Mostramos la preparación y abordamos la viabilidad de vehículos celulares que contienen nanovarillas de oro para la obtención de imágenes fotoacústicas del cáncer.
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Artículo de método
Mostramos la preparación y abordamos la viabilidad de vehículos celulares que contienen nanovarillas de oro para la obtención de imágenes fotoacústicas del cáncer.
nanorods oro son atractivos para una variedad de aplicaciones biomédicas, tales como la ablación fototérmica y la formación de imagen fotoacústica de cáncer, gracias a su absorbancia óptica intensa en la ventana del infrarrojo cercano, baja citotoxicidad y el potencial para el hogar en los tumores. Sin embargo, su entrega a los tumores sigue siendo un problema. Un enfoque innovador consiste en la explotación de la tropismo de macrófagos asociados al tumor que se puede cargar con nanorods de oro en vitro. A continuación, se describe la preparación y la inspección de los vehículos fotoacústica celulares que contienen nanorods oro. nanorods oro PEGilados se modifican con compuestos de amonio cuaternario, con el fin de conseguir un perfil de catiónico. Tras contacto con los macrófagos de ratón en placas de Petri ordinarias, se encuentran estas partículas a someterse a la captación masiva en vesículas de endocitosis. A continuación, estas células se incrustan en hidrogeles biopoliméricos, que se utilizan para verificar que la estabilidad de la conversión fotoacústicade las partículas se retiene en su inclusión en los vehículos celulares. Estamos seguros de que estos resultados pueden proporcionar una nueva inspiración para el desarrollo de nuevas estrategias para suministrar partículas plasmónicas a los tumores.
Durante la última década, diversas partículas plasmónicas como nanorods oro, nanocápsulas y nano-cajas, han recibido una atención considerable para aplicaciones en óptica biomédica 1, 2, 3, 4. En desacuerdo con nanoesferas de oro estándar, estas partículas nuevas resuenan en la ventana de infrarrojo cercano (NIR), que proporciona para la penetración más profunda óptica a través del cuerpo y mayor contraste óptico sobre componentes endógenos 1. Esta característica ha despertado interés para aplicaciones innovadoras, tales como la formación de imagen fotoacústica (PA) y la ablación fototérmica de cáncer. Sin embargo, varias cuestiones restringen la penetración clínica de estas partículas. Por ejemplo, su activación óptica tiende a inducir su sobrecalentamiento y modificar sus formas funcionales hacia perfiles más esféricas, que impulsa un fotoinestabilidad 5, 6, 7, 8 sup>, 9. Otro tema que domina el debate científico es su liberación sistémica en los tumores. En particular, nanobastones oro combinan tamaños que son ideales para impregnar los tumores que muestran una mayor permeabilidad y retención y la facilidad de conjugación con sondas específicas de marcadores malignos. Por lo tanto, su preparación para una inyección directa en el torrente sanguíneo se percibe como un esquema viable 10, 11, 12, 13. Sin embargo, esta ruta sigue siendo problemática, con la mayoría de las partículas de quedar capturado por el sistema de fagocitos mononucleares 10, 11, 12. Además, otra preocupación es la estabilidad óptica y bioquímica de las partículas después de la circulación a través del cuerpo 14. Cuando las partículas pierden su estabilidad coloidal y agregada, sus características plasmónicas y la dinámica de transferencia de calor pueden sufrir de acoplamiento plasmónica 15, 16, 17 y 18 a través del sobrecalentamiento.
Más recientemente, el concepto de explotar el tropismo de macrófagos asociados al tumor ha surgido como una alternativa inteligente 19, 20, 21. Estas células tienen una capacidad innata para detectar e impregnar los tumores con alta especificidad. Por lo tanto, un punto de vista puede ser para aislar estas células de un paciente, cargarlos con nanorods de oro en vitro y luego inyectar de nuevo en el paciente, con la intención de utilizarlos como vehículos celulares responsables de la entrega. Otra ventaja sería contar con un mayor control sobre la estabilidad óptica y la bioquímica de las partículas, debido a que su interfaz biológica sería construida in vitro. Aún así, las prestaciones de estos vehículos celulares como agentes de contraste ópticos necesitan un análisis crítico.
En este trabajo se describe la preparación y temas críticos de Cellular vehículos que contienen nanorods de oro para la formación de imágenes de cáncer de PA. Nanorods oro PEGilados se modifican con compuestos de amonio cuaternario 22, a fin de lograr un perfil catiónico que se espera para promover su interacción con las membranas plasmáticas 23, 24. Estas partículas se someten a la absorción eficiente y no específica de la mayoría de tipos celulares, es de esperar sin interferir mucho con sus funciones biológicas. macrófagos murinos se cargan con hasta un máximo de 200, 000 nanobastones oro catiónicos por célula, que quedan confinadas dentro de las vesículas de endocitosis apretados. Esta configuración debe surgir la preocupación, debido a la amenaza de acoplamiento plasmónica y transversal sobrecalentamiento dentro de estas vesículas. Por lo tanto, los macrófagos se incrustan en hidrogeles biopoliméricos que imitan los tejidos biológicos, con el fin de verificar que la mayor parte de la estabilidad de la conversión de PA de las partículas se retiene en la transferencia del medio de crecimiento a las vesículas de endocitosis. effectivcriterios de medición electrónicos se elaboran con el fin de medir la estabilidad de conversión de PA en condiciones de interés inmediato para obtener imágenes de PA. Un umbral de remodelación se establece en el mismo inicio de la inestabilidad óptica después de un tren de pulsos de láser 50 con la tasa de repetición típico de 10 Hz.
Estamos seguros de que estos resultados pueden proporcionar el impulso para el desarrollo de nuevas estrategias para suministrar partículas plasmónicas a los tumores.
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Nota: Todas las concentraciones de oro nanorods se expresan en términos de molaridad Au nominales. Para la comparación con otras obras, tenga en cuenta que 1 M Au corresponde aproximadamente a 20 M nanobastones de oro, en nuestro caso.
1. Preparación de Oro catiónico Nanorods
Nota: El método comienza con la síntesis de bromuro de cetrimonio (CTAB) -capped nanorods de oro por la reducción autocatalítica de HAuCl4 con ácido ascórbico, de acuerdo con el protocolo establecido por Nikoobakht et al 25 y adaptado según Ratto et al 26... Entonces estos nanorods de oro se modificaron con el fin de ganar más biocompatibilidad y afinidad por las membranas plasmáticas, por la combinación de polietilenglicol hebras 10, 11, 27, 28 y 22 compuestos de amonio cuaternario.
2. La carga de macrófagos murinos con oro Nanorods
3. Integración de los macrófagos en quitosano Films
Nota: Las propiedades peculiares de quitosano 26, 27, 28, 29 son explotados para producir fantasmas biomiméticos que contienen macrófagos teñidos con oro nanorods catiónicos. Con respecto a otros hidrogeles tales como agarosa, quitosán permite películas que son mucho más fuertes y más delgada, lo cual es crítico para la PA 6 microscopía. La fabricación de estos fantasmas se lleva a cabo de acuerdo con protocolos anteriores 29, 30, 31, con algunas modificaciones como se prescribe en las siguientes 30.
4. Prueba de la estabilidad de fotoacústica Conversión
Nota: La estabilidad de la conversión PA se investigó por medio de experimentos de PA con la configuración de fabricación casera que se describe en la referencia 6.
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En este caso, la viabilidad de los vehículos celulares que contienen nanorods de oro para la formación de imágenes de cáncer de PA se muestra junto con los resultados típicos del protocolo.
Las imágenes TEM de la figura 1 muestran el aspecto habitual de las partículas después de la etapa 1 y sus vehículos celulares después de la etapa 2. La preparación de las partículas y de las células para obtener imágenes d...
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La idea de orientar los macrófagos asociados a tumores se está convirtiendo en un concepto de gran alcance para combatir el cáncer 34, 35, 36. Aquí, en lugar de su destrucción, estas células son reclutados como vehículos celulares para llevar nanobastones de oro en un tumor, por la explotación de su tropismo. Esta perspectiva requiere un cuidadoso diseño de las partículas, su integración en las células y su caracterización. Hemos encontrado que la fotoestabilidad de...
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Los autores declaran que no tienen intereses financieros en competencia.
Este trabajo fue parcialmente apoyado por la Región Toscana y la Comunidad Europea en el marco de la burbuja ERA-NET + Proyectos LUS y BI-TRE.
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Bromuro de hexadeciltrimetilaminamonio | Sigma-Aldrich | H6269 | Para sintetizar nanovarillas de |
| oro Cloruro de oro (III) trihidrato | Sigma-Aldrich | 520918 | Para sintetizar nanovarillas de oro |
| Nitrato | de plata Sigma-Aldrich | S6506 | Para sintetizar nanovarillas de oro |
| Ácido L-ascórbico | Sigma-Aldrich | A5960 | Para sintetizar nanovarillas de oro |
| Borohidruro de sodio | Sigma-Aldrich | Para sintetizar nanosemillas de oro | |
| MeO-PEG-SH | Iris Biotech | PEG1171 | Para PEGilar nanovarillas de oro. Peso molecular: alrededor de 5.000 Da. |
| Ácido acético | Sigma-Aldrich | 320099 | Para PEGilar nanovarillas de oro y solubilizar quitosano |
| Acetato de sodio | Sigma-Aldrich | S8750 | Para PEGilar nanovarillas de oro |
| (11-Mercaptoundecyl)-N,N,N-bromuro de trimetilamonio | Sigma-Aldrich 733305 | Para modificar nanovarillas de oro con compuestos de amonio cuaternario | |
| Sulfóxido de dimetilo | Sigma-Aldrich | 276855 | Para solubilizar (11-mercaptoundecilo)-N,N,N-bromuro de trimetilamonio |
| Polisorbato 20 | Sigma-Aldrich | P2287 | Para centrifugar nanovarillas de oro pegilado |
| PBS | Lonza | BE17-516F | Para suspender nanovarillas de oro antes de la incubación con células y para tratar pellets de células |
| J774a.1 | ATCC | TIB-67 | Línea celular murina de monocitos/macrófagos |
| DMEM | Lonza | BE12-707F Medio de | cultivo celular |
| FBS | Lonza | DE14-801F | Para añadir al medio de cultivo celular |
| L-glutamina | Lonza | BE17-605E | Para añadir al medio de cultivo celular |
| Penicilina/estreptomicina | Lonza | DE17-602E | Para añadir al medio de cultivo celular |
| Placa de Petri | NEST | 705001 | Cultivo celular |
| plato Raspador de células | EuroClone | ES7018 | Para separar células |
| Formaldehído | Fluka | 47630 | Para fijar células |
| Quitosano, Sigma-Aldrich | de bajo peso molecular | 448869 | 75-85% desacetilado. Peso molecular: alrededor de 120.000 Da. |
| Hidróxido de sodio | Sigma-Aldrich | 306576 | Para insolubilizar el quitosano y generar el hidrogel |
| Placas de cultivo celular de poliestireno | NEST | 702011 | Utilizados como moldes para fabricar hidrogeles de quitosano |
| Oscilador óptico paramétrico bombeado por el tercer armónico de un láser Nd:YAG Q-switched | Continuum, Santa Clara, EE. UU. Surelite | OPO plus | Fuente de excitación óptica para ensayos fotoacústicos |
| Detector piroeléctrico | Gentec, Quebec, Canadá | QE8SP | Para monitorear la fluencia óptica para pruebas fotoacústicas |
| Hidrófono de aguja preamplificado | Precision Acoustic, Dorset, Reino Unido | Modelo con diámetro de sensor de 1 mm y rango de frecuencia de 1-20 MHz | Para medir señales fotoacústicas |
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