/- 通过磁共振成像（MRI）研究小鼠
<ol>
	<li>磁共振成像采集的准备工作 
	注意：动物实验需要若干额外系统。因此，需准备以下设备：
	<ol>
		<li>使用适当的设备对动物进行麻醉。</li>
		<li>配备带有外部热空气加热的闭路循环温水系统，以维持动物体温稳定。 
		注意：本实验中，与磁共振成像（MRI）兼容的监测与门控系统用于记录动物在MRI磁体内的体温。</li>
		<li>通过MRI控制台中的集成接口，监测动物周围环境温度、动物体内温度（直肠温度计测量）以及位于动物躯干下方靠近胸部的呼吸传感器信号。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>磁共振成像实验
	<ol>
		<li>使用气化异氟烷（诱导阶段2%，持续2至3分钟；维持阶段1–1.5%）并配合100%氧气气路对动物进行麻醉。</li>
		<li>借助轮廓成像定位，将动物放置于磁体中心位置。</li>
		<li>完成步骤5.2.2后，将射频（RF）线圈调谐至300 MHz（7 T）共振频率，并将线圈的特征阻抗匹配至50欧姆，以实现最佳信号接收。 
		注意：需注意通过适配器/分路器连接至测量系统的外部线路和接头，应分别连接至发射线圈的各个部分（本实验中为四通道线圈）。</li>
		<li>完成线圈调谐与阻抗匹配后，将线圈插入扫描仪。</li>
		<li>进行射频脉冲校准（包括脉冲形状与长度）及中心频率调整时，需手动完成脉冲校准与中心频率设置。手动执行90°脉冲校准、粗略匀场（见下文）、中心频率调整及接收增益调节。</li>
		<li>使用梯度回波（FLASH或GRE）定位扫描精确定位，执行三维平面定位扫描（轴向、冠状和矢状面，亦称三平面定位）。</li>
		<li>进行磁体匀场，以优化磁体中心区域的磁场均匀性。该步骤需手动完成（见5.2.3），使用单脉冲自由感应衰减（FID）序列，并调节一阶和二阶匀场线圈，或使用系统内置的自动匀场序列。 
		注意：匀场良好的磁场可通过T2*值（越大越好）或谱线半高全宽（FWHM）较窄来识别和评估。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>斑块的磁共振成像数据采集5
	<ol>
		<li>经尾静脉注射100 µl（1 mg [Fe] ml-1）的奈立膦酸纳米颗粒，注射后1小时开始成像。加载针对腹主动脉（肾动脉分叉处）动脉粥样硬化斑块的MRI成像参数。</li>
		<li>采用交错模式进行多层扫描，共采集10至20层切片，以最小化伪影。</li>
		<li>在冠状面或轴向面采集高分辨率快速自旋回波T1加权MRI图像，参数如下：视野（FOV）60 × 30 mm（冠状面）、30 × 30 mm（轴向面），层厚0.8 mm（使用小型梯度线圈配置时可降至0.6 mm），重复时间（TR）400 msec，回波时间（TE）8 msec，采集与重建矩阵均为256 × 256，信号平均次数为6次（大梯度线圈）至8次（小梯度线圈），平均采集时间为5–8分钟。 
		注意：TE尤为关键，血流信号、流动效应及化学位移伪影可能限制成像应用。在此情况下，可采用对流动不敏感的快速自旋回波T2-IR序列以减少伪影；在完全相同位置采集互补数据有助于斑块特征的准确表征。此外，可使用预饱和脉冲抑制动脉壁周围脂肪组织信号，以更清晰地界定血管壁外边界，并减少化学位移伪影。</li>
		<li>以标准格式（如Dicom）传输图像，并使用适当的软件（例如 Osirix成像软件或AMIDE：医学影像数据检查器）进行查看5。通过手动划定血管面积、管壁厚度、管腔面积及斑块负荷，对对比增强效应进行定量分析5。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Patel, D. N., Bailey, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanotechnology+in+cardiovascular+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Catheter.+Cardiovasc.+Interv.+Off.+J.+Soc.+Card.+Angiogr.+Interv%22%5BJournal%5D)">Nanotechnology in cardiovascular medicine.</a> Catheter. Cardiovasc. Interv. Off. J. Soc. Card. Angiogr. Interv. 69, 643-654 (2007).</li>
<li>Zhao, X., Zhao, H., Chen, Z., Lan, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasmall+superparamagnetic+iron+oxide+nanoparticles+for+magnetic+resonance+imaging+contrast+agent%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Nanosci.+Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Ultrasmall superparamagnetic iron oxide nanoparticles for magnetic resonance imaging contrast agent.</a> J. Nanosci. Nanotechnol. 14, 210-220 (2014).</li>
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<li>Osborne, E. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+microwave-assisted+synthesis+of+dextran-coated+iron+oxide+nanoparticles+for+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Rapid microwave-assisted synthesis of dextran-coated iron oxide nanoparticles for magnetic resonance imaging.</a> Nanotechnology. 23, (2012).</li>
<li>Pellico, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microwave-driven+synthesis+of+bisphosphonate+nanoparticles+allows+in+vivo+visualisation+of+atherosclerotic+plaque%5BTitle%5D)+AND+%22RSC+Adv%22%5BJournal%5D)">Microwave-driven synthesis of bisphosphonate nanoparticles allows in vivo visualisation of atherosclerotic plaque.</a> RSC Adv. 5, 1661-1665 (2015).</li>
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<li>Gupta, A. K., Gupta, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+surface+engineering+of+iron+oxide+nanoparticles+for+biomedical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Synthesis and surface engineering of iron oxide nanoparticles for biomedical applications.</a> Biomaterials. 26, 3995-4021 (2005).</li>
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<li>Osborne, E. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+microwave-assisted+synthesis+of+dextran-coated+iron+oxide+nanoparticles+for+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Rapid microwave-assisted synthesis of dextran-coated iron oxide nanoparticles for magnetic resonance imaging.</a> Nanotechnology. 23, 215602(2012).</li>
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<li>Drake, M. T., Clarke, B. L., Khosla, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bisphosphonates%3A+mechanism+of+action+and+role+in+clinical+practice%5BTitle%5D)+AND+%22Mayo+Clin+Proc%22%5BJournal%5D)">Bisphosphonates: mechanism of action and role in clinical practice.</a> Mayo Clin Proc. 83, 1032-1045 (2008).</li>
<li>Devogelaer, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Treatment+of+bone+diseases+with+bisphosphonates%2C+excluding+osteoporosis%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Opin.+Rheumatol%22%5BJournal%5D)">Treatment of bone diseases with bisphosphonates, excluding osteoporosis.</a> Curr. Opin. Rheumatol. 12, 331-335 (2000).</li>
<li>Pascu, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+Reactivity+of+Iron+Oxide+Nanoparticles+by+Microwave-Assisted+Synthesis%3B+Comparison+with+the+Thermal+Decomposition+Route%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+C%22%5BJournal%5D)">Surface Reactivity of Iron Oxide Nanoparticles by Microwave-Assisted Synthesis; Comparison with the Thermal Decomposition Route.</a> J. Phys. Chem. C. 116, 15108-15116 (2012).</li>
<li>Sun, S., Zeng, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Size-Controlled+Synthesis+of+Magnetite+Nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Size-Controlled Synthesis of Magnetite Nanoparticles.</a> J. Am. Chem. Soc. 124, 8204-8205 (2002).</li>
<li>Hyeon, T., Lee, S. S., Park, J., Chung, Y., Na, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+highly+crystalline+and+monodisperse+maghemite+nanocrystallites+without+a+size-selection+process%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Synthesis of highly crystalline and monodisperse maghemite nanocrystallites without a size-selection process.</a> J. Am. Chem. Soc. 123, 12798-12801 (2001).</li>
<li>Herranz, F., Morales, M. P., Roca, A. G., Vilar, R., Ruiz-Cabello, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+method+for+the+aqueous+functionalization+of+superparamagnetic+Fe+2+O+3+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Contrast+Media+Mol.+Imaging%22%5BJournal%5D)">A new method for the aqueous functionalization of superparamagnetic Fe 2 O 3 nanoparticles.</a> Contrast Media Mol. Imaging. 3, 215-222 (2008).</li>
<li>Herranz, F., Morales, M. P., Roca, A. G., Desco, M., Ruiz-Cabello, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+method+for+the+rapid+synthesis+of+water+stable+superparamagnetic+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Weinh.+Bergstr.+Ger%22%5BJournal%5D)">A new method for the rapid synthesis of water stable superparamagnetic nanoparticles.</a> Chem. Weinh. Bergstr. Ger. 14, 9126-9130 (2008).</li>
<li>Herranz, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Superparamagnetic+iron+oxide+nanoparticles+conjugated+to+a+grass+pollen+allergen+and+an+optical+probe%5BTitle%5D)+AND+%22Contrast+Media+Mol.+Imaging%22%5BJournal%5D)">Superparamagnetic iron oxide nanoparticles conjugated to a grass pollen allergen and an optical probe.</a> Contrast Media Mol. Imaging. 7, 435-439 (2012).</li>
</ol>

无利益冲突

氧化铁纳米颗粒（IONP）是最重要的纳米材料之一，长期以来已被用于多种应用。这些材料作为磁共振成像（MRI）对比剂的使用已是一个成熟的研究领域。然而，传统的合成路线通常耗时较长，且操作过程复杂。为了显著缩短反应时间并提高可重复性，采用微波驱动的合成方法似乎是制备高质量纳米颗粒的一种良好替代方案。在上述方案中，微波技术已被用于合成两种不同的纳米颗粒。微波法能够精确调控影响颗粒最终特性的主要参数。需要注意的是，若改变任一所述条件，纳米颗粒的物理性质均会发生变化。由于合成过程中使用了一些化学试剂，纯化步骤对于获得高质量纳米颗粒至关重要。
在OA-IONP的制备过程中，需使用过量的表面活性剂以确保纳米颗粒具有足够的稳定性。合成后，必须经过三个纯化步骤以彻底去除表面活性剂。对于壬二酸-IONP的合成，需要两个不同的微波反应阶段。在第二阶段中，可通过调节反应条件将最终颗粒尺寸调控至超小尺寸IONP（Dh &#60;50 nm）使用 pH = 2.9 得到较大的流体动力学尺寸（Dh &#62;50 nm）时使用生理p...

动脉粥样硬化是一种多因素的慢性炎症性疾病，由脂质代谢失调和炎症反应异常引起，累及动脉壁。由于该疾病及相关心血管疾病的高发病率及其带来的巨大经济和社会负担，人们日益关注利用新型工具来应对这一病理过程，其中纳米技术是最具前景的方向之一1-3。然而，目前能够快速制备并表征探针的实例仍十分有限，而此类能力是实现临床转化的基础4。在本实验方案中，我们采用微波法合成氧化铁纳米颗粒，并在1小时内完成其与双膦酸盐的进一步功能化，用于ApoE-/-小鼠体内动脉粥样硬化的in vivo检测5&#160;。氧化铁纳米颗粒（IONP）是一种广为人知的纳米材料，近年来已被确立作为磁共振成像（MRI）的对比剂，用于多种疾病的检测6-8。
微波合成法（MWS）能够在极短时间内合成纳米颗粒，具有高重复性和高产率的优势。9,10 在本实验方案中，我们通过三个步骤获得具有斑块靶向能力的氧化铁纳米颗粒（IONP）。最后一步是连接氨基双膦酸盐——奈瑞德隆酸（Neridronate），这一步在我们的策略中至关重要，因其具有结合钙离子的特性。由于奈瑞德隆酸与天然类似物焦磷酸盐（PPi）结构相似，且对骨矿物质具有高亲和力，已被用于治疗成骨不全症（OI）和骨Paget病（PDB）。11-13
该实验方案的三个步骤总结于图1中。第一步和第二步采用微波技术进行。第一步通过改进已发表的方法14，制备油酸包覆的氧化铁纳米颗粒（OA-IONP）。该方案是对传统热分解合成法15,16进行微波合成的适应性优化。将含有Fe(acac)3、油酸、油胺和1,2-十二烷二醇的混合物溶解于苯甲醇中，并经历两个加热过程。纯化过程通过乙醇（EtOH）洗涤，并使用钕铁硼（Nd-Fe-B）磁铁收集颗粒，以去除上清液中过量的表面活性剂。随后，将OA-IONP稳定分散于CHCl3中。正如预期，由于加热速度极快，初步结果表明，与传统热分解法相比，通过微波法合成的纳米颗粒其核心尺寸（3.7 ± 0.8 nm）和流体力学尺寸（7.5 nm）更小；然而，这些纳米颗粒仍具有优异的结晶性。
第二步是利用强氧化剂（如KMnO4）对油酸中的双键进行直接化学修饰，我们课题组原先建立的方法已针对微波条件进行了改进17。第一阶段形成MnO4-与双键之间的配合物；第二阶段在酸性条件下使油酸分子发生断裂，生成壬二酸-IONP。这两个阶段各持续9分钟，反应完成后对样品进行纯化：首先用1% NaHSO3洗涤以将过量的MnO4-还原为MnO2，然后用1% NaOH洗涤以中和酸性物质。
纯化步骤完成后，壬二酸-IONP 被稳定于 10 mM、pH = 7.2 的磷酸盐缓冲液中。该缓冲液为颗粒胶体稳定性的最佳环境，与原始热反应中的情况相似18。利用微波技术直接氧化 OA-IONP 中所含双键，是该技术在纳米颗粒合成中优势的极佳例证。传统方法需反应 24 小时，而采用微波可将反应时间缩短至 18 分钟。此外，微波驱动的合成方案表现出优异的可重复性，经过 4 次重复实验后所得纳米颗粒的流体动力学尺寸为 30 ± 5 nm。除流体动力学尺寸的变化外，zeta 电位是快速验证反应是否成功的一个良好参数。由于壬二酸-IONP 中引入了新的羧基，其 zeta 电位值约为 -44 mV，与热法所得结果非常接近。
为了将奈立膦酸连接到壬二酸-IONP上，采用传统的EDC/磺基-NHS偶联方法19。该合成方法已被广泛确立，因为使用磺基-NHS活化羧酸盐可确保反应过程中胶体的稳定性。在去除磷酸盐缓冲液后，奈立膦酸的反应在1 mM HEPES缓冲液（pH ~7）中进行。反应得到的奈立膦酸-IONP具有较窄的粒径分布，流体力学尺寸为40 ± 4 nm，zeta电位为-24.1 mV。
本文描述了一种快速合成用于体内动脉粥样硬化斑块成像的铁氧纳米颗粒（IONP）的方法。尽管该方法具有可行性，可在相同条件下利用含有游离氨基的任何多肽/抗体，适用于T2加权对比剂MRI领域的不同用途。

<table><tbody><tr><td>微波反应仪 Explorer/Discover Hybrid-12</td><td>CEM Corporation, USA</td><td></td><td>任何可用于化学合成的微波反应仪均可使用</td></tr><tr><td>一次性 PD-10 脱盐柱&amp;nbsp;</td><td>GE Healthcare life sciences</td><td>17-0851-01</td><td>任何尺寸排阻色谱柱均可使用</td></tr><tr><td>Amicon&amp;reg;Ultra-0.5 ml&amp;nbsp;</td><td>Merck Millipore Ltd</td><td></td><td></td></tr><tr><td>校准过的 pH 计&amp;nbsp;</td><td>SI analytics</td><td>285105127</td><td></td></tr><tr><td>钕磁铁&amp;nbsp;</td><td>Aiman Gz</td><td>ND010B</td><td></td></tr><tr><td>Vortex Genius 3&amp;nbsp;</td><td>IKA</td><td>3340000</td><td></td></tr><tr><td>ZetaSizer Nano ZS&amp;nbsp;</td><td>Malvern Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>标准（大容量）光学玻璃池&amp;nbsp;</td><td>Labbox</td><td>11718</td><td></td></tr><tr><td>Zetasizer 纳米系列一次性折叠毛细管池 DTS1070</td><td>Malvern</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bruker Minispec mq60</td><td>Bruker</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

微波驱动合成氧化铁纳米颗粒用于快速检测动脉粥样硬化

Microwave-driven Synthesis of Iron Oxide Nanoparticles for Fast Detection of Atherosclerosis

一种快速且可重复的微波驱动法已被开发用于合成尼瑞膦酸功能化的纳米颗粒。该方法从疏水性纳米颗粒的合成为起点，基于将热分解法改进为微波驱动合成法。与传统方法相比，新方法显著缩短了反应时间。此外，微波技术的应用提高了反应的可重复性，这对于临床应用具有重要意义。该氧化铁纳米颗粒的创新之处在于连接了尼瑞膦酸（Neridronate）。该分子的使用使双膦酸基团朝向纳米颗粒外侧，从而提供对钙2+ 结合特性 体外 和选择性富集 体内 在动脉粥样硬化斑块中。该方案自有机前体开始合成至斑块检测完成，全程约需3小时。其在动脉粥样硬化区域的积累时间少于1小时，可提供一种特别适用于临床应用的对比剂。

本方案描述了三种不同IONP的合成方法。以疏水性的OA-IONP为起始材料，在微波驱动合成的帮助下获得水相稳定的纳米颗粒。所有纳米颗粒均呈现超小的流体动力学尺寸（Dh &lt;50 nm），且尺寸分布极为均一（图1c）。微波技术的使用使得纳米颗粒的核尺寸达到超小水平。由于微波能够实现快速加热，相较于其他方法，其成核速率更快，从而获得更小的纳米颗粒核尺寸。然而，颗粒仍保持优异的结晶性，透射电镜（TEM）图像中可清晰观察到Fe3O4核的晶格条纹（图1a, b）。该方法的另一个重要特点是可重复性。在重复四次壬二酸-IONP的合成后，所得流体动力学尺寸及分布结果一致（图1d）。
功能化后，通过将含尼瑞膦酸的纳米颗粒与不同量的 Ca2+ 孵育，检测其因双膦酸盐而具有的 Ca2+</sup...

微波技术可实现用于动脉粥样硬化斑块表征的氧化铁纳米颗粒的极快速合成。在纳米颗粒外侧使用氨基双膦酸盐可促进其在动脉粥样硬化区域的快速富集。

一种快速且可重复的微波驱动法已被开发用于合成尼立膦酸功能化纳米颗粒。从……开始

本实验方案的总体目标是利用微波技术快速合成并功能化修饰含双膦酸盐基团的氧化铁纳米颗粒，以实现对小鼠模型动脉粥样硬化在磁共振成像（MRI）中的快速检测。目前，微波技术在氧化铁纳米颗粒合成与功能化修饰中的应用仍较为有限。然而，我们展示了如何利用该技术开发出高质量的纳米颗粒以及极为快速的实验流程。该技术的主要优势在于，可在极短的时间内制备出高质量的功能化纳米颗粒，并用于导管介入以靶向动脉粥样硬化斑块中的微小钙化灶。开始该操作时，将0.5克三乙酰丙酮铁、1.4毫升油酸、0.6毫升油胺以及1.19克1,2-十六烷二醇加入一个适用于微波反应的烧瓶中。使用刻度移液管沿烧瓶壁小心加入10毫升苯基醚。随后，将烧瓶放入微波反应器中，并在微波仪中加载动态研究程序以启动微波反应。待反应完成后，使烧瓶冷却至室温，用玻璃移液管将反应混合物转移至锥形瓶中，并加入 10 毫升 98% 的乙醇。将锥形瓶置于钕镍硼磁铁上方，静置 5 分钟后，用玻璃移液管移除上清液。接下来，向烧瓶中加入10毫升乙醇。在室温下以40千赫兹超声处理样品2分钟。完成后，将样品置于磁铁上并移除上清液。将油酸包被的纳米颗粒分散于30毫升氯仿中，并在室温下以40千赫超声处理5分钟。超声处理后，取0.5毫升纳米颗粒转移至玻璃比色皿中，加入0.5毫升氯仿。按照制造商说明书，使用Zetasizer检测其流体动力学粒径。此时，将44.3毫克高锰酸钾和150.4毫克苯甲酰三甲基氯化铵溶解于体积比为3:2的水与氯仿混合溶剂中。将所得溶液加入到5毫升Aliquat处理的油酸包覆纳米颗粒中，置于适合微波反应的烧瓶内。启动微波反应程序以制备壬二酸纳米颗粒，设定温度为105°C，时间为9分钟，压力为250 psi，功率为300瓦。随后，向烧瓶中加入 10 毫升 pH 2.9 的磷酸盐缓冲液。重复微波处理步骤后，去除上清液，向烧瓶中加入 10 毫升水，并将混合物转移至锥形瓶中。最关键的步骤是壬二酸纳米颗粒的纯化。随后，向锥形瓶中加入 5 毫升 10% 的亚硫酸氢钠溶液，并在 25 摄氏度下以 40 千赫兹超声处理 2 分钟。收集颗粒并去除上清液后，用 1% 氢氧化钠溶液再洗涤纳米颗粒 3 次。将颗粒重新分散于 5 毫升 pH 7.2 的磷酸盐缓冲液中。为检测流体动力学粒径和ζ电位，将0.7毫升的壬二酸纳米颗粒转移至一次性折叠毛细管池中，并将其放入Zetasizer中进行分析。在离心管中加入12毫克EDC和15毫克sulfo-NHS，并加入2毫升壬二酸纳米颗粒的Aliquat溶液。室温下涡旋混合35分钟。将磁铁置于离心管下方以使纳米颗粒失稳后，吸除上清液，并用1.5毫升1毫摩尔的hepes缓冲液洗涤颗粒。然后加入5毫克的奈立膦酸，涡旋混合2小时。用磁铁分离纳米颗粒，并用1毫摩尔的hepes缓冲液洗涤。最后，将奈立膦酸纳米颗粒分散于2毫升1毫摩尔的HEPES缓冲液中。为检测其流体动力学粒径和Zeta电位，取0.7毫升奈立膦酸纳米颗粒加入一次性折叠毛细管池中，并将其置于Zetasizer中进行分析。所有纳米颗粒均表现出较小的流体动力学粒径，且粒径分布非常狭窄。透射电镜图像显示，这些颗粒具有优异的结晶性。此外，经过四次重复合成实验后，所得水力学粒径及分布结果一致，表明微波法最重要的优势之一是其可重复性。通过弛豫度测定检测了含于奈立膦酸纳米颗粒中的双膦酸盐对钙离子的结合特性，结果表明，由于纳米颗粒聚集物的形成，T2弛豫时间随钙离子浓度和孵育时间呈线性增加；而未结合钙离子的纳米颗粒则保持稳定。在48周龄的apoe基因敲除小鼠中进行了活体MRI实验，注射后一小时，斑块处的信号相对于基线图像呈低信号。此外，基线图像与注射后一小时图像之间的斑块与肌肉信号比值存在显著差异。注射奈立膦酸纳米颗粒后还监测了肝脏信号，该纳米颗粒在20分钟内完全从循环中清除，证实了这些纳米颗粒对动脉粥样硬化斑块的选择性聚集。离体成像和组织学分析已实施，对含有和不含纳米颗粒的主动脉进行成像，结果显示信号强度存在差异，与体内实验结果一致。一旦掌握该技术，正确操作下，利用微波技术可在3小时内完成合成、表征及斑块检测。该方法的另一优势在于，仅需稍作修改，即可开展其他成像技术，如热成像，以回答更多科学问题，例如动脉粥样硬化的定量分析。该技术发展之后，为心血管成像领域的研究人员探索动脉粥样硬化的早期诊断提供了新的途径，其实验装置可轻松适应临床需求。观看本视频后，您应能够充分掌握如何利用微波法制备亲水性氧化铁纳米颗粒及其在心血管成像中的应用。请注意，使用微波炉存在潜在危险，具体风险取决于所用设备，在操作过程中必须始终采取预防措施，例如对反应釜进行压力控制。

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用于肺外结核检测的超顺磁性氧化铁纳米探针的合成、表征与应用

在此，我们介绍一种获取 68镓掺杂的氧化铁纳米颗粒 通过 快速微波驱动合成。该方法可制备 PET/(T1)MRI 纳米颗粒，标记效率高于 90%，放射化学纯度达 99%，合成时间仅需 20...

68Ga 掺杂铁氧化物纳米颗粒的合成用于双模正电子发射断层扫描/(T1)磁共振成像

本研究描述了磁性纳米颗粒的制备方法，其表面包覆 SiO2，随后使用（3-氨基丙基）三乙氧基硅烷（APTES）进行氨基功能化，并通过琥珀酰基团作为连接臂与去铁胺偶联。此外，还详细描述了对所有中间产物纳米颗粒及最终偶联物进行的深入结构表征，以及利用Y.

功能化磁性纳米颗粒的合成、与铁载体去铁胺的偶联及其在细菌检测中的应用评价

通过非水溶胶-凝胶法制备氧化铁纳米颗粒，并用阴离子短链分子或聚合物进行包覆。利用振动样品磁强计（VSM），展示了磁强测量技术在监测磁性纳米颗粒被人类干细胞摄取及发生生物转化过程中的应用。...

利用磁力测量法监测化学合成氧化铁纳米颗粒的细胞摄取及后续生物降解

本方案详细描述了一种简便的一步法合成二氧化锰（MnO）纳米颗粒的方法，即在油胺和二苄基醚存在下热分解乙酰丙酮锰(II)来制备MnO纳米颗粒。MnO纳米颗粒已被应用于多种领域，包括磁共振成像、生物传感、催化、电池以及废水处理。...

通过热分解乙酰丙酮锰(II)制备氧化锰纳米粒子

我们描述了一种荧光检测方法，可快速且低成本地验证新化合物是否具有螯合铁的能力。该方法通过检测化合物能否竞争性地取代弱铁螯合荧光探针钙黄绿素（Calcein）与铁的结合，从而在发生螯合反应时产生可量化的荧光增强信号。...

一种可量化且低成本的无细胞荧光方法，用于验证新型化合物的铁螯合能力

学习利用微波技术快速合成氧化铁纳米颗粒，并通过双膦酸盐功能化修饰，在小鼠模型中实现动脉粥样硬化的快速MRI检测。该方法显著缩短合成时间，提高纳米颗粒质量，为心血管疾病的早期诊断提供了高效可靠的实验方案。

微波驱动合成氧化铁纳米颗粒用于快速检测动脉粥样硬化

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