Este protocolo presenta las técnicas y la metodología necesarias para la entrega precisa de la hipertermia de nanopartículas magnéticas utilizando un sofisticado sistema de entrega y monitoreo.
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Artículo de método
Entrega in vitro e in vivo de hipertermia de nanopartículas magnéticas utilizando un sistema de administración personalizado
En este artículo
Resumen
Resumen
La hipertermia se ha utilizado durante mucho tiempo en el tratamiento del cáncer. Las técnicas han variado desde la inserción intratumoral de barras de hierro calientes, hasta nanopartículas magnéticas dirigidas a anticuerpos tumorales administradas sistémicamente, a temperaturas de 39 ° C (nivel de fiebre) a 1.000 ° C (electrocauterio) y tiempos de tratamiento de segundos a horas. La relación temperatura-tiempo (dosis térmica) dicta el efecto con altas dosis térmicas que resultan en la ablación tisular y dosis térmicas más bajas que resultan en efectos subletales como aumento del flujo sanguíneo, acumulación de medicamentos y estimulación inmune. Una de las terapias médicas actuales más prometedoras es la hipertermia por nanopartículas magnéticas (mNPH). Esta técnica consiste en activar nanopartículas magnéticas, que pueden administrarse sistémica o intratumoralmente, con un campo magnético alterno no invasivo y no tóxico. El tamaño, la construcción y la asociación de las nanopartículas magnéticas y la frecuencia y la intensidad de campo del campo magnético son los principales determinantes del calentamiento. Hemos desarrollado instrumentación y técnicas sofisticadas para administrar hipertermia de nanopartículas magnéticas reproducibles en modelos de animales grandes y pequeños y células cultivadas. Este enfoque, que utiliza un monitoreo continuo de la temperatura en tiempo real en múltiples ubicaciones, permite la administración de dosis térmicas bien definidas al tejido o células diana (tumor) al tiempo que limita el calentamiento del tejido no objetivo. El control y monitoreo precisos de la temperatura, en múltiples sitios, y el uso del algoritmo estándar de la industria (minutos equivalentes acumulados a 43 ° C / CEM43), permite una determinación y cuantificación precisas de la dosis térmica. Nuestro sistema, que permite una amplia variedad de temperaturas, dosis térmicas y efectos biológicos, se desarrolló a través de una combinación de adquisiciones comerciales y desarrollos internos de ingeniería y biología. Este sistema ha sido optimizado de una manera que permite la rápida conversión entre técnicas ex vivo, in vitro e in vivo. El objetivo de este protocolo es demostrar cómo diseñar, desarrollar e implementar una técnica y un sistema efectivos para administrar hipertermia de terapia de nanopartículas magnéticas (mNP) reproducible y precisa.
Introducción
La hipertermia se ha utilizado históricamente en la terapia del cáncer, ya sea sola o en combinación con otros tratamientos. Aunque tiene una larga historia de uso, el método más ventajoso para administrar este tratamiento aún se está debatiendo y depende del sitio y la ubicación de la enfermedad. Los métodos para la administración de hipertermia incluyen microondas, radiofrecuencia, ultrasonido focalizado, láser y nanopartículas metálicas (como oro u óxido de hierro)1,2,3,4. Estos métodos de administración pueden conducir a un rango de temp....
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Protocolo
El Programa de Cuidado y Uso de Animales de Dartmouth College está acreditado por la Asociación Americana para la Acreditación del Cuidado de Animales de Laboratorio (iAAALAC) y se adhiere a todas las pautas y regulaciones de UDSA y NIH (Oficina de Bienestar de Animales de Laboratorio). Todos los estudios in vivo fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de Dartmouth College (IACUC). El procedimiento de eutanasia se adhiere a las Directrices AVMA 2020 para la eutanasia de animales.
1. Instrumentación/diseño del sistema
- Diseñe una antena AMF personalizada (bobina) para que sea un circuito ce....
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Resultados
Estudios in vitro
Las células solo alcanzarán y mantendrán la temperatura deseada y la dosis térmica si la cantidad y la concentración de las nanopartículas magnéticas / hierro y el AMF se combinan adecuadamente. Cuando se utilizan nanopartículas magnéticas para calentar células in vitro (e in vivo), debe tenerse en cuenta que para lograr hipertermia en células con nanopartículas magnéticas internalizadas, será necesario un nivel específico de mNP / Fe intracelular, y será necesario el número y la pro.......
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Discusión
El diseño y la implementación de este sistema proporciona la capacidad de realizar experimentos precisos y reproducibles de hipertermia de nanopartículas magnéticas in vitro e in vivo. Es fundamental que el sistema esté diseñado de tal manera que la frecuencia AMF y la intensidad de campo se ajusten adecuadamente al tipo de nanopartícula magnética, la concentración y la ubicación y temperatura del tejido deseadas. Además, el monitoreo preciso de la temperatura en tiempo real es crucial para la seguridad y el cálculo de u.......
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
El estudio fue financiado por los números de subvención: NCI P30 CA023108 y NCI U54 CA151662.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| .25% Tripsina | Corning | 45000-664 | disponible en muchas empresas Tubos de |
| 1,5 mL Eppendorf | Eppendorf | 22363204 | disponible en muchas empresas |
| Células de melanoma murino B16F10 | Colección de cultivos tipo americano | CRL-6475 | |
| Ratones C57/Bl6 | Río Charles | 027C57BL/6 | Ratones hembra de 6 semanas de edad |
| Enfriador | Cuidado térmico | Enfriador de la serie NQ 5 | que enfría la bobina |
| Fluido refrigerante | Dow Chemical Company | Dowtherm SR-1 | fluido de enfriamiento de antena |
| Suero fetal bovino | Hyclone | SH30071 | disponible en muchas empresas |
| sondas de fibra óptica, software y chasis | FISO | Software de evolución FISO utilizado para leer las temperaturas | |
| Cámara IR | Flir | cámara infrarroja para controlar el calentamiento involuntario | |
| nanopartículas de óxido de hierro | micromod Partikeltechnologie GmbH | Nanoferrita bionizada nanopartículas | óxido de hierro recubiertas de dextrano |
| bobina de ratón, solenoide | Fluxtrol | ||
| Corning | 45000-652 | disponible en muchas empresas | |
| Generador de RF | Huttinger | Fuente de alimentación | TIG 10/300 |
| Medios RPMI | Corning | 45000-396 | disponibles en muchas empresas |
Referencias
- Chen, X., Tan, L., Liu, T., Meng, X. Micro-Nanomaterials for Tumor Microwave Hyperthermia: Design, Preparation, and Application. Current Drug Delivery. 14 (3), 307-322 (2016).
- Luo, W., et al.
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Reimpresiones y permisos
