Biofunktionalisierten Prussian Blue Nanopartikel für Molekulare Bildgebung Multimodale Anwendungen

Summary

Dieses Protokoll beschreibt die Synthese von biofunktionalisierten preußischblauen Nanopartikeln und ihre Verwendung als multimodale, molekulare Bildgebungsmittel. Die Nanopartikel haben ein Kern-Schale-Design, bei dem Gadolinium- oder Mangan-Ionen im Nanopartikelkern einen MRT-Kontrast erzeugen. Die biofunktionale Hülle enthält Fluorophore für die Fluoreszenzbildgebung und Targeting-Liganden für das molekulare Targeting.

Abstract

Multimodale, ermöglicht die molekulare Bildgebung die Visualisierung biologischer Prozesse auf zellulärer, subzellulärer und molekularer Ebene mit mehreren Auflösungen, ergänzende bildgebende Verfahren. Diese bildgebenden Mittel erleichtern die Echtzeit-Beurteilung von Wegen und Mechanismen in vivo, die sowohl diagnostische als auch therapeutische Wirksamkeit zu erhöhen. Dieser Artikel stellt das Protokoll für die Synthese von biofunktionalisierte Berliner Blau-Nanopartikel (NPs PB) - eine neue Klasse von Mitteln zur Verwendung in multimodale, molekulare Bildgebung Anwendungen. Die bildgebenden Verfahren in der Nanopartikel, Fluoreszenzbildgebung und Magnetresonanztomographie (MRI) eingebaut ist, komplementäre Funktionen. Die PB-Nanopartikel besitzen eine Kern-Schale-Design, bei dem Gadolinium und Manganionen in den Zwischenräumen des PB Gitter eingebaut erzeugen MRI Kontrast sowohl in T ₁ und T ₂ -gewichteten Sequenzen. Die PB-Nanopartikel mit fluoreszierenden Avidin beschichtete mit elektrostatische Selbst alsMontage, die Fluoreszenz-Bildgebung ermöglicht. Die Avidin-beschichteten Nanopartikel mit biotinyliertem Liganden, die molekulare Targeting-Fähigkeiten an die Nanopartikel zu verleihen modifiziert. Die Stabilität und Toxizität der Nanopartikel werden gemessen, sowie deren MRI Relaxivitäten. Die multimodale, molekulare Bildgebung Fähigkeiten dieser biofunktionalisierte PB-Nanopartikel werden dann durch sie für Fluoreszenz-Bildgebung und molekularer MRT in vitro nachgewiesen.

Introduction

Molekulare Bildgebung ist die nicht-invasive und gezielte Visualisierung biologischer Prozesse auf zellulärer, subzellulären und molekularer Ebene ^1. Die molekulare Bildgebung ermöglicht eine Probe in seiner nativen Mikroumgebung zu bleiben, während seine endogene Wege und Mechanismen werden in Echtzeit ausgewertet. Typischerweise beinhaltet die molekulare Bildgebung die Verabreichung eines exogenen Kontrastmittel in der Form eines kleinen Moleküls, Makromolekül, oder Nanopartikel zu visualisieren, Ziel und Spuren relevanten physiologischen Prozesse untersucht ^2. Die verschiedenen Bildgebungsmodalitäten, die in der molekularen Bildgebung untersu....

Protocol

1. Synthese von PB-Nanopartikel, GdPB und MnPB

Synthese der Nanopartikel (PB-Nanopartikel, GdPB oder MnPB) unter Verwendung einer Eintopfsynthese Schema indem Sie die Schritte unten detailliert erreicht:

1. Bereiten Lösung "A", das 5 ml 5 mM Kaliumhexacyanoferrat (II) in deionisiertem (DI) Wasser. Je nach Art des Nanopartikels, das synthetisiert wird - PB-Nanopartikel, GdPB oder MnPB, bereiten Lösung "B" wie folgt:
   1. Für PB-Nanopartikel: Vorbereitung 10 ml einer Lösung, die 2,5 mM Eisen (III) -chlorid in DI-Wasser.
   2. Für GdPB NPs: Herstellung von 10 ml einer Lösung, die 2,5 mM jedes der Gadolinium....

Results

Mit der Eintopfsynthese Schema, Nanopartikel aus PB-Nanopartikel (mittlerer Durchmesser 78,8 nm, Polydispersitätsindex (PDI) = 0,230; durch die dynamische Lichtstreuung Instrument berechnet), GdPB (mittlerer Durchmesser 164,2 nm, PDI = 0,102) oder MnPB ( mittlerer Durchmesser 122,4 nm, PDI = 0,124), die monodisperse (wie von DLS gemessen sind) konsequent synthetisiert werden (Abbildung 2A). Die gemessenen Zetapotentiale der synthetisierten Nanopartikel sind kleiner als -30 mV (2B), was .......

Discussion

Dieser Artikel wurde die Methoden für die Synthese einer neuen Klasse von multimodalen, molekulare Bildgebung Mittel auf Basis von biofunktionalisierte Berliner Blau Nanopartikel vorgestellt. Die molekularen Bildgebungsmodalitäten in die Nanopartikel aufgenommen sind Fluoreszenzabbildung und molekularen MRI aufgrund ihrer komplementären Funktionen. Die biofunktionalisierte Berliner Blau Nanopartikel eine Kern-Schale-Design. Die wichtigsten Schritte bei der Synthese dieser Nanopartikel sind: 1) Eintopfsynthese, die die K.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Kaliumhexacyanoferrat (II)-trihydrat (K4Fe(CN)6· 3H2O)	Sigma-Aldrich	P9387
Mangan(II)-chlorid-Tetrahydrat (MnCl2· 4H2O)	Sigma-Aldrich	221279
Gadolinium (III)-nitrathexahydrat (Gd(NO3)3· 6H2O)	Sigma-Aldrich	211591
Eisen(III)-chloridhexahydrat (FeCl3· 6H2O)	Sigma-Aldrich	236489
Natriumchlorid (NaCl)	Sigma-Aldrich	S9888
Anti-NG2 Chondroitinsulfat Proteoglykan, Biotin-Konjugat Antikörper	Millipore	AB5320
Biotinyliertes Anti-Human-Eotaxin-3	Peprotech	500-P156GBT
Neuro-2a Zelllinie	ATCC	CCL-131
BSG D10 Zelllinie	Laborlager	---
OE21 Zelllinie	Sigma-Aldrich	96062201
SUDIPG1 Neurosphären	Laborlager	---
Eol-1 Zelllinie	Sigma-Aldrich	94042252
Poly(L-Lysin)-Hydrobromid	Sigma-Aldrich	P1399
Formaldehyd	Sigma-Aldrich	F8775
Rinderserumalbumin	Sigma-Aldrich	A2153
Aminoactinomycin D	Sigma-Aldrich	A9400
Triton X-100	Sigma-Aldrich	X100
CellTrace Calcein Rot-Orange, AM	Life Technologies	C34851
Avidin-Alexa Fluor 488	Life Technologies	A21370
Zentrifuge	Eppendorf	5424
Schlauchpumpe	Instech	P270
Zetasizer Nano ZS	Malvern	ZEN3600
Sonicator	QSonica	Q125
Heizplatte/Magnetrührer	VWR	97042-642
Ultra Clean Aluminiumfolie	VWR	89107-732
Vortex Mischer	VWR	58816-121
1,7 ml konische Mikrozentrifugenröhrchen	VWR	87003-295
15 ml konische Zentrifugenröhrchen	VWR	21008-918
Röhrchenhalter	VWR	82024-342
Einwegküvetten aus Kunststoff	VWR	7000-590 (/586)
Zetasizer Kapillarzelle	VWR	DTS1070
Zentrifugalfilter, 0,2-Mikrometer-Spin-Säule	VWR	82031-356
96-Well-Zellkulturtablett	VWR	29442-056
Trypsin EDTA 0,25 % ige Lösung 1x	JR Scientific	82702
PBS (1x)	Life Technologies	10010023
XTT Zellproliferations-Assay-Kit	Trevigen	4891-025-K
T75 Flasche	89092-700	VWR
Dulbecco's Modified Eagle's Medium	Biowhitaker	12-604Q
Fötales Rinderserum	Life Technologies	10437-010
Pen-Strep 1x	Life Technologies	15070063
Fluoview FV1200 Konfokales Laser-Scanning-Mikroskop	Olympus	FV1200
Objektträger mit Kammer	Thermo Scientific	154534
Micro Cover Gläser, quadratisch, Nr. 1,5	VWR	48366-227
Objektträger	VWR	16004-368
RPMI	Sigma-Aldrich	R8758
Agarose	Sigma-Aldrich	A9539
FACSCalibur Durchflusszytometer	BD Biosciences
3 T Klinischer MRT-Magnet	GE Healthcare
100 ml Rundkolben