Name: Synthese von Phase-shift Nanoemulsionen mit enger Größenverteilung für Acoustic Droplet Vaporisation und Bubble-enhanced Ultraschall-vermittelte Ablation (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-09-13T12:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 28 s
Description: Erfahren Sie die Synthese stabiler Phase-shift-Nanoemulsionen mit enger Größenverteilung für die Ultraschall-vermittelte Ablation. Diese Methode nutzt akustische Verdampfung zur Verbesserung der Tumortherapie.

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Diese Arbeit wurde von einer BU / CIMIT Applied Healthcare Engineering-Promotionsstipendium, ein National Science Foundation eine stärkere Beteiligung Forschung Initiation Grant in Engineering (BRIGE) und den National Institutes of Health (R21EB0094930) unterstützt.

Ein. Vorbereitung der Phase-Shift-Nanoemulsion (PSNE) <ol><li> Lösen Sie 11 mg DPPC und 1,68 mg DSPE-PEG2000 in Chloroform </li><li> Verdunstet das organische Lösungsmittel, um eine trockene Lipidfilm in einem Glas-Rundkolben bilden </li><li> Auszutrocknen den Lipidfilm Nacht </li><li> Rehydrieren des Lipidfilms mit 5,5 ml phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS) </li><li> Wärme-Lösung in einem 45 ° C Wasserbad, bis Lipidfilm auflöst, Vortexen periodisch </li><li> Übertragen Lipid-Lösung in 7 ml Flasche </li><li> Beschallen Lipidlösung während 2 min bei 20% Stauchung </li><li> Dividieren Lösung in zwei Fläschchen 2,5 ml (verwerfen verbleibenden 0,5 ml) </li><li> 2,5 ml PBS in jede Phiole </li><li> Platzieren Sie jede Flasche in einer 0 ° C Eis-Wasser-Bad </li><li> Fügen Sie 50 ul DDFP in jedes Fläschchen </li><li> Beschallen jedes Fläschchen im Eis-Wasser-Bad mit den folgenden Einstellungen: 25% Amplitude, gepulsten Modus (10 sec ein, 50 s aus), 60 sec insgesamt auf Zeit </li><li> Transfer PSNE Lösungen für 20 ml Szintillationsgefäße </li><li> 5 ml PBS in jedes Fläschchen, was in 10 ml Endvolumen </li><li> Montieren Extruder folgenden Richtungen vom Hersteller bereitgestellten <ol><li> Spülen Sie jedes Teil mit VE-Wasser </li><li> Das Edelstahlblech Stützscheibe in der Mitte des Filters Trägerbasis </li><li> Legen Sie das Edelstahlgewebe auf der Edelstahl-Stützscheibe </li><li> Mit einer Pinzette, legen einen Extruder Abfluss Disc Membran (glänzende Seite nach oben) auf dem Edelstahlgewebe </li><li> Mit einer Pinzette, platzieren Sie den Extruder Filter (glänzende Seite nach oben) auf den Drain-Disc-Membran </li><li> Legen Sie das kleine O-Ring auf dem Filter und platzieren Sie den thermobarrel und Extruder oben über der Trägerbasis </li><li> Teilweise ziehen jedes Flügelmutter, dann ganz fest die Flügelmuttern von Hand abwechselnd </li><li> Verbinden Sie den Extrudereine Stickstoff-Gasleitung </li><li> Um den Extruder, Pipette 10 ml deionisiertem Wasser in den oberen Probeöffnung grundieren, verschließen Sie die Öffnung, und ziehen Sie das Entlüftungsventil </li><li> Langsam das Stickstoffgas Zeile, um den Druck zu erhöhen, wodurch der Probe durch die Membranen, und sammeln der Probe aus dem Auslassschlauch </li><li> Nach dem Gebrauch, in umgekehrter Reihenfolge zu zerlegen, spülen Sie die Extruder Teile mit VE-Wasser, und entsorgen Sie die Membran und Membran-Drain Disc </li></ol></li><li> Für 100 nm Tröpfchen nur Voraussetzung PSNE durch Extrudieren 10 mal durch 200-nm-Filter </li><li> Extrude PSNE 16 mal durch 100 nm oder 200 nm Filter engen Größenverteilung zu erhalten </li></ol> 2. Vorbereitung der Polyacrylamid Hydrogel PSNE <ol><li> Bereiten Sie 24% BSA-Lösung durch Verdünnen 1,2 g BSA-Pulver in 5 ml deionisiertem Wasser </li><li> Bereiten Sie 10% APS-Lösung mit verdünnter 0,1 g APS Pulver in 1 ml deionisiertem water </li><li> In der folgenden Reihenfolge, mischen 2,1 ml Acrylamid-Lösung, 1,2 ml Tris-Puffer, 0,1 ml 10% APS, 4,5 ml 24% BSA-Lösung und 3,6 ml deionisiertem Wasser in Kunststoffkammer </li><li> Wärme auf 40 ° C und unter Vakuum für 1 Stunde </li><li> Fügen Sie 480 ul PSNE und gründlich durch vorsichtiges Schwenken der Kunststoff-Kammer mischen. </li><li> Fügen Sie 12 ul TEMED und legen Sie die Kammer in einem 12 ° C Wasserbad für 2 Stunden </li></ol> 3. Repräsentative Ergebnisse Eine schematische Darstellung der Einrichtung zur Ultraschall-Experimenten mit Gewebe-Nachahmung Hydrogel Phantome ist in Abbildung 1 gezeigt. Dieses Protokoll ergibt lipidbeschichteten Perfluorkohlenstoff Tröpfchen mit einer engen Größenverteilung, die stabil in Lösung sind für mindestens eine Woche. Die Größenverteilung mit dynamischer Lichtstreuung (90Plus Particle Size Analyzer, Brookhaven Instruments, Holtsville, NY) gemessen wird in Abbildung 2 PSNE extrudiert mit 100 und 200 gezeigtnm Filtern. Der effektive Durchmesser PSNE über die Zeit, gemessen mittels dynamischer Lichtstreuung, ist in Tabelle 1 aufgeführt, die zeigen, dass PSNE stabil sind für mindestens eine Woche. B-Modus-Bilder vor und nach PSNE Verdampfung in einem Polyacrylamid-Hydrogel, sind in Abbildung 3 dargestellt. Auch kann eine Läsion von 15 sec. der HIFU-vermittelte Erhitzen in einem Polyacrylamid-Hydrogel enthaltend Albumin und PSNE ist in Abbildung 4 dargestellt ist. Die asymmetrische Form der Läsion ist ein Ergebnis der prefocal Heizung, die aufgrund des Vorhandenseins der Blase Wolke im Ultraschallstrecke auftritt. Es ist wichtig, dass die Heiz-und prefocal Läsionsbildung aufgrund Streuung von Blasen beachten kann durch Reduktion der übertragenen akustischen Energie minimiert werden. <img src="/files/ftp_upload/4308/4308fig1.jpg" alt="Abbildung 1"/> Abbildung 1. Schematische Darstellung des experimentellen Aufbaus für die Ultraschall-Experimenten mit Gewebe-mimIcking Hydrogele. <img src="/files/ftp_upload/4308/4308fig2.jpg" alt="Abbildung 2"/> Abbildung 2. Größe Verteilung der PSNE extrudiert durch 100 nm oder 200 nm Filter, gemessen mittels dynamischer Lichtstreuung. Die Einheiten der Ordinate Achsen auf der Intensität des gestreuten Lichts von Teilchen einer bestimmten Größe in Bezug auf das Gesamtgewicht Streulichtintensität aus der Probe. <img src="/files/ftp_upload/4308/4308fig3.jpg" alt="Abbildung 3"/> Abbildung 3. B-Modus-Bilder (a) vor und (b) nach PSNE Verdampfung in einem Polyacrylamid-Hydrogel. Der Pfeil zeigt die Fokalbereich wo eine Blase Wolke von PSNE Verdampfung gebildet wurde. <img src="/files/ftp_upload/4308/4308fig4.jpg" alt="Abbildung 4"/> Abbildung 4. Bilder polyacrylamid Hydrogel enthaltend Albumin und PSNE (a) vor und (b) nach Verdampfung und Beschallung mit HIFU, demonstriert Läsionsbildung als Folge von Ultraschall-induzierten Erwärmung. Die Ultraschall-Mittenfrequenz bei 3,3 MHz. Das Ultraschallsignal bestand aus einem ersten 30-Zyklus, 6,4 W Impuls PSNE verdampfen sofort 15 sec von kontinuierlichem Ultraschall bei 0,77, gefolgt W. <table border="1"><tbody><tr><td rowspan="2"> Tage nach der Extrusion </td><td colspan="2"> Extrudierte mit 200-nm-Filter </td><td colspan="2"> Extrudierte mit 100 nm-Filter </td></tr><tr><td> Mittlere Dia. (Nm) </td><td> Std. Dev. (Nm) </td><td> Mittlere Dia. (Nm) </td><td> Std. Dev. (Nm) </td></tr><tr><td> 1 </td><td> 182,9 </td><td> 4,9 </td><td> 118,0 </td><td> 0,9 </td></tr><tr><td> 7 </td> &lt;td&gt; 177,7 </td><td> 2,5 </td><td> 124,8 </td><td> 3,1 </td></tr></tbody></table> Tabelle 1. Mittlerer Durchmesser und die Standardabweichung der PSNE an einem und sieben Tage nach der Extrusion mit 100 nm und 200 nm Filter.

<ol><li>Hynynen, K., Darkazanli, A., Unger, E., Schenck, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MRI-guided+noninvasive+ultrasound+surgery%5BTitle%5D)+AND+%22Med.+Phys%22%5BJournal%5D)">MRI-guided noninvasive ultrasound surgery.</a> Med. Phys. 20, 107-115 (1993).</li>
<li>Baban, D. F., Seymour, L. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Control+of+tumour+vascular+permeability%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Drug+Deliv.+Rev%22%5BJournal%5D)">Control of tumour vascular permeability.</a> Adv. Drug Deliv. Rev. 34, 109-119 (1998).</li>
<li>Maeda, H., Wu, J., Sawa, T., Matsumura, Y., Hori, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tumor+vascular+permeability+and+the+EPR+effect+in+macromolecular+therapeutics%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Control.+Release%22%5BJournal%5D)">Tumor vascular permeability and the EPR effect in macromolecular therapeutics: a review.</a> J. Control. Release. 65, 271-284 (2000).</li>
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<li>Klibanov, A. L., Maryama, K., Torchilin, V. P., Huang, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Amphipathic+polyethyleneglycols+effectively+prolong+the+circulation+time+of+liposomes%5BTitle%5D)+AND+%22FEBS+Lett%22%5BJournal%5D)">Amphipathic polyethyleneglycols effectively prolong the circulation time of liposomes.</a> FEBS Lett. 268, 235-237 (1990).</li>
<li>Gabizon, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prolonged+circulation+time+and+enhanced+accumulation+in+malignant+exudates+of+Doxorubicin+encapsulated+in+polyethylene-glycol+coated+liposomes%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Res%22%5BJournal%5D)">Prolonged circulation time and enhanced accumulation in malignant exudates of Doxorubicin encapsulated in polyethylene-glycol coated liposomes.</a> Cancer Res. 54, 987-992 (1994).</li>
<li>Awasthi, V. D., Garcia, D., Goins, B. A., Philips, W. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Circulation+and+biodistribution+profiles+of+long-circulating+PEG-liposomes+of+various+sizes+in+rabbits%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Pharm%22%5BJournal%5D)">Circulation and biodistribution profiles of long-circulating PEG-liposomes of various sizes in rabbits.</a> Int. J. Pharm. 253, 121-132 (2003).</li>
<li>Zhang, P., Porter, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+in+vitro+study+of+a+phase-shift+nanoemulsion%3A+a+potential+nucleation+agent+for+bubble-enhanced+HIFU+tumor+ablation%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+Med.+Biol%22%5BJournal%5D)">An in vitro study of a phase-shift nanoemulsion: a potential nucleation agent for bubble-enhanced HIFU tumor ablation.</a> Ultrasound Med. Biol. 36, 1856-1866 (2010).</li>
<li>Lafon, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gel+phantom+for+use+in+high-intensity+focused+ultrasound+dosimetry%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+Med.+Biol%22%5BJournal%5D)">Gel phantom for use in high-intensity focused ultrasound dosimetry.</a> Ultrasound Med. Biol. 31, 1383-1389 (2005).</li>
</ol>

Keine Interessenskonflikte erklärt.

High-Intensity Focused Ultrasound (HIFU) ist klinisch zur thermischen Ablation von Tumoren eingesetzt. 1 Um lokale Erwärmung und zur Verbesserung thermischen Ablation in Tumoren haben lipidbeschichteten Perfluorcarbon Tröpfchen entwickelt worden, die durch die HIFU verdampft werden. Das Gefäßsystem in vielen Tumoren außergewöhnlich leaky durch ihr rasches Wachstum. 2 somit in der Lage, die Nanopartikel Fenestrationen eindringen und passiv in Tumoren anreichernden, ein Vorgang, der erhöhte Permeabil...

<table border="1"><tbody><tr><td> Common Name </td><td> Hersteller </td><td> Cat. Anzahl </td><td> Vollständiger Name / Beschreibung </td></tr><tr><td> DPPC </td><td> Avanti Lipids, Alabaster, AL, USA </td><td> 850355P </td><td> 1,2-Dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholin </td></tr><tr><td> DSPE-PEG2000 </td><td> Avanti Lipids, Alabaster, AL, USA </td><td> 880120P </td><td> 1,2-Distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamin-N-[methoxy (polyethylenglykol) -2000] (Ammoniumsalz) </td></tr><tr><td> DDFP </td><td> Fluoromed, Round Rock, TX, USA </td><td> CAS: 138495-42-8 </td><td> Dodecafluorpentan (C 5 F 12) </td></tr><tr><td> PBS </td><td> Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA </td><td> P2194 </td><td> Phosphat-gepufferte Kochsalzlösung </td></tr><tr><td> Chloroform </td><td> Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA </td><td> 372978 </td><td> Chloroform </td></tr><tr><td> Acrylamid </td><td> Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA </td><td> A9926 </td><td> 40% 19.01 Acrylamid / Bisacrylamid </td></tr><tr><td> Trispuffer </td><td> Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA </td><td> T2694 </td><td> 1M, pH 8, Trizma-Hydrochlorid und Trizma-Base </td></tr><tr><td> BSA </td><td> Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA </td><td> A3059 </td><td> Rinderserumalbumin </td></tr><tr><td> APS </td><td> Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA </td><td> A3678 </td><td> Ammoniumpersulfatlösung </td></tr><tr><td> TEMED </td><td> Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA </td><td> 87689 </td><td> N, N, N &#39;, N&#39;-Tetramethylethylendiamin </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Ausrüstung </td></tr><tr><td> Sonicator (3 mm Spitze) </td&gt; <td> Sonics &amp; Materials, Inc., Newtown, CT, USA </td><td> Vibra-Cell </td><td></td></tr><tr><td> Wasserbad </td><td> Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA </td><td> Neslab EX-7 </td><td></td></tr><tr><td> Extruder </td><td> Northern Lipids, Burnaby, BC, Kanada </td><td> LIPEX </td><td></td></tr><tr><td> Extruder Filter </td><td> Whatman, Piscataway, NJ, USA </td><td> Nuclepore # 110605 und # 110606 </td><td></td></tr><tr><td> Extruder Abfluss Disc </td><td> Sterlitech Corporation, Kent, WA, USA </td><td> # PETEDD25100 </td><td></td></tr><tr><td> Kunststoffkammer </td><td> US Plastic Corporation, Lima, OH, USA </td><td> # 55288, 1 3/16 &quot;x1 3/16&quot; x2 7/16 &quot; </td><td></td></tr></tbody></table>

synthese von phase-shift nanoemulsionen mit enger größenverteilung für acoustic droplet vaporisation und bubble-enhanced ultraschall-vermittelte ablation

Synthesis of Phase-shift Nanoemulsions with Narrow Size Distributions for Acoustic Droplet Vaporization and Bubble-enhanced Ultrasound-mediated Ablation

High-Intensity Focused Ultrasound (HIFU) wird klinisch zur thermischen Ablation von Tumoren eingesetzt. Um örtliche Erwärmung und zur Verbesserung thermischen Ablation in Tumoren haben lipidbeschichteten Perfluorkohlenstoff Tröpfchen entwickelt worden, die durch HIFU verdampft werden. Das Gefäßsystem in vielen Tumoren außergewöhnlich leaky durch ihr rasches Wachstum und Nanopartikeln Lage sind, die Fensteranordnungen eindringen und passiv in Tumoren anreichern. Somit kann die Steuerung der Größe der Tröpfchen in bessere Anreicherung in Tumoren führen. In diesem Bericht wird die Herstellung von stabilen Tröpfchen in einer Phase-Shift-Nanoemulsion (PSNE) mit einer engen Größenverteilung beschrieben. PSNE wurden im Ultraschallbad eine Lipidlösung in Gegenwart des flüssigen Perfluorkohlenstoff synthetisiert. Eine enge Größenverteilung wurde durch Extrudieren der PSNE mehrfach die Verwendung von Filtern mit einer Porengröße von 100 bzw. 200 nm erhalten. Die Größenverteilung wurde über einen 7-Tages-Frist mittels dynamischer Lichtstreuung gemessen. Polyacrylamide Hydrogele mit PSNE wurden in vitro Experimente vorbereitet. PSNE Tröpfchen in der Hydrogele wurden mit Ultraschall und die resultierenden Blasen verbessert lokalisierte Erwärmung verdampft. Verdampften PSNE ermöglicht schnelleres Aufheizen und verringert auch die Ultraschallintensität zur thermischen Ablation benötigt. So wird PSNE erwartet thermischen Ablation von Tumoren zu verbessern, potentiell verbessert therapeutischen Ergebnisse der HIFU-vermittelte thermischen Ablation Behandlungen.

Phase-shift Nanoemulsionen (PSNE) kann verdampft mit hoher Intensität fokussierter Ultraschall, um lokale Erwärmung und zur Verbesserung thermischen Ablation von Tumoren sein. In diesem Bericht wird die Herstellung von stabilen PSNE mit einer engen Größenverteilung beschrieben. Darüber hinaus wird der Einfluss des verdampften PSNE auf Ultraschall-vermittelte Ablation im Gewebe-ähnlichen Phantomen demonstriert.

Synthese von Phase-shift Nanoemulsionen mit enger Größenverteilung für Acoustic Droplet Vaporisation und Bubble-enhanced Ultraschall-vermittelte Ablation

Hochintensiver fokussierter Ultraschall (HIFU) wird klinisch zur thermischen Ablation von Tumoren eingesetzt. Um die lokalisierte Erwärmung zu verstärken und die thermische Ablation in ... zu verbessern,

Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments besteht darin, die Wirkung von Blasen zu beobachten, die durch die akustische Verdampfung lipidgekapselter Nanoemulsionen bei der ultraschallvermittelten Ablation entstehen. Dies wird erreicht, indem zunächst lipidgekapselte Nanoemulsionen gleichmäßig in Albumin-beladene Polyacrylamid-Hydrogelen dispergiert werden. Im zweiten Schritt sendet ein fokussierter Wandler kurze, hochamplituden Pulse in das Hydrogel, wodurch die Nanoemulsionen lokal im Fokus verdampfen. Anschließend werden die resultierenden Blasen kontinuierlich mit Ultraschall angeregt, und die von den Blasen abgestrahlte akustische Energie wird rasch vom Hydrogel absorbiert, was die Geschwindigkeit der ultraschallvermittelten Erwärmung beschleunigt.Die Ergebnisse zeigen, dass das Vorhandensein von Blasen die Zeit und Energie, die erforderlich sind, um das Hydrogel über die Schwellentemperatur für die Denaturierung von Proteinen zu erhitzen, erheblich reduziert, was zu einer schnelleren und effizienteren, ultraschallvermittelten Ablation führt. Die Größe der Phasenwechsel-Nanoemulsion ist ein entscheidender Faktor für die Druckschwelle. Für die akustische Vaporisation haben wir ein Protokoll zur Herstellung stabiler Phasenwechsel-Nanoemulsionen mit schmalen Größenverteilungen und gut definierten Vaporisationsschwellen entwickelt sowie ein In-vitro-System zur Bewertung des Einflusses auf die ultraschallvermittelte Ablation.Während ein In-vitro-System beschrieben wird, sind die Oberflächen von Nanoemulsionen darauf ausgelegt, extravaskuläres Gewebe und solide Tumore mit Partikeln zu erreichen, die akustisch verdampft werden können. Die gebildeten Blasen können dann für diagnostische oder therapeutische Anwendungen in der Krebsbehandlung genutzt werden. Um mit der Vorbereitung einer Phasenwechsel-Nanoemulsion oder PSNE zu beginnen, mischen Sie zunächst die Lipide zusammen und lösen Sie 11 Milligramm DPPC und 1,7 Milligramm DSPE auf.Peg 2000 in Chloroform in einem Glas-Rundkolben. Stellen Sie den Rundkolben in ein Wasserbad mit 50 Grad Celsius im Abzug und verwenden Sie einen Argon-Gasstrom, um das organische Lösungsmittel zu verdampfen. Um einen trockenen Lipidfilm zu bilden, stellen Sie den Kolben in einen Exsikkator und lassen Sie ihn über Nacht unter Vakuum, um den Lipidfilm am folgenden Morgen zu trocknen.Rehydratisieren Sie den Lipidfilm mit 5,5 Millilitern PBS. Erhitzen Sie die Lösung in einem Wasserbad bei 45 Grad Celsius, bis sich der Lipidfilm zum Abtasten aufgelöst hat. Überführen Sie die Lipidlösung periodisch in ein 7-Milliliter-Gefäß und sonifizieren Sie sie dann zwei Minuten lang mit einem Sonden-Sonifikator bei 20 % Amplitude.Teilen Sie die Lösung auf zwei Vials mit jeweils 2,5 Milliliter auf. Die verbleibenden 0,5 Milliliter werden verworfen. Geben Sie 2,5 Milliliter PBS zu jedem Vial hinzu und stellen Sie anschließend beide Vials in ein Eiswasserbad mit null Grad Celsius.Fügen Sie 50 Mikroliter Doca-Fluorpentan oder DDFP zu jeder Probe hinzu. Sohn der DDFP-Lipidmischung. In einem Eiswasserbad befindet sich der kritischste Teil dieses Verfahrens.Das Eiswasserbad dient dazu, die Verdunstung der flüssigen Phase pro Fluorkohlenwasserstoff zu verhindern. Sonizieren Sie während dieses Vorgangs jedes Gefäß im Eiswasserbad mit folgenden Einstellungen: 25 % Amplitude im gepulsten Modus und insgesamt 60 Sekunden. Nach der Sonifikation überführen Sie die PSNE-Lösung in 20 Milliliter- Szintillationsgefäße mit jeweils fünf Milliliter PBS pro Gefäß, sodass sich ein Endvolumen von 10 Milliliter pro Gefäß ergibt.Bauen Sie den Extruder gemäß den Herstelleranweisungen zusammen, um den Extruder vorzubereiten. Geben Sie 10 Milliliter deionisiertes Wasser in die obere Probenöffnung. Verschließen Sie die Öffnung und ziehen Sie das Entlüftungsventil fest an.Öffnen Sie langsam die Stickstoffgasleitung, um den Druck zu erhöhen und die Probe durch die Membranen zu pressen. Sammeln Sie die Probe aus der Auslassleitung und extrudieren Sie das PSNE 16-mal durch einen 100-Nanometer- oder 200-Nanometer-Filter, um eine enge Größenverteilung zu erhalten. Beginnen Sie dieses Verfahren, indem Sie ein Polyacrylamidhydrogel herstellen, das PSNE enthält.Zunächst stellen Sie eine 24 %ige Rinderserumalbumin- oder BSA-Lösung her, indem Sie 2,4 Gramm BSA-Pulver in 10 Milliliter entionisiertem Wasser auflösen. Danach bereiten Sie eine 10 %ige Ammoniumpersulfat- oder APS-Lösung zu, indem Sie ein Gramm APS-Pulver in 10 Milliliter entionisiertem Wasser verdünnen. Mischen Sie diese Reagenzien in einer Kunststoffform in der folgenden Reihenfolge: 2,1 Milliliter Acrylamidlösung, 1,2 Milliliter Tris-Puffer, 0,1 Milliliter 10 %ige APS-Lösung, 4,5 Milliliter 24 %ige BSA-Lösung und 3,6 Milliliter entionisiertes Wasser. Erwärmen Sie die Lösung in einem Wasserbad auf 40 Grad Celsius und setzen Sie sie anschließend eine Stunde lang unter Vakuum, um die Flüssigkeit zu entgasen.Dies ist erforderlich, um nach einer Stunde die Bildung unerwünschter Blasen im Hydrogel zu vermeiden. Entfernen Sie die Probe aus dem Vakuum, geben Sie 480 Mikroliter PSNE-Suspension hinzu und mischen Sie gründlich durch vorsichtiges Schwenken der Kunststoffkammer. Geben Sie in einer chemischen Abzugshaube 12 Mikroliter Tetraethylendiamin oder T-E-M-E-D hinzu, um das Acrylamid zu polymerisieren, und stellen Sie die Kammer zwei Stunden lang in ein Wasserbad mit 12 Grad Celsius.Die Polymerisation ist exotherm, daher ist ein Kühlbad erforderlich, um die Verdampfung von PSE während der Polymerisation zu vermeiden. Sobald das Acrylamid polymerisiert ist, positionieren Sie einen fokussierten Leistungswandler und eine Bildgebungsprobe in einem Acryltank, der mit deionisiertem Wasser aus DGAs gefüllt ist, sodass die Bildgebungsebene mit dem Fokalvolumen des Wandlers übereinstimmt. Als Nächstes positionieren Sie das mit PSNE beladene Polyacrylamidhydrogel im Fokus des Leistungswandlers, verdampfen das PSNE innerhalb des Hydrogels mit kurzen akustischen Impulsen und schließen dies mit einer 15 Sekunden dauernden Dauerschallbelastung für eine blasenverstärkte Ablation ab.Da das BSA denaturiert ist, wird das Hydrogel trüb, bedingt durch die Absorption von Ultraschall und Wärmeentwicklung innerhalb der monitorisierten Vaporisation und Blasenbildung mit einem diagnostischen Ultraschallgerät. In diesem Beispielbild zeigt der Pfeil den Fokusbereich an, in dem eine Blasenwolke durch die Vaporisation von PSNE entstanden ist. Wiederholen Sie die akustische Exposition an einer neuen Stelle im Hydrogel, ohne das PSNE erneut aufzubringen, und vergleichen Sie Zeit und Volumen der Ablation.Dieses Protokoll führt zu lipidbeschichteten perfluorkohlenstoffhaltigen Tröpfchen mit einer engen Größenverteilung. Die mit dynamischer Lichtstreuung gemessene Größenverteilung ist hier für PSNE dargestellt, die durch 100- und 200-Nanometer-Filter extrudiert wurden. Die Einheiten der Ordinatenachsen basieren auf der Intensität des von Partikeln einer bestimmten Größe gestreuten Lichts im Verhältnis zur gesamten Streulichtintensität der Probe.Wenn der mittlere Durchmesser und die Standardabweichung von PSNE an einem und sieben Tagen nach der Extrusion mit 100- und 200-Nanometer-Filtern mittels dynamischer Lichtstreuung gemessen werden, zeigen die Ergebnisse, dass PSNE mindestens eine Woche lang stabil sind. Diese Abbildung zeigt B-Modus-Bilder von PSNE vor und nach der Verdampfung. In einem Polyacrylamidhydrogel zeigt der Pfeil den Fokusbereich an, in dem durch die Verdampfung von PSNE eine Blasenwolke entstand.Dies sind Bilder eines Polyacrylamidhydrogels, das Albumin und PSNE enthält, vor und nach der Verdampfung und Sonolyse mittels hochintensiv fokussiertem Ultraschall oder Hy-Fu. Eine Läsion entsteht durch 15 Sekunden Hy-Fu-vermittelte Erwärmung. Die asymmetrische Form der Läsion resultiert aus einer präfokalen Erwärmung, die aufgrund der Anwesenheit einer Blasenwolke im Ultraschallstrahl entsteht. Präfokale Erwärmung und Läsionsbildung infolge Streuung an Blasen können minimiert werden, indem die übertragene akustische Leistung nach der Entwicklung verringert wird.Diese Methode zur Herstellung stabiler Nanoemulsionen mit Phasenwechsel wird Forschern auf dem Gebiet der ultraschallvermittelten Therapie den Weg ebnen, eine blasenverstärkte HIFU-Ablation bei soliden Tumoren zu untersuchen. Nach dem Anschauen dieses Videos sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie stabile Nanoemulsionen mit schmalen Größenverteilungen hergestellt werden und wie die Blasenbildung sowie die verstärkte ultraschallvermittelte Ablation untersucht werden kann.

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Research

Forschung

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Engineering

Ingenieurwesen

Hier präsentieren wir Ihnen eine schrittweise Protokoll für die Streuung von Nanomaterialien in wässrigen Medien mit Echtzeit-Charakterisierung, die optimale Beschallung Bedingungen, Intensität und Dauer für verbesserte Stabilität und Homogenität der Nanopartikel zu identifizieren Dispersionen ohne Auswirkungen auf die Integrität der Probe.

Dispersion von Nanomaterialien in wässrigen Medien: zur Protokoll-Optimierung

Dieses Protokoll zeigt die steuerbare Keimbildung der Kavitation in Gel Phantome, durch gleichzeitige Exposition gegenüber Nahinfrarot-gepulste Laser-Licht und hoher Intensität fokussiert Ultraschall (HIFU). Die Kavitation-Aktivität kann dann verwendet werden, für die Verbesserung der bildgebender und/oder therapeutische Verwendungen von HIFU.

Steuerbare Keimbildung der Kavitation von Plasmonische Gold-Nanopartikel für die Verbesserung der hohen Intensität konzentriert Ultraschallanwendungen

Ein Protokoll für die Manipulation der Mikropartikel in einem mikrofluidischen Kanal mit einem Zweifrequenz-Erregung wird vorgestellt.

Mikropartikel Manipulation durch ständigen akustischen Oberflächenwellen mit Zweifrequenz-Erregungen

Das vorgestellte experimentelle Protokoll kann verwendet werden, um Echtzeitmessungen der Kavitationsaktivität in einem Zellkulturgerät durchzuführen, mit dem Ziel, die Untersuchung der Bedingungen zu ermöglichen, die für eine erfolgreiche Wirkstoffabgabe und / oder andere Bioeffekte erforderlich sind.

Untersuchung der Kavitationstherapie

Es wird eine schnelle und zuverlässige Technik vorgeschlagen, um die Formschwingungen einer einzelnen, gefangenen akustischen Blase zu kontrollieren, die auf der Koaleszenztechnik zwischen zwei Blasen basiert. Die stationären, symmetriegesteuerten Blasenformoszillationen ermöglichen die Analyse der Fluidströmung, die in der Nähe der Blasengrenzfläche erzeugt wird.

Induktion von Mikroströmungen durch nichtsphärische Blasenschwingungen in einem akustischen Levitationssystem

Dieses Protokoll beschreibt ein Verfahren zur Erzeugung großer Mengen lipidverkapselter Decafluorbutan-Mikrobläschen mittels Sondenspitzen-Beschallung und anschließender Kondensation zu phasenverschobenen Nanotröpfchen mittels Hochdruckextrusion und mechanischer Filtration.

Herstellung von membrangefilterten Phase-Shift-Decafluorbutan-Nanotröpfchen aus vorgeformten Mikrobläschen

Die vorgestellten Protokolle können verwendet werden, um die Reaktion von fluoreszenzmarkierten Mikrobläschen zu charakterisieren, die für ultraschallgesteuerte Arzneimittelabgabeanwendungen entwickelt wurden, einschließlich ihrer Aktivierungsmechanismen sowie ihrer Bioeffekte. Dieser Artikel behandelt eine Reihe von In-vitro- und In-vivo-Mikroskopietechniken , die durchgeführt werden, um die relevanten Längen- und Zeitskalen zu erfassen.

Multi-Timescale-Mikroskopie-Methoden zur Charakterisierung fluoreszenzmarkierter Mikroblasen für die ultraschallgesteuerte Wirkstofffreisetzung

In diesem Protokoll werden Methoden zur Synthese und Charakterisierung multimodaler Phasenwechsel-Porphyrintröpfchen beschrieben.

Synthese und Charakterisierung multimodaler Phasenwechsel-Porphyrintröpfchen

Optisch aktivierte Perfluorcarbon-Nanotröpfchen sind vielversprechend in bildgebenden Anwendungen außerhalb des Gefäßsystems. Dieser Artikel zeigt, wie diese Partikel synthetisiert, Polyacrylamidphantome vernetzt und die Tröpfchen akustisch moduliert werden, um ihr Signal zu verstärken.

Formulierung und akustische Modulation von optisch verdampften Perfluorcarbon-Nanotröpfchen

Das Ziel dieses Experiments ist es, zu bestimmen und steuern die Größe, Form und Stabilität des self-assembled diskotischen Amphiphile in Wasser. Für wässriger Basis supramolekularer Polymere wie Maß an Kontrolle ist sehr schwierig. Wir wenden eine Strategie sowohl mit abstoßenden und anziehenden Wechselwirkungen. Die experimentellen Techniken angewandt, um dieses System charakterisieren, sind breit anwendbar.

Steuern der Größe, Form und Stabilität der supramolekularen Polymeren in Wasser

Erfahren Sie die Synthese stabiler Phase-shift-Nanoemulsionen mit enger Größenverteilung für die Ultraschall-vermittelte Ablation. Diese Methode nutzt akustische Verdampfung zur Verbesserung der Tumortherapie.

Synthese von Phase-shift Nanoemulsionen mit enger Größenverteilung für Acoustic Droplet Vaporisation und Bubble-enhanced Ultraschall-vermittelte Ablation (Video) | JoVE Journal

Synthese von Phase-shift Nanoemulsionen mit enger Größenverteilung für Acoustic Droplet Vaporisation und Bubble-enhanced Ultraschall-vermittelte Ablation

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