Name: Vorbereitung und photoakustische Analyse von Zell Fahrzeuge, die Gold-Nanostäbchen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-05-02T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 46 s
Description: Erfahren Sie die Vorbereitung und photoakustische Analyse von Zellfahrzeugen mit Gold-Nanostäbchen für die Tumorbildgebung. Diese Methode nutzt Makrophagen zur gezielten Lieferung plasmonischer Partikel.

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Diese Arbeit wurde teilweise von der Region Toskana und der Europäischen Gemeinschaft im Rahmen des ERANET + Projekte LUS BUBBLE und BI-TRE unterstützt.

Hinweis: Alle Konzentrationen von Gold-Nanostäbchen werden in Form von nominal Au Molarität ausgedrückt. Zum Vergleich mit anderen Arbeiten zu beachten, dass 1 M Au entspricht in etwa 20 &amp; mgr; M Gold-Nanostäbchen, in unserem Fall. 1. Herstellung von kationischen Gold-Nanostäbchen Hinweis: Das Verfahren beginnt mit der Synthese von Cetrimoniumbromid (CTAB) -capped Gold - Nanostäbchen durch die autokatalytische Reduktion von HAuCl 4 mit Ascorbinsäure, entsprechend dem Protokoll , das von Nikoobakht eingeführt et al 25 und angepasst gemäß Ratto et al 26... Dann werden diese Gold - Nanostäbchen modifiziert , um für plasmatischen Membranen mehr Biokompatibilität und Affinität zu gewinnen, die durch die Kombination von Polyethylenglykol Stränge 10, 11, 27, 28 und quartären Ammoniumverbindungen 22. <ol><li> Reinige 24 ml CTAB-capped Gold-Nanostäbchen an einem concentration von 450 uM Au durch zwei Zyklen von Zentrifugation (12.000 xg, 30 min) und Dekantierung. Stellen Sie sicher, dass das Verhältnis von Totvolumen Anfangsvolumen liegt bei etwa 1/200 oder weniger für alle Zentrifugationsschritte in diesem Protokoll. Verwenden 500 &amp; mgr; M wässrigen CTAB als Waschlösung und übertragen schließlich die Teilchen in 6 ml 100 mM Acetatpuffer bei pH 5, enthaltend 500 uM CTAB und 0,005% (v / v) Polysorbat 20. </li><li> Zugabe von 30 &amp; mgr; l 10 mM wässrige alpha-methoxy-omega-mercapto-poly (ethylenglykol) (MW ~ 5000) gestellt und für 30 min bei 37 ° C zu reagieren. </li><li> Zugabe von 30 &amp; mgr; l 100 mM (11-Mercaptoundecyl) - N, N, N - trimethylammonium - bromid in Dimethylsulfoxid und verlassen in Ruhe für 24 h bei 37 ° C. </li><li> diese Partikel durch vier Zyklen von Zentrifugation (12.000 xg, 30 min) und Dekantierung Nächstes fügen 18 ml 0,005% (v / v) Polysorbat 20 in Wasser und zu reinigen. Verwenden 0,005% (v / v) Polysorbat 20 in Wasser als Waschlösung und übertragen schließlich die Partikel in 2,4 ml steriler PBS bei pH7.4. Die endgültige Soll-Konzentration von Gold beträgt 4,5 mM. </li></ol> 2. Laden von murinen Makrophagen mit Gold-Nanostäbchen <ol><li> Verwenden, um die Monocyten / Makrophagen-Zelllinie J774A.1 und DMEM mit 10% fötalem Rinderserum, 1 mM Glutamin, 100 Einheiten / ml Penicillin und 100 ug / ml Streptomycin als Kulturmedium. Platte 5 x 10 5 Zellen in vier Petrischalen von 60 mm Durchmesser und lassen sie für 24 h wachsen, so wie zum Zeitpunkt der Ablösung subkonfluenten werden (siehe Schritt 2.2). <ol><li> Während des gesamten Protokolls beibehalten , die Zellen unter Standardkulturbedingungen (37 ° C, 5% CO 2, 95% Luft und 100% relativer Luftfeuchtigkeit). Verwenden Sie einen Laminarflowbox und geeignete persönliche Schutzausrüstung, um die Zellen zu manipulieren. </li></ol></li><li> Nach 24 Stunden laden, um die Zellen mit kationischen Gold-Nanostäbchen und bereiten sie in Chitosanfilme eingebettet werden: <ol><li> Um die Partikel zu ermöglichen, die von den Zellen aufgenommen zu werden, fügen Sie eine aliquote Menge von 4,5mM Au kationisches Gold-Nanostäbchen in PBS in jede Petrischale, um eine Endkonzentration von 100 uM Au zu erreichen. Lassen Sie die Petrischalen in einer Inkubationszeit von 24 Stunden. </li><li> Als nächstes beachten Sie die Zellen unter einem optischen Mikroskop ihre guten Bedingungen und mit dem Hochladen zu bestätigen. Die Zellen sollten ihre normale Morphologie und eine Reihe von dunklen intrazellulären Vesikeln aufweisen. Lösen sich die Zellen durch einen Abstreifer, fusionieren die aus zwei Petrischalen, um eine geeignete Menge an Zellen für die folgenden Stufen (mindestens 2 x 10 6 Zellen) zu erreichen, und zentrifugieren (120 · g, 6 min) zu eliminieren jede Überschuss von kationischen Gold-Nanostäbchen. Die zelluläre Pellet sollte fast schwarz aussehen. </li><li> Suspendiere das Pellet in 2 ml PBS und die Zellen durch die Verwendung eines Bürker Kammer zählen. Zentrifuge eine Suspension , die 2 x 10 6 Zellen (120 · g, 6 min) und fixieren ihre Pellet in 2 ml 3,6% (w / v) Formaldehyd in PBS für 10 Minuten bei Raumtemperatur. Schließlich waschen dieses Pellets dreimal durch centrifugation (120 · g, 6 min), um das Fixierungsmittel zu entfernen. Verwenden PBS als Waschlösung. </li></ol></li></ol> 3. Embedment von Makrophagen in Chitosanfilme Hinweis: Die besonderen Eigenschaften von Chitosan 26, 27, 28, 29 genutzt biomimetische Phantome Makrophagen gefärbt mit kationischen Gold - Nanostäbchen herzustellen enthält. In Bezug auf andere Hydrogele, wie Agarose, Chitosan ermöglicht Filme , die viel stärker und dünner sind, die für PA 6 Mikroskopie kritisch ist. Die Herstellung dieser Phantome erfolgt nach bisherigen Protokolle 29, 30, 31 mit einigen Modifikationen wie 30 in den Anhänger vorgeschrieben. <ol><li> Bereiten Sie eine angesäuert (pH 4,5, durch Zugabe von Essigsäure) und viskosen 3% (w / v) mit niedrigem Molekulargewicht Chitosan (durchschnittliche MW 120 kDa) Lösung, es gründlich mischen undließ es bei 40 ° C für 24 h zu homogenisieren. </li><li> Enthaltend murine Makrophagen kationische Gold - Nanostäbchen (2 × 10 6 Zellen) mit 500 ul Chitosan - Lösung Als nächstes mischen. </li><li> Um ~ 50 &amp; mgr; m dicke Phantome zu erhalten, gießen Sie 250 mg der Mischung in 1,91 cm 2 Polystyrol - Formen und lassen sie unter einem Stickstoffstrom für 24 Stunden. Danach behandeln diese Proben mit 500 ul 1 M NaOH, um Vernetzung zu induzieren, und spülen Sie sie mit 10 ml Reinstwasser. </li></ol> 4. Testen der Stabilität von Photoakustische Conversion Anmerkung: Die Stabilität der PA-Umwandlung wird mittels PA Experimente mit dem hausgemachten Einrichtung untersucht, die in Lit. 6 beschrieben. <ol><li> Suspend ein Chitosanfilm die Makrophagen in DI-Wasser, beispielsweise durch die Verwendung eines Kunststoffhalter eingetaucht in eine Petrischale enthält, um einen Abstand von ca. 5 mm von der Unterseite der Platte zu halten. Setzen Sie diese Platte auf eine mikrometrischer XY-Tischum die Probenposition zu steuern. </li><li> Konzentrieren eines Laserstrahls mit ~ 5 nsec Impulsdauer in Resonanz mit der Längs plasmonic Band der Gold - Nanostäbchen (beispielsweise von einem optischen parametrischen Oszillator , der durch die dritte Harmonische eines Q-geschalteten gepumpten Nd: YAG - Laser mit Wellenlängenbereich von 400 - 2.500 Dauer von 5 nsec nm und Puls), die senkrecht zu der Filmoberfläche mit einem ~ 300 &amp; mgr; m Punktdurchmesser. <ol><li> Platzieren ein Dämpfungsglied vor dem Laseraustritt zum Abstimmen des Laserfluenz und mit einem Strahlteiler einen Teil des Laserstrahls auf einen Energiezähler (beispielsweise ein pyroelektrischer Detektor) und zu überwachen Fluenz Schwankungen zu fokussieren. Pflegen Sie die optische Fluenz unter ~ 1 mJ / cm 2 pro Impuls bei der Ausrichtung. Verwenden Sie geeignete Laserschutzbrillen, wenn der Laser eingeschaltet ist. </li></ol></li><li> Dip einen Ultraschallwandler (Frequenzbereich von 1 - 20 MHz) in die Petrischale ~ 2 mm aus der Folienoberfläche und stellen seine Position durch mikrometrischer Übersetzungen unter Verwendung vonund Rotationsstufen der PA-Signal von dem Film emittiert wird, zu maximieren. </li><li> Bestimmen Sie eine Sonde Fluence F LO, der nicht die Probe 6 nicht beschädigt: <ol><li> Bestrahlen einen beliebigen Punkt der Probe bei einer Fluenz etwa 1 mJ / cm 2 pro Puls mindestens 500 Impulse für. Für jeden Impuls, um das entsprechende PA-Signal von dem Ultraschallwandler und Laserflußdichte vom Energiezähler mit einem Oszilloskop zu erwerben. Benennen Sie die durchschnittliche Fluence als F LO - Studie. </li><li> Berechnen der Intensität des PA-Signal als seine Peak-zu-Peak-Amplitude als Funktion der Impulszahl. Um die Laserintensitätsschwankungen auf das Gegengewicht, normalisieren die Amplitude jedes PA - Signal auf das Verhältnis von seiner eigenen Einfluss auf F LO - Studie. Analysieren Sie den Trend der normierten PA Intensität als Funktion der Pulszahl und die Prüfung seiner Stabilität im Laufe der Zeit. </li><li> Im Falle der Instabilität, wiederholen Sie die Schritte 4.4.1 mit einem niedrigeren Wert von F LO zu 4.4.3 <sup&gt; Studie. Im Falle der Stabilität, wiederholen sie mit einem Wert von F LO Studie höher ~ 10%, bis ein Verlust der Stabilität ergibt. Stellen Sie die Sonde Fluence F LO als der zweithöchsten Wert von F LO - Studie , die Stabilität gewährleistet. </li></ol></li><li> Messen Sie eine Umformung Schwellfluenz: <ol><li> Wählen Sie einen anderen beliebigen Punkt der Probe und der Sonde eine durchschnittliche PA Intensität (I LO a) über 500 Pulse bei F LO. </li><li> Stellen Sie eine nominale Fluence größer ist als F LO und 50 Impulse liefern. Nennen Sie ihre durchschnittliche Fluence als F exc. </li><li> Sonde , die eine durchschnittliche PA Intensität (I LO b) über 500 Pulse bei F LO erneut. Berechnen Sie das Verhältnis R = I LO b / I LO ein. Ein Wert von R unter Eins gibt Beweise für eine irreversible Änderung der optischen Eigenschaften der Probe. </li><li> Verwenden Sie die mikrometrischer XY-Tisch, um den Film zu bewegen und die poin ändernt der Probe nach dem Zufallsprinzip. Wiederholen Sie die Schritte 4.5.1 mit unterschiedlichen Werten von F exc bis 4.5.4, um einige Werte von R unten zu nehmen, um und über die Einheit. 15 Punkte sind angemessen. </li><li> Plot R als Funktion von F exc und identifizieren die Umformungs Schwellfluenz F th als dieser Wert , wenn R von einem über statistische Unsicherheit zu unterscheiden beginnt. 6 </li></ol></li></ol>

<ol><li>Ratto, F., Matteini, P., Centi, S., Rossi, F., Pini, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gold+nanorods+as+new+nanochromophores+for+photothermal+therapies%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biophotonics%22%5BJournal%5D)">Gold nanorods as new nanochromophores for photothermal therapies.</a> J. Biophotonics. (1-2), 4-41 (2011).</li>
<li>Dreaden, E. C., Alkilany, A. M., Huang, X., Murphy, C. J., El-Sayed, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+golden+age%3A+gold+nanoparticles+for+biomedicine%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">The golden age: gold nanoparticles for biomedicine.</a> Chem. Soc. Rev. 41, 2740-2779 (2012).</li>
<li>Hahn, M. A., Singh, A. K., Sharma, P., Brown, S. C., Moudgil, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoparticles+as+Contrast+Agents+for+in-Vivo+Bioimaging%3A+Current+Status+and+Future+Perspectives%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Bioanal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Nanoparticles as Contrast Agents for in-Vivo Bioimaging: Current Status and Future Perspectives.</a> Anal. Bioanal. Chem. 399 (1), 3-27 (2011).</li>
<li>Dreaden, E. C., Austin, L. A., Mackey, M. A., El-Sayed, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Size+matters%3A+gold+nanoparticles+in+targeted+cancer+drug+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22Ther.+Deliv%22%5BJournal%5D)">Size matters: gold nanoparticles in targeted cancer drug delivery.</a> Ther. Deliv. 3 (4), 457-478 (2012).</li>
<li>Manohar, S., Ungureanu, C., Van Leeuwen, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gold+nanorods+as+molecular+contrast+agents+in+photoacoustic+imaging%3A+The+promises+and+the+caveats%5BTitle%5D)+AND+%22Contrast+Media+Mol.+Imaging%22%5BJournal%5D)">Gold nanorods as molecular contrast agents in photoacoustic imaging: The promises and the caveats.</a> Contrast Media Mol. Imaging. 6 (5), 389-400 (2011).</li>
<li>Cavigli, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Size+Affects+the+Stability+of+the+Photoacoustic+Conversion+of+Gold+Nanorods%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+C%22%5BJournal%5D)">Size Affects the Stability of the Photoacoustic Conversion of Gold Nanorods.</a> J. Phys. Chem. C. 118 (29), 16140-16146 (2014).</li>
<li>Chen, L. -C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+photoacoustic+stability+of+gold+nanorods+by+silica+matrix+confinement%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomed.+Opt%22%5BJournal%5D)">Enhanced photoacoustic stability of gold nanorods by silica matrix confinement.</a> J. Biomed. Opt. 15 (1), 016010(2010).</li>
<li>Ratto, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CW+laser-induced+photothermal+conversion+and+shape+transformation+of+gold+nanodogbones+in+hydrated+chitosan+films%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Nanopart.+Res%22%5BJournal%5D)">CW laser-induced photothermal conversion and shape transformation of gold nanodogbones in hydrated chitosan films.</a> J. Nanopart. Res. 13, 4337-4348 (2011).</li>
<li>Mercatelli, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+readout+of+optically+encoded+gold+nanorods+using+an+ordinary+dark-field+microscope%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Quantitative readout of optically encoded gold nanorods using an ordinary dark-field microscope.</a> Nanoscale. 5 (20), 9645-9650 (2013).</li>
<li>Von Maltzahn, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Computationally+guided+photothermal+tumor+therapy+using+long-circulating+gold+nanorod+antennas%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Res%22%5BJournal%5D)">Computationally guided photothermal tumor therapy using long-circulating gold nanorod antennas.</a> Cancer Res. 69 (9), 3892-3900 (2009).</li>
<li>Jokerst, J. V., Cole, A. J., Van De Sompel, D., Gambhir, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gold+nanorods+for+ovarian+cancer+detection+with+photoacoustic+imaging+and+resection+guidance+via+Raman+imaging+in+living+mice%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Gold nanorods for ovarian cancer detection with photoacoustic imaging and resection guidance via Raman imaging in living mice.</a> ACS Nano. 6 (11), 10366-10377 (2012).</li>
<li>Huang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+reexamination+of+active+and+passive+tumor+targeting+by+using+rod-shaped+gold+nanocrystals+and+covalently+conjugated+peptide+ligands%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">A reexamination of active and passive tumor targeting by using rod-shaped gold nanocrystals and covalently conjugated peptide ligands.</a> ACS Nano. 4 (10), 5887-5896 (2010).</li>
<li>Alkilany, A. M., Thompson, L. B., Boulos, S. P., Sisco, P. N., Murphy, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gold+nanorods%3A+Their+potential+for+photothermal+therapeutics+and+drug+delivery%2C+tempered+by+the+complexity+of+their+biological+interactions%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Drug+Deliv.+Rev%22%5BJournal%5D)">Gold nanorods: Their potential for photothermal therapeutics and drug delivery, tempered by the complexity of their biological interactions.</a> Adv. Drug Deliv. Rev. 64, 190-199 (2012).</li>
<li>Centi, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+assessment+of+antibody-conjugated+gold+nanorods+for+systemic+injections%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Nanobiotechnology%22%5BJournal%5D)">In vitro assessment of antibody-conjugated gold nanorods for systemic injections.</a> J. Nanobiotechnology. 12, 55(2014).</li>
<li>Jain, P. K., Eustis, S., El-Sayed, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmon+coupling+in+nanorod+assemblies%3A+Optical+absorption%2C+discrete+dipole+approximation+simulation%2C+and+exciton-coupling+model%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+B%22%5BJournal%5D)">Plasmon coupling in nanorod assemblies: Optical absorption, discrete dipole approximation simulation, and exciton-coupling model.</a> J. Phys. Chem. B. 110 (37), 18243-18253 (2006).</li>
<li>Funston, A. M., Novo, C., Davis, T. J., Mulvaney, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmon+coupling+of+gold+nanorods+at+short+distances+and+in+different+geometries%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Plasmon coupling of gold nanorods at short distances and in different geometries.</a> Nano Lett. 9 (4), 1651-1658 (2009).</li>
<li>Mazzoni, M., Ratto, F., Fortunato, C., Centi, S., Tatini, F., Pini, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Partial+Decoupling+in+Aggregates+of+Silanized+Gold+Nanorods%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+C%22%5BJournal%5D)">Partial Decoupling in Aggregates of Silanized Gold Nanorods.</a> J. Phys. Chem. C. 118 (34), 20018-20025 (2014).</li>
<li>Lapotko, D. O., Lukianova, E., Oraevsky, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selective+laser+nano-thermolysis+of+human+leukemia+cells+with+microbubbles+generated+around+clusters+of+gold+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Lasers+Surg.+Med%22%5BJournal%5D)">Selective laser nano-thermolysis of human leukemia cells with microbubbles generated around clusters of gold nanoparticles.</a> Lasers Surg. Med. 38 (6), 631-642 (2006).</li>
<li>Choi, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+cellular+trojan+horse+for+delivery+of+therapeutic+nanoparticles+into+tumors%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">A cellular trojan horse for delivery of therapeutic nanoparticles into tumors.</a> Nano Letters. 7 (12), 3759-3765 (2007).</li>
<li>Dreaden, E. C., Mwakwari, S. C., La Austin,, Kieffer, M. J., Oyelere, A. K., El-Sayed, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Small+molecule-gold+nanorod+conjugates+selectively+target+and+induce+macrophage+cytotoxicity+towards+breast+cancer+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Small molecule-gold nanorod conjugates selectively target and induce macrophage cytotoxicity towards breast cancer cells.</a> Small. 8 (18), 2819-2822 (2012).</li>
<li>Yang, T. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+phase-contrast+imaging+of+photothermal+treatment+of+head+and+neck+squamous+cell+carcinoma%3A+an+in+vitro+study+of+macrophages+as+a+vector+for+the+delivery+of+gold+nanoshells%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomed.+Opt%22%5BJournal%5D)">Real-time phase-contrast imaging of photothermal treatment of head and neck squamous cell carcinoma: an in vitro study of macrophages as a vector for the delivery of gold nanoshells.</a> J. Biomed. Opt. 17 (12), 128003(2012).</li>
<li>Vigderman, L., Manna, P., Zubarev, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+Replacement+of+Cetyl+Trimethylammonium+Bromide+by+Cationic+Thiol+Ligands+on+the+Surface+of+Gold+Nanorods+and+Their+Extremely+Large+Uptake+by+Cancer+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed.+%28English%29%22%5BJournal%5D)">Quantitative Replacement of Cetyl Trimethylammonium Bromide by Cationic Thiol Ligands on the Surface of Gold Nanorods and Their Extremely Large Uptake by Cancer Cells.</a> Angew. Chem. Int. Ed. (English). 51 (3), 636-641 (2012).</li>
<li>Richard, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell-penetrating+peptides%3A+A+reevaluation+of+the+mechanism+of+cellular+uptake%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biol.+Chem%22%5BJournal%5D)">Cell-penetrating peptides: A reevaluation of the mechanism of cellular uptake.</a> J. Biol. Chem. 278 (1), 585-590 (2003).</li>
<li>Delehanty, J. B., Boeneman, K., Bradburne, C. E., Robertson, K., Bongard, J. E., Medintz, I. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Peptides+for+specific+intracellular+delivery+and+targeting+of+nanoparticles%3A+implications+for+developing+nanoparticle-mediated+drug+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22Ther.+Deliv%22%5BJournal%5D)">Peptides for specific intracellular delivery and targeting of nanoparticles: implications for developing nanoparticle-mediated drug delivery.</a> Ther. Deliv. 1, 411-433 (2010).</li>
<li>Nikoobakht, B., El-Sayed, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+and+growth+mechanism+of+gold+nanorods+%28NRs%29+using+seed-mediated+growth+method%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Mater%22%5BJournal%5D)">Preparation and growth mechanism of gold nanorods (NRs) using seed-mediated growth method.</a> Chem. Mater. 15 (10), 1957-1962 (2003).</li>
<li>Ratto, F., Matteini, P., Rossi, F., Pini, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Size+and+shape+control+in+the+overgrowth+of+gold+nanorods%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Nanopart.+Res%22%5BJournal%5D)">Size and shape control in the overgrowth of gold nanorods.</a> J. Nanopart. Res. 12 (6), 2029-2036 (2009).</li>
<li>Niidome, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PEG-modified+gold+nanorods+with+a+stealth+character+for+in+vivo+applications%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Control.+Release%22%5BJournal%5D)">PEG-modified gold nanorods with a stealth character for in vivo applications.</a> J. Control. Release. 114 (3), 343-347 (2006).</li>
<li>Tatini, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Size+dependent+biological+profiles+of+PEGylated+gold+nanorods%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Chem.+B%22%5BJournal%5D)">Size dependent biological profiles of PEGylated gold nanorods.</a> J. Mater. Chem. B. 2, 6072-6080 (2014).</li>
<li>Matteini, P., Ratto, F., Rossi, F., Centi, S., Dei, L., Pini, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chitosan+films+doped+with+gold+nanorods+as+laser-activatable+hybrid+bioadhesives%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Chitosan films doped with gold nanorods as laser-activatable hybrid bioadhesives.</a> Adv. Mater. 22 (38), 4313-4316 (2010).</li>
<li>Matteini, P., Ratto, F., Rossi, F., de Angelis, M., Cavigli, L., Pini, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hybrid+nanocomposite+films+for+laser-activated+tissue+bonding%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biophotonics%22%5BJournal%5D)">Hybrid nanocomposite films for laser-activated tissue bonding.</a> J. Biophotonics. 5 (11-12), 868-877 (2012).</li>
<li>Matteini, P., Tatini, F., Cavigli, L., Ottaviano, S., Ghini, G., Pini, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphene+as+a+photothermal+switch+for+controlled+drug+release%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Graphene as a photothermal switch for controlled drug release.</a> Nanoscale. 6, 7947-7953 (2014).</li>
<li>Ratto, F., Witort, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonic+Particles+that+Hit+Hypoxic+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Funct.+Mater%22%5BJournal%5D)">Plasmonic Particles that Hit Hypoxic Cells.</a> Adv. Funct. Mater. 25 (2), 316-323 (2015).</li>
<li>Chithrani, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intracellular+uptake%2C+transport%2C+and+processing+of+gold+nanostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Molec.+Membrane+Biol%22%5BJournal%5D)">Intracellular uptake, transport, and processing of gold nanostructures.</a> Molec. Membrane Biol. 27 (7), 299-311 (2010).</li>
<li>Mitchem, J. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Targeting+tumor-infiltrating+macrophages+decreases+tumor-initiating+cells%2C+relieves+immunosuppression%2C+and+improves+chemotherapeutic+responses%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Res%22%5BJournal%5D)">Targeting tumor-infiltrating macrophages decreases tumor-initiating cells, relieves immunosuppression, and improves chemotherapeutic responses.</a> Cancer Res. 73 (3), 1128-1141 (2013).</li>
<li>Mantovani, A., Allavena, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+interaction+of+anticancer+therapies+with+tumor-associated+macrophages%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Exp.+Med%22%5BJournal%5D)">The interaction of anticancer therapies with tumor-associated macrophages.</a> J. Exp. Med. 212 (4), 435-445 (2015).</li>
<li>Panni, R. Z., Linehan, D. C., DeNardo, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Targeting+tumor-infiltrating+macrophages+to+combat+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Immunotherapy%22%5BJournal%5D)">Targeting tumor-infiltrating macrophages to combat cancer.</a> Immunotherapy. 5 (10), 1075-1087 (2013).</li>
<li>Oh, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellular+uptake+and+fate+of+PEGylated+gold+nanoparticles+is+dependent+on+both+cell-penetration+peptides+and+particle+size%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Cellular uptake and fate of PEGylated gold nanoparticles is dependent on both cell-penetration peptides and particle size.</a> ACS Nano. 5 (8), 6434-6448 (2011).</li>
<li>Yuan, H., Fales, A. M., Vo-Dinh, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((TAT+peptide-functionalized+gold+nanostars%3A+Enhanced+intracellular+delivery+and+efficient+NIR+photothermal+therapy+using+ultralow+irradiance%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">TAT peptide-functionalized gold nanostars: Enhanced intracellular delivery and efficient NIR photothermal therapy using ultralow irradiance.</a> J. Am. Chem. Soc. 134 (28), 11358-11361 (2012).</li>
<li>Ladest, S., Fales, A. M., Domard, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-membrane+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Multi-membrane hydrogels.</a> Nature. 452, 76-79 (2008).</li>
<li>Matteini, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photothermally+activated+hybrid+films+for+quantitative+confined+release+of+chemical+species%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed.+%28English%29%22%5BJournal%5D)">Photothermally activated hybrid films for quantitative confined release of chemical species.</a> Angew. Chem. Int. Ed. (English). 52, 5956-5960 (2013).</li>
<li>Khor, E., Lim, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Implantable+applications+of+chitin+and+chitosan%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Implantable applications of chitin and chitosan.</a> Biomaterials. 24 (13), 2339-2349 (2003).</li>
<li>Kennedy, L. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((T+cells+enhance+gold+nanoparticle+delivery+to+tumors+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale+Res.+Lett%22%5BJournal%5D)">T cells enhance gold nanoparticle delivery to tumors in vivo.</a> Nanoscale Res. Lett. 6 (1), 283(2011).</li>
<li>Pissuwan, D., Valenzuela, S. M., Killingsworth, M. C., Xu, X., Cortie, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Targeted+destruction+of+murine+macrophage+cells+with+bioconjugated+gold+nanorods%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Nanopart.+Res%22%5BJournal%5D)">Targeted destruction of murine macrophage cells with bioconjugated gold nanorods.</a> J. Nanopart. Res. 9 (6), 1109-1124 (2007).</li>
<li>Jokerst, J. V., Thangaraj, M., Kempen, P. J., Sinclair, R., Gambhir, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoacoustic+imaging+of+mesenchymal+stem+cells+in+living+mice+via+silica-coated+gold+nanorods%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Photoacoustic imaging of mesenchymal stem cells in living mice via silica-coated gold nanorods.</a> ACS Nano. 6 (7), 5920-5930 (2012).</li>
<li>Ding, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gold+nanorods+coated+with+multilayer+polyelectrolyte+as+contrast+agents+for+multimodal+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+C%22%5BJournal%5D)">Gold nanorods coated with multilayer polyelectrolyte as contrast agents for multimodal imaging.</a> J. Phys. Chem. C. 111 (34), 12552-12557 (2007).</li>
<li>Esposito, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((et+al.+In+vivo+laser+assisted+microvascular+repair+and+end-to-end+anastomosis+by+means+of+indocyanine+green-infused+chitosan+patches%3A+A+pilot+study%5BTitle%5D)+AND+%22Lasers+Surg.+Med%22%5BJournal%5D)">et al. In vivo laser assisted microvascular repair and end-to-end anastomosis by means of indocyanine green-infused chitosan patches: A pilot study.</a> Lasers Surg. Med. 45 (5), 318-325 (2013).</li>
</ol>

Die Autoren erklären, dass sie keine finanziellen Interessen haben.

Der Begriff tumorassoziiertes Makrophagen zeichnet sich als ein leistungsfähiges Konzept zu zielen 34 Krebs zu bekämpfen, 35, 36. Hier kann anstelle ihrer Zerstörung sind diese Zellen als zelluläre Fahrzeuge rekrutiert Gold-Nanostäbchen in einen Tumor zu bringen, durch die Ausnutzung ihrer Tropismus. Diese Perspektive erfordert eine durchdachte Design der Partikel, deren Integration in die Zellen und deren Charakterisierung. Wir haben festgestellt, daß die Photostab...

Im Laufe der letzten zehn Jahre verschiedene plasmonic Partikel wie Gold - Nanostäbchen, Nanokugeln und Nanokäfige haben beträchtliche Aufmerksamkeit für Anwendungen in der biomedizinischen Optik 1, 2, 3, 4 empfangen. Abweichend von Standard - Gold - Nanokugeln, schwingen diese neueren Teilchen im nahen Infrarot (NIR) , welches 1 für tiefste optische Durchdringung durch den Körper und höchste optische Kontrast über endogene Komponenten. Dieses Merkmal hat das Interesse für innovative Anwendungen geweckt, wie der photoakustischen (PA) Bildgebung und die fotothermische Ablation von Krebs. Allerdings hemmen einige Probleme, die klinische Eindringen dieser Teilchen. Zum Beispiel neigt die optische Aktivierung ihre Überhitzung zu induzieren und ihre funktionelle Form zu mehr sphärischer Profile zu ändern, die eine Photoinstabilität 5 antreibt, 6, 7, 8 </sup&gt;, 9. Ein weiteres Problem, das die wissenschaftliche Debatte dominiert, ist ihre systemische Zufuhr in Tumoren. Insbesondere Gold-Nanostäbchen kombinieren Größen, die zu pervade Tumoren sind ideal, die mit spezifischen Sonden von malignen Markern erhöhte Permeabilität und Retention und Leichtigkeit der Konjugation anzuzeigen. Daher ihre Vorbereitung für eine direkte Injektion in den Blutkreislauf wird als machbar Schema 10 wahrgenommen, 11, 12, 13. Jedoch bleibt dieser Weg problematisch, wobei die meisten der Partikel durch die mononukleären Phagozyten System 10 erfasst immer, 11, 12. Darüber hinaus ist ein weiteres Anliegen der optische und biochemische Stabilität der Partikel nach der Zirkulation durch den Körper 14. Wenn Teilchen ihre kolloidale Stabilität und Aggregat verlieren, ihre plasmonic Merkmale und Wärmeübertragungsdynamik von Plasmonen Kopplung leiden 15, </sbis&gt; 16, 17 und Quer Überhitzung 18. In jüngerer Zeit hat der Begriff den Tropismus von Tumor-assoziierten Makrophagen auszunutzen als intelligente Alternative 19, 20, 21 entstanden. Diese Zellen halten eine angeborene Fähigkeit, zu erkennen und zu durchdringen Tumoren mit hoher Spezifität. Daher kann eine Perspektive , diese Zellen von einem Patienten zu isolieren sein, sie mit Gold - Nanostäbchen in vitro laden und sie dann in den Patienten zu injizieren zurück, mit der Absicht , sie als zelluläre Fahrzeuge verantwortlich für die Lieferung zu verwenden. Ein weiterer Vorteil wäre, um mehr Kontrolle über die optische und biochemische Stabilität der Partikel zu gewinnen, weil ihre biologische Schnittstelle würde in vitro konstruiert werden. Dennoch müssen die Leistungen dieser zellulären Fahrzeuge als optische Kontrastmittel eine kritische Analyse. In dieser Arbeit beschreiben wir die Vorbereitung und die wichtigsten Fragen von Cellular Fahrzeuge Gold-Nanostäbchen für die PA-Bildgebung von Krebs enthält. PEGylierte Gold - Nanostäbchen sind mit quartären Ammoniumverbindungen 22, modifiziert , um ein kationisches Profil zu erreichen, die ihre Wechselwirkungen erwartet wird , mit plasmatischen Membranen 23, 24 zu fördern. Diese Partikel gehen effiziente und unspezifische Aufnahme von den meisten Zellarten, hoffentlich ohne viel mit ihren biologischen Funktionen zu stören. Murine Makrophagen geladen werden mit bis zu mehr als 200, 000 kationische Gold-Nanostäbchen pro Zelle, die in engen endocytic Vesikel eingeschlossen sein. Diese Konfiguration sollte Sorge entstehen, wegen der Gefahr von Plasmonen Kupplung und Quer Überhitzung im Inneren dieser Vesikel. Daher werden die Makrophagen in biopolymeren Hydrogele eingebettete, das biologische Gewebe zu imitieren, um zu verifizieren, dass der größte Teil der Stabilität der PA-Umwandlung der Teilchen in der Übertragung aus dem Wachstumsmedium zu den endozytischen Vesikel zurückgehalten wird. effective Messkriterien sind, um die Stabilität der PA-Umwandlung unter Bedingungen von unmittelbarem Interesse für PA-Bildgebung zu messen, ausgearbeitet. Eine Umformung Schwelle in den Anfängen der optischen Instabilität nach einem Zug von 50 Laserpulse mit der typischen Wiederholungsrate von 10 Hz eingestellt. Wir sind zuversichtlich, dass diese Ergebnisse Impulse für die Entwicklung neuer Strategien zur Verfügung stellen können Plasmonen Partikel zu Tumoren zu liefern.

<table><tbody><tr><td>Hexadecyltrimethylammoniumbromid</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H6269</td><td>Zur Synthese von Gold-Nanostäbchen</td></tr><tr><td>Gold(III)-chlorid-Trihydrat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>520918</td><td>Zur Synthese von Gold-Nanostäbchen</td></tr><tr><td>Silbernitrat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S6506</td><td>Zur Synthese von Gold-Nanostäbchen</td></tr><tr><td>L-Ascorbinsäure</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A5960</td><td>Zur Synthese von Gold-Nanostäbchen</td></tr><tr><td>Natriumborhydrid</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>Zur Synthese von Gold-Nanosaaten</td></tr><tr><td>MeO-PEG-SH</td><td>Iris Biotech</td><td>PEG1171</td><td>Zur PEGylatierung von Gold-Nanostäbchen. Molekulargewicht ca. 5.000 Da.</td></tr><tr><td>Essigsäure</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>320099</td><td>zu PEGylatierung von Gold-Nanostäbchen und Solubilizen von Chitosan</td></tr><tr><td>Natriumacetat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S8750</td><td>zu PEGylat von Gold-Nanostäbchen</td></tr> <tr><td>(11-Mercaptoundecyl)-N,N,N-Trimethylammoniumbromid</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>733305</td><td>zur Modifizierung von Gold-Nanostäbchen mit quartären Ammoniumverbindungen</td></tr><tr><td>Dimethylsulfoxid</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>276855</td><td>Zur Solubilisierung von (11-Mercaptoundecyl)-N,N,N-trimethylammoniumbromid</td></tr><tr><td>Polysorbat 20</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P2287</td><td>Zur Zentrifugation von PEGylierten Gold-Nanostäbchen</td></tr><tr><td>PBS</td><td>Lonza</td><td>BE17-516F</td><td>Zur Suspendierung von Gold-Nanostäbchen vor der Inkubation mit Zellen und zur Behandlung von Zellpellets</td></tr><tr><td>J774a.1</td><td>ATCC</td><td>TIB-67</td><td>Monozyten/Makrophagen Maus-Zelllinie</td></tr><tr><td>DMEM</td><td>Lonza</td><td>BE12-707F</td><td>Zellkulturmedium</td></tr><tr><td>FBS</td><td>Lonza</td><td>DE14-801F</td><td>Zur Zugabe zu Zellkulturmedium</td></tr><tr><td>L-Glutamin</td><td>Lonza</td><td>BE17-605E</td><td>Zur Zugabe zu Zellkulturmedium</td></tr><tr><td>Penicillin/Streptomycin</td><td>Lonza</td><td>DE17-602E</td><td>Zur Zugabe zu Zellkulturmedium</td></tr><tr><td>Petrischale</td><td>NEST</td><td>705001</td><td>Zellkultur Schale</td></tr><tr><td>Zellschaber</td><td>EuroClone</td><td>ES7018</td><td>Zum Ablösen von Zellen</td></tr><tr><td>Formaldehyd</td><td>Fluka</td><td>47630</td><td>Zum Fixieren</td></tr><tr><td>von Zellen Chitosan, niedermolekulares</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>448869</td><td>75-85% deacetyliert. Molekulargewicht ca. 120.000 Da.</td></tr><tr><td>Natriumhydroxyd</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>306576</td><td>Zur Unlöslichkeit von Chitosan und zur Erzeugung des Hydrogels</td></tr><tr><td>Polystyrol-Zellkulturplatten</td><td>NEST</td><td>702011</td><td>Wird als Form zur Herstellung von Chitosan-Hydrogelen verwendet</td></tr><tr><td>Optischer parametrischer Oszillator, der von der dritten Harmonischen eines gütegeschalteten Nd:YAG-Lasers gepumpt</td><td>wird Kontinuum, Santa Clara, USA</td><td>Surelite OPO plus</td><td>Quelle der optischen Anregung für photoakustische Tests</td></tr><tr><td>Pyroelektrischer Detektor&nbsp;</td><td>Gentec, Quebec, Kanada</td><td>QE8SP</td><td>Zur Überwachung der optischen Fluenz für photoakustische Tests</td></tr><tr><td>Vorverstärktes Nadelhydrophon</td><td>Precision Acoustic, Dorset, UK</td><td>Modell mit 1 mm Sensordurchmesser und Frequenzbereich von 1-20 MHz</td><td>Zur Messung photoakustischer Signale</td></tr></tbody></table>

vorbereitung und photoakustische analyse von zell fahrzeuge, die gold-nanostäbchen

Preparation and Photoacoustic Analysis of Cellular Vehicles Containing Gold Nanorods

Gold-Nanostäbchen sind attraktiv für eine Reihe von biomedizinischen Anwendungen, wie zum Beispiel die fotothermische Ablation und der photoakustischen Bildgebung von Krebs, dank ihrer intensiven optischen Absorption im nahen Infrarot-Fenster, niedrige Zytotoxizität und Potential zu Hause in Tumoren. Allerdings ist ihre Lieferung an Tumoren immer noch ein Problem. Ein innovativer Ansatz besteht aus der Ausbeutung des Tropismus von Tumor-assoziierten Makrophagen , die mit Gold - Nanostäbchen in vitro geladen werden kann. Hier beschreiben wir die Vorbereitung und die photo-akustischen Prüfung von Zellfahrzeuge Gold-Nanostäbchen enthält. PEGylierte Gold-Nanostäbchen sind mit quartären Ammoniumverbindungen modifiziert, um eine kationische Profil zu erreichen. Bei Kontakt mit murine Makrophagen in gewöhnlichen Petrischalen werden diese Partikel gefunden massiven Aufnahme in endozytischen Vesikeln zu unterziehen. Dann werden diese Zellen in biopolymeren Hydrogele eingebettete, die verwendet werden, um zu überprüfen, dass die Stabilität der photoakustischen Umwandlungsder Partikel wird in ihre Aufnahme in zelluläre Fahrzeugen beibehalten. Wir sind zuversichtlich, dass diese Ergebnisse neue Inspiration für die Entwicklung neuer Strategien plasmonic Partikel zu Tumoren zu liefern liefern.

Hier wird die Machbarkeit der zellulären Fahrzeuge Gold-Nanostäbchen für die PA-Bildgebung von Krebs enthält, wird zusammen gezeigt mit typischen Ergebnisse des Protokolls. Die TEM - Aufnahmen in Abbildung 1 zeigen die übliche Erscheinung der Partikel nach dem Schritt 1 und ihre zellulären Fahrzeuge nach Schritt 2. Die Herstellung der Partikel und der Zellen für TEM - Aufnahmen wird an anderer Stelle 17</...

Wir zeigen die Vorbereitung und beschäftigen uns mit der Machbarkeit von zellulären Vehikeln, die Goldnanostäbchen für die photoakustische Bildgebung von Krebs enthalten.

Vorbereitung und photoakustische Analyse von Zell Fahrzeuge, die Gold-Nanostäbchen

Gold nanorods are attractive for a range of biomedical applications, such as the photothermal ablation and the photoacoustic imaging of cancer, thanks to ...

Das übergeordnete Ziel dieses Protokolls besteht darin, zelluläre Trägersysteme, die Goldnanostäbe enthalten, als innovative Strategie zur Abgabe plasmonischer Partikel in Tumore zu nutzen. Unser Protokoll kann helfen, zentrale Fragen zur Entwicklung photoakustischer und photothermischer Ansätze zur Bildgebung und Behandlung von Krebserkrankungen mithilfe exogener Kontrastmittel zu beantworten. Diese Methode basiert auf der Tropismus von tumorassoziierten Makrophagen, um plasmonische Partikel gezielt in Tumore zu transportieren.Die Idee besteht darin, diese Zellen von einem Patienten zu isolieren, sie in vitro mit plasmonischen Partikeln zu beladen und sie dann wieder in ihren Wirt zu injizieren, um sie als Östrogen-Wirte zu nutzen. Einer der Vorteile dieses Ansatzes ist die Möglichkeit, eine größere Kontrolle über die optische und biochemische Stabilität der Partikel zu erlangen, da ihre biologische Grenzfläche vollständig in vitro aufgebaut wird. Zunächst werden sechs Milliliter cetrimonium-cabierter Goldnanostäbchen mit einer Goldkonzentration von 450 µM unter Verwendung zweier Zentrifugationsschritte gereinigt, gefolgt von Dekantieren und Waschen in 500 µM wässrigem Cetrimoniumbromid.Dann 1,5 Milliliter 100 Millimolar Acetatpuffer mit Cetrimoniumbromid und Polysorbat 20 in das Gefäß mit dem Goldpartikelpellet geben. Anschließend 7,5 Mikroliter 10 Millimolar Alpha-Methoxy-omega-mercaptopolyethylenglykol in Wasser hinzufügen und 30 Minuten bei 37 Grad Celsius reagieren lassen. Danach 7,5 Mikroliter 100 Millimolar Mercaptoundecyltrimethylammoniumbromid in Dimethylsulfoxid zugeben.Anschießend die Reaktion 24 Stunden bei 37 Grad Celsius ruhen lassen. Nach 24 Stunden 4,5 Milliliter einer 0,005 %igen Polysorbat-20-Lösung in Wasser hinzufügen. Anschließend die Partikel unter Verwendung dieser milden Polysorbat-20-Lösung durch vier Zentrifugations- und Dekantationszyklen reinigen.Überführen Sie die Partikel schließlich in 600 Mikroliter sterile gepufferte Salzlösung. Die nominelle Konzentration von Gold sollte nun 4,5 Millimolar betragen. Um die Zellen vorzubereiten, beimpfen Sie zwei 60-Millimeter-Platten mit jeweils einer halben Million mononukleärer makrophager Zellen in supplementiertem Dulbecco's Modified Eagle Medium und kultivieren Sie diese 24 Stunden lang.Nach 24 Stunden ersetzen Sie das Zellmedium durch frisches Medium, das mit den hergestellten kationischen Goldnanostäben versetzt wurde, um eine Endkonzentration von 100 Mikromolar Gold in jeder Petrischale zu erreichen. Fahren Sie anschließend mit der Inkubation für weitere 24 Stunden fort. Am nächsten Tag überprüfen Sie die Zellen unter dem Mikroskop.Sie sollten eine normale Morphologie aufweisen und viele dunkle intrazelluläre Vesikel enthalten. Wenn die Zellen gut aussehen, waschen Sie sie mit frischem Medium, lösen Sie sie mithilfe eines Scrapers ab und vereinigen Sie die Zellen aus zwei Schalen, um mindestens zwei Millionen Zellen in einer Probe zu erhalten. Zentrifugieren Sie anschließend die Proben bei 120 Gs für 6 Minuten, um überschüssige kationische Goldnanostäbe zu entfernen.Entfernen Sie die Überstände. Die Zellpellets sollten fast schwarz aussehen. Suspendieren Sie die Pellets in zwei Milliliter Phosphat-gepufferter Kochsalzlösung und zählen Sie die Zellen mithilfe einer Neubauer-Kammer.Anschließend mischen Sie Suspensionen, die zwei Millionen Zellen enthalten, und zentrifugieren sie sechs Minuten lang bei 120 G. Wiedernehmen Sie die Pellets in zwei Milliliter 3,6 % Formaldehyd in phosphatgepufferter Salzlösung und lassen Sie die Zellen 10 Minuten bei Raumtemperatur fixieren. Entfernen Sie abschließend das Fixativ durch drei Waschschritte mit phosphatgepufferter Salzlösung.Ein Tag vor Beginn dieses Verfahrens 500 Mikroliter einer angesäuerten, 3 Gewichtsprozentigen, niedermolekularen Chitosanlösung herstellen. Den pH-Wert von 4,5 durch Zugabe von Essigsäure einstellen. Um die Lösung gründlich zu mischen, sie 24 Stunden bei 40 Grad Celsius homogenisieren lassen.Am nächsten Tag mischen Sie die mit Gold-Nanostäbchen behandelten murinen Makrophagen mit 500 Mikrolitern der Chitosan-Lösung. Um Phantome mit einer Dicke von 50 Mikrometern zu erhalten, geben Sie 250 Milligramm der Mischung in Polystyrolformen mit einer Fläche von 1,9 Quadratzentimetern. Lassen Sie die Proben 24 Stunden lang unter einem Abzug ruhen.Am nächsten Tag die Proben mit 500 Mikrolitern 1-molarer wässriger Natriumhydroxidlösung behandeln, um die Vernetzung zu induzieren, und anschließend mit 10 Millilitern ultrareinem Wasser waschen. Analysieren Sie die Stabilität der photoakustischen Umwandlung mithilfe eines angepassten photoakustischen Mikroskops, das einen optischen Parametrischen Oszillator, einen Abschwächer zur Einstellung der optischen Fluenz und einen Ultraschallwandler enthält. Beginnen Sie damit, den Chitosanfilm, der die Makrophagen enthält, mit einem Kunststoffhalter in einem Wasserbad in deionisiertem Wasser zu suspendieren.Bestimmen Sie eine Sondenfluenz, die die Probe nicht beschädigt und gleichzeitig eine photoakustische Emission mit ausreichendem Signal-Rausch-Verhältnis erzeugt. Legen Sie eine Versuchsfluenz und die Erfassungsparameter fest. Erfassen Sie für jeden Impuls des Lasers das entsprechende photoakustische Signal vom Ultraschallwandler.Berechnen Sie das Verhältnis der photoakustischen Intensität zur Laserfluenz für jeden Puls. Analysieren Sie den Trend in Abhängigkeit von der Pulsanzahl und überprüfen Sie die zeitliche Stabilität. Im Falle von Instabilität wiederholen Sie diese Messung mit einer niedrigeren Testfluenz.Im Falle der Stabilität kann die Test-Fluenz als Sonden-Fluenz verwendet werden, sofern ihre photoakustische Emission ein geeignetes Signal-Rausch-Verhältnis aufweist. Als Nächstes messen Sie eine Umformungsschwellen-Fluenz. Wählen Sie einen zufälligen Punkt der Probe, stellen Sie den Laser auf die Sonden-Fluenz ein und messen Sie eine durchschnittliche photoakustische Intensität, A, über 500 Pulse.Danach die nominelle Fluenz über die Proben-Fluenz erhöhen und 50 Pulse abgeben. Die durchschnittliche Fluenz als F Anregung bezeichnen. Den Laser auf die Proben-Fluenz zurücksetzen und die Messung wiederholen, wobei die durchschnittliche photoakustische Intensität B über 500 Pulse aufgenommen wird.Berechnen Sie nun das Verhältnis R von B zu A. Ein R-Wert unterhalb von eins weist auf eine irreversible Änderung der optischen Eigenschaften der Probe hin. Verwenden Sie danach den mikrometrischen Tisch, um den Film zu verschieben und den Messpunkt der Probe zufällig zu verändern. Wiederholen Sie anschließend die Messung von R für verschiedene Anregungsstärken F, um mehrere R-Werte in der Nähe und unterhalb von eins zu erhalten.Etwa 15 R-Punkte stellen eine angemessene Datensammlung dar. Anschließend wird R als Funktion der Anregungsstärke F aufgetragen, und die Umformungsschwelle wird als die Fluence identifiziert, bei der R eindeutig von der Einheit abweicht. Typischerweise zeigen kationische Goldnanostäbe eine starke Anreicherung in Makrophagen, die ihre normale Morphologie beibehalten.Es zeigt sich, dass die Partikel in engen endozytotischen Vesikeln eingeschlossen sind. Später im Verlauf scheint die Einbindung in das Chitosan-Hydrogel die zelluläre Morphologie nicht zu beeinflussen. Die Zellen sind gleichmäßig über die Probe verteilt, wie eine Mikroaufnahme zeigt.Kontrollen von Chitosan-Filmen, die Goldnanostäbe ohne Zellen enthalten, sind homogen. Die plasmonischen Bänder der Goldnanostäbe bleiben in ihren zellulären Trägern erhalten. Effekte wie plasmonische Kopplung oder eine unterschiedliche Aufnahme von Partikeln mit unterschiedlicher Größe und Form spielten bei diesen Protokollen keine wesentliche Rolle.Nach der Datensammlung vermittelt der Trend von R als Funktion der F-Anregung einen Eindruck von den Daten und der erforderlichen Analyse zur Bestimmung der F-Schwelle. Hier betrug die F-Schwelle etwa 11 Millijoule pro Quadratzentimeter. Die photoakustischen Messungen waren äußerst genau mit einer Signal-Rausch-Verhältnis von mehr als 20 über 500 Pulse.Unser Protokoll ist in Bezug auf bestehende Methoden hinsichtlich des Partikeldesigns und der Untersuchung ihrer Photostabilität innovativ. Die Modifizierung pegylierter goldener Nanostäbchen mit quartären Ammoniumkationen ermöglicht eine hohe Effizienz der zellulären Aufnahme, während die kolloidale Stabilität erhalten bleibt. Die Messung der Stabilität der photoakustischen Umwandlung durch die Definition der Umformungsschwelle ist quantitativ und reproduzierbar.Da diese Partikel als Kontrastmittel für die photoakustische Bildgebung vorgesehen sind, eignet sich eine photoakustische Sonde ideal zur Überprüfung ihrer funktionellen Eigenschaften. Zelluläre Trägersysteme plasmonischer Partikel sind als Kontrastmittel für die photoakustische Bildgebung sichtbar. Ihre Photostabilität entspricht derjenigen freier plasmonischer Partikel.Der Schwerpunkt unserer aktuellen Arbeit liegt auf der Physiologie dieser Zellen, wobei insbesondere ihre Vitalität und chemotaktische Aktivität im Mittelpunkt stehen.

preparation-photoacoustic-analysis-cellular-vehicles-containing-gold

Research

Forschung

JoVE Journal

Bioengineering

Biotechnik

Wir synthetisierten sternförmigen Gold nanostars mit einem silbernen Saat vermitteltes Wachstum Methode. Der Durchmesser der nanostars reicht von 200 bis 300 nm und die Anzahl der Spitzen variieren von 7 bis 10. Die Nanopartikel haben eine große Oberflächen-Plasmon-Resonanz-Modus im nahen Infrarot zentriert.

Gold Nanostar Synthesis mit einem Silver Seed vermitteltes Wachstum Methode

In diesem Video beschreiben wir die Technik der Dunkelfeldmikroskopie (DFM) in Kombination mit der Einzelpartikel-Tracking-Analyse (SPT), um die Wechselwirkung von plasmonischen Gold-Nanostäbchen mit der Zellmembran einer bestimmten Zelllinie von Interesse zu überwachen. Die kombinierte DFM- und SPT-Analyse ermöglicht die Visualisierung der Bewegung des Nanostäbchens durch die Zellmembran mit hoher räumlich-zeitlicher Auflösung.

Dunkelfeldmikroskopie zur Visualisierung der Diffusionsdynamik von Nanostäbchen auf Zellmembran

Wir berichten über Techniken zur Mikrostruktur nanoporöse Gold Dünnschichten durch Schablonendruck und Photolithographie, sowie Verfahren zur Kultivierung von Zellen auf den mikrofabrizierten Muster. Darüber hinaus beschreiben wir Bildanalysemethoden der Morphologie des Materials und der kultivierten Zellen mit dem Rasterelektronenmikroskop und Fluoreszenzmikroskopie zu charakterisieren.

Microfabrication von Nanoporöse Gold-Patterns für Zell-Material-Interaktion Studies

Dieses Protokoll beschreibt, wie die vorübergehende Erwärmung, die mit der optischen Absorption von Goldnanostäbchen verbunden ist, genutzt werden kann, um die Differenzierung und intrazelluläre Kalziumaktivität in neuronalen Zellen zu stimulieren. Diese Ergebnisse eröffnen möglicherweise neue Anwendungen in neuronalen Prothesen und Grundlagenstudien in den Neurowissenschaften.

Gold-Nanostäbchenunterstützte optische Stimulation von Nervenzellen

Wir beschreiben ein einfaches Verfahren zur über die Reduktion von Chlorgoldsäure (HAuCl 4) mit Natriumthiocyanat (NaSCN) hochstabile oligomere Cluster von Goldnanopartikel herzustellen. Die oligoclusters haben eine enge Größenverteilung und kann mit einer Vielzahl von Größen und Oberflächenbeschichtungen hergestellt werden.

Eine einfache Methode für die Größe kontrollierte Synthese von stabilen Oligomere Cluster von Goldclustern unter Umgebungsbedingungen

Dieses Protokoll beschreibt eine einfache Herstellungsmethode für Gold-Nanopartikel integriert fotoempfindlichen Liposome mit den im Handel erhältlichen Materialien. Es zeigt auch, wie die Mikrobläschen Kavitationsprozess der synthetisierten Liposomen bei der Behandlung von gepulsten Laser zu messen.

Synthese von Gold-Nanopartikeln Integrated Photo-responsive Liposomen und Messung ihrer Mikroblasen Kavitation auf Pulse Laseranregung

Dieses Papier beschreibt ein Protokoll für die Synthese von Gold-Nanostäbchen, basierend auf der Verwendung von Hydrochinon als Reduktionsmittel, sowie die verschiedenen Mechanismen für ihre Größe und das Seitenverhältnis zu steuern.

Hydrochinon-basierte Synthese von Gold-Nanostäbchen

Wir beschreiben eine Methode zur Synthese von biokompatibler 10 nm gold-Nanopartikeln, durch Beschichtung Poly-Ethylen Glykol auf die Oberfläche funktionalisiert. Diese Partikel können gebrauchte in Vitro und in Vivo für die Bereitstellung von Therapeutika zu nanoskaligen zellulären und extrazellulären Räumen, die schwer zugänglichen mit konventionellen Nanopartikel Größen sind.

Synthese von funktionalisierten 10 nm Polymer beschichteten Goldpartikeln für Targeting Endothel und Drug-Delivery

Plasmonische gold Laptops können in Flüssigkeiten gefangen und bei kHz Frequenzen mit Zirkular polarisierte optische Pinzette gedreht. Einführung von Brownsche Dynamik Analyse-und leichte Scatteringspectroscopy führt auf ein leistungsfähiges System für Forschung und Anwendung in vielen Bereichen der Wissenschaft.

Bau und Betrieb eines lichtgetriebenen Gold Nanorod Rotary Motor Systems

Beschrieben wird eine zuverlässige und leicht reproduzierbare Methode zur Herstellung funktionalisierbarer, nahininiert emittierender photolumineszierender Gold-Nanocluster und deren direkter Detektion in HeLa-Zellen durch Durchflusszytometrie und konfokale Laserscanmikroskopie.

Synthese von Nahinfrarot emittierenden Gold-Nanoclustern für biologische Anwendungen

Hier zeigen wir den Einsatz der traditionellen Dunkelfeldmikroskopie zur Überwachung der Dynamik von Gold-Nanostäben (AuNRs) auf der Zellmembran. Die Position und Ausrichtung einzelner AuNRs wird mit ImageJ und MATLAB erkannt, und die diffusiven Zustände von AuNRs sind durch eine einzelfaktnverfolgte Analyse gekennzeichnet.

Visualisierung der Diffusionsdynamik von Gold-Nanostäben auf der Zellmembran mit Single Nanoparticle Darkfield-Mikroskopie

Erfahren Sie die Vorbereitung und photoakustische Analyse von Zellfahrzeugen mit Gold-Nanostäbchen für die Tumorbildgebung. Diese Methode nutzt Makrophagen zur gezielten Lieferung plasmonischer Partikel.

Vorbereitung und photoakustische Analyse von Zell Fahrzeuge, die Gold-Nanostäbchen

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