Biofunctionalized bleu de Prusse nanoparticules pour l'imagerie moléculaire multimodale Applications

Summary

Ce protocole décrit la synthèse de nanoparticules de bleu de Prusse biofonctionnalisées et leur utilisation en tant qu’agents d’imagerie moléculaire multimodale. Les nanoparticules ont une conception cœur-coquille où les ions gadolinium ou manganèse à l’intérieur du noyau de la nanoparticule génèrent un contraste IRM. La coquille biofonctionnelle contient des fluorophores pour l’imagerie de fluorescence et des ligands de ciblage pour le ciblage moléculaire.

Abstract

Multimodal, l'imagerie moléculaire permet la visualisation des processus biologiques à des résolutions cellulaires, subcellulaires, et au niveau moléculaire en utilisant plusieurs techniques d'imagerie, complémentaires. Ces agents d'imagerie facilitent l'évaluation en temps réel des voies et mécanismes in vivo, qui améliorent à la fois l'efficacité diagnostique et thérapeutique. Cet article présente le protocole pour la synthèse de nanoparticules bleu de Prusse biofunctionalized (PB PN) - une nouvelle classe d'agents pour une utilisation dans des applications multimodales, d'imagerie moléculaire. Les modalités d'imagerie incorporé dans les nanoparticules, l'imagerie par fluorescence et l'imagerie par résonance magnétique (IRM), ont des caractéristiques complémentaires. Les IP PB possèdent une conception noyau-enveloppe où le gadolinium et des ions manganèse incorporés dans les espaces interstitiels du treillis PB génèrent contraste IRM, à la fois en T ₁ et T ₂ pondérées en séquences. Les IP PB sont revêtues d'avidine fluorescent à l'aide électrostatique comme auto-Assemblée, qui permet l'imagerie de fluorescence. Les nanoparticules revêtues d'avidine sont modifiés avec des ligands biotinylés qui confèrent des capacités de ciblage moléculaire aux nanoparticules. La stabilité et la toxicité des nanoparticules sont mesurées, ainsi que leurs relaxivité d'IRM. Les capacités multimodales, d'imagerie moléculaire de ces IP PB biofunctionalized sont ensuite démontrées par leur utilisation pour l'imagerie de fluorescence et l'IRM moléculaire in vitro.

Introduction

L'imagerie moléculaire est la visualisation non invasive et ciblée des processus biologiques au niveau cellulaire, subcellulaire et ^une échelle moléculaire. L'imagerie moléculaire permet un spécimen de rester dans son microenvironnement native tandis que ses voies et mécanismes endogènes sont évalués en temps réel. Typiquement, l'imagerie moléculaire implique l'administration d'un agent d'imagerie exogène sous la forme d'une petite molécule, macromolécule, ou nanoparticules de visualiser, cible, et de tracer les processus physiologiques pertinents étudié ^deux. Les différentes modalités d'imagerie qui ont été explo....

Protocol

1. Synthèse de PB IP, PIBb et MnPB

Synthèse des nanoparticules (PB PN, PIBb ou MnPB) est obtenue en utilisant un schéma de synthèse one-pot en effectuant les étapes détaillées ci-dessous:

1. Préparer la solution "A" contenant 5 ml de 5 mM de l'hexacyanoferrate de potassium (II) dans désionisée (DI) de l'eau. Selon le type de nanoparticules étant synthétisé - PB IP, PIBb ou MnPB, préparer la solution «B» comme suit:
   1. Pour PB IP: préparer 10 ml d'une solution 2,5 mM contenant du fer (III) chlorure dans l'eau DI.
   2. Pour PIBb IP: préparer 10 ml d'une solution contenant 2,5 mM de chacun de gadolinium ....

Results

En utilisant le schéma de synthèse d'un pot, des nanoparticules de PB IP (diamètre moyen de 78,8 nm, indice de polydispersité (PDI) = 0,230; calculé par l'instrument dynamique de diffusion de la lumière), PIBb (diamètre moyen 164,2 nm, PDI = 0,102), ou MnPB ( diamètre moyen de 122,4 nm, PDI = 0,124) qui sont monodisperse (tel que mesuré par DLS) peut être synthétisé constamment (figure 2A). Les potentiels zêta mesurées des nanoparticules synthétisées sont inférieures à -30 mV (figure 2B),

Discussion

Cet article a présenté les méthodes pour la synthèse d'une nouvelle classe de multimodales, agents d'imagerie moléculaire à base de nanoparticules bleu de Prusse biofunctionalized. Les modalités d'imagerie moléculaire incorporés dans les nanoparticules sont l'imagerie de fluorescence et l'IRM moléculaire, en raison de leurs caractéristiques complémentaires. Les nanoparticules bleu de Prusse biofunctionalized ont un design noyau-enveloppe. Les principales étapes de la synthèse de ces nanoparticules so.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Hexacyanoferrate de potassium (II) trihydraté (K4Fe(CN)6· ; 3H2O)	Sigma-Aldrich	P9387
Chlorure de manganèse (II) tétrahydraté (MnCl2· ; 4H2O)	Sigma-Aldrich	221279
Hexahydrate de gadolinium (III) nitrate (Gd(NO3)3· ; 6H2O)	Sigma-Aldrich	211591
Chlorure de fer (III) hexahydraté (FeCl3· ; 6H2O)	Sigma-Aldrich	236489
sodium (NaCl)	Sigma-Aldrich	S9888
Anti-NG2 Sulfate de chondroïtine Protéoglycane, Anticorps conjugué à la biotine	Millipore	AB5320
Eotaxine humaine biotinylée-3	Peprotech	500-P156GBT
Neuro-2a Lignée cellulaire	ATCC	CCL-131
BSG D10 Cell Line	Lab stock	---
OE21 Lignée cellulaire	Sigma-Aldrich	96062201
SUDIPG1 Neurospheres	de laboratoire	---
Eol-1 Lignée cellulaire	Sigma-Aldrich	94042252
Bromhydrate de poly(L-lysine)	Sigma-Aldrich	P1399
Formaldéhyde	Sigma-Aldrich	F8775
Albumine sérique bovine	Sigma-Aldrich	A2153
Aminoactinomycine D	Sigma-Aldrich	A9400
Triton X-100	Sigma-Aldrich	X100
CellTrace Calcein Rouge-Orange, AM	Life Technologies	C34851
Avidin-Alexa Fluor 488	Life Technologies	A21370
Centrifugeuse	Eppendorf	5424
Pompe péristaltique	Instech	P270
Zetasizer Nano ZS	Malvern	ZEN3600
Sonicator	QSonica	Q125
Plaque chauffante/Agitateur magnétique	VWR	97042-642
Feuille d’aluminium ultra propre	VWR	89107-732
Vortex Mélangeur	VWR	58816-121
1,7 ml Tubes à centrifuger coniques	VWR	87003-295
Tubes à centrifuger coniques 15 ml	VWR	21008-918
Porte-tubes	VWR	82024-342
Cuvettes jetables en plastique	VWR	7000-590 (/586)
Cellule capillaire Zetasizer	VWR	DTS1070
Filtres centrifuges, colonne de spin de 0,2 micromètre	VWR	82031-356
Plateau de culture cellulaire à 96 puits	VWR	29442-056
Trypsine EDTA solution à 0,25 % 1x	JR Scientific	82702
Qualité culture cellulaire PBS (1x)	Life Technologies	10010023
XTT Kit de dosage de prolifération cellulaire	Trevigen	4891-025-K
Fiole T75	89092-700	VWR
Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium	Biowhitaker	12-604Q
Fetal Bovine	Serum Life Technologies	10437-010
Pen-Strep 1x	Life Technologies	15070063
Fluoview FV1200 Microscope confocal à balayage laser	Olympus	FV1200
Lames de microscope à chambre	Thermo Scientific	154534
Verres à micro-couverture, carrés, n° 1.5	VWR	48366-227
Lames de microscope	VWR	16004-368
RPMI	Sigma-Aldrich	R8758  ;
Agarose	Sigma-Aldrich	A9539  ;
FACSCalibur Cytomètre en Flux	BD Biosciences
3 T Aimant IRM Clinique	GE Healthcare
			fond rond de 100 ml