Synthèse entraînée par micro-ondes de l'oxyde de fer Nanoparticules pour la détection rapide de l'athérosclérose

L’objectif global de ce protocole est l’utilisation de la technologie des micro-ondes pour la synthèse et la fonctionnalisation rapides de nanoparticules d’oxyde de fer avec un groupement bisphosphonate pour la détection rapide par IRM de l’athérosclérose dans des modèles de souris. L’utilisation de la technologie des micro-ondes dans la synthèse et la fonctionnalisation des nanoparticules d’oxyde de fer est encore limitée. Cependant, nous démontrons comment des nanoparticules de haute qualité et des protocoles extrêmement rapides peuvent être développés.

Le principal avantage de cette technique est qu’en des temps extrêmement courts, des nanoparticules fonctionnalisées de haute qualité peuvent être produites et utilisées pour le cathétérisme des plaques d’athérosclérose ciblant les microcalcifications. Pour commencer cette procédure, ajoutez 0,5 gramme de 3-acétylacéténate de fer, 1,4 millilitre d’acide oléique, 0,6 millilitre d’oléylamine et 1,19 gramme de 1,2-hexadodécanediol dans une fiole adaptée au micro-ondes. Ajoutez 10 millilitres d’éther phénylique avec précaution le long de la paroi du ballon à l’aide d’une pipette graduée.

Ensuite, placez le ballon dans un réacteur à micro-ondes et démarrez le protocole micro-ondes en chargeant une étude dynamique dans le micro-ondes. Une fois la réaction terminée et que le ballon a refroidi à température ambiante, transférez le mélange réactionnel dans un erlenmeyer à l’aide d’une pipette en verre et ajoutez 10 millilitres d’éthanol à 98 %. Placez le ballon sur un aimant en néodyme niobium bore et retirez le surnageant à l’aide d’une pipette en verre au bout de 5 minutes.

Ensuite, ajoutez 10 millilitres d’éthanol dans la fiole. Sonicez l’échantillon à 40 kilohertz pendant deux minutes à température ambiante. Lorsque vous avez terminé, placez l’échantillon sur l’aimant et retirez le surnageant.

Dispersez les nanoparticules enrobées d’acide oléique dans 30 millilitres de chloroforme et sonicate à 40 kilohertz pendant cinq minutes à température ambiante. Après la sonication, transférez 0,5 millilitre des nanoparticules dans une cuvette en verre et ajoutez 0,5 millilitre de chloroforme. Vérifiez la taille hydrodynamique d’un zetasizer selon les instructions du fabricant.

À ce stade, dissolvez 44,3 milligrammes de permanganate de potassium et 150,4 milligrammes de chlorure de benzoyltriméthylammonium dans un mélange de trois à deux d’eau et de chloroforme. Ajouter la solution résultante à un aliquat de 5 millilitres de nanoparticules enrobées d’acide oléique dans une fiole adaptée aux micro-ondes. Démarrez le protocole micro-ondes pour les nanoparticules d’acide azélaïque en réglant la température à 105 degrés Celsius, le temps à neuf minutes, la pression à 250 psi et la puissance à 300 watts.

Ensuite, ajoutez 10 millilitres de tampon phosphate de pH 2,9 dans la fiole. Après avoir répété le protocole du micro-ondes et retiré le surnageant, ajoutez 10 millilitres d’eau dans le ballon et transférez le mélange dans un erlenmeyer. L’étape la plus critique est la purification des nanoparticules d’acide azélaïque.

Ensuite, ajoutez 5 millilitres de bisulfate de sodium à 10 % dans l’erlenmeyer et sonicate à 40 kilohertz pendant deux minutes à 25 degrés Celsius. Après avoir collecté les particules et retiré le surnageant, lavez les nanoparticules trois fois de plus avec de l’hydroxyde de sodium à 1 %. Redispersez les particules dans 5 millilitres de tampon phosphate pH 7,2.

Pour vérifier la taille hydrodynamique et le potentiel zêta, transférez 0,7 millilitre de nanoparticules d’acide azélaïque dans une cellule capillaire pliée jetable et placez-la dans le zetasizer pour analyse. Ajoutez 12 milligrammes d’EDC et 15 milligrammes de sulfo-NHS dans un tube à centrifuger avec un Aliquat de 2 millilitres de nanoparticules d’acide azélaïque. Agitez le mélange à température ambiante pendant 35 minutes.

Après avoir placé un aimant sous le tube de centrifugation pour déstabiliser les nanoparticules, aspirez le surnageant et lavez les particules avec 1,5 millilitre de tampon hepes de 1 millimolaire. Ensuite, ajoutez 5 milligrammes de néridronate et agitez le mélange pendant deux heures. Séparez les nanoparticules à l’aide d’un aimant et lavez-les avec un tampon hepes de 1 millimolaire.

Enfin, dispersez les nanoparticules de néridronate dans 2 millilitres de tampon d’hepes de 1 millimolaire. Pour vérifier la taille hydrodynamique et le potentiel zêta, ajoutez 0,7 millilitre de nanoparticules de néridronate dans une cellule capillaire pliée jetable et placez-la dans le zêta pour analyse. Toutes les nanoparticules présentaient une petite taille hydrodynamique dans une distribution de taille très étroite.

Les particules présentent une excellente cristallinité comme le montrent les images TEM. De plus, les mêmes résultats pour la taille et la distribution hydrodynamiques ont été obtenus après quatre répétitions de la synthèse, démontrant l’un des aspects les plus importants de l’approche micro-ondes, sa reproductibilité. Les propriétés de liaison des ions calcium dues aux bisphosphonates présents dans les nanoparticules de néridronate ont été vérifiées par relaxométrie et ont démontré que le temps de relaxation T2 augmente linéairement avec la quantité d’ions calcium et le temps d’incubation dû à la formation de grappes de nanoparticules, tandis que les nanoparticules sans ion calcium restent stables.

Des expériences d’IRM in vivo ont été réalisées chez des souris knock-out apoe âgées de 48 semaines et, une heure après l’injection, le signal de la plaque était hypointense par rapport aux images basales. De plus, le rapport plaque/muscle était significativement différent entre les images basales et une heure après l’injection. Le signal dans le foie a également été surveillé après l’injection des nanoparticules de néridronate qui ont été complètement éliminées de la circulation après 20 minutes, confirmant l’accumulation sélective de ces nanoparticules vers la plaque d’athérosclérose.

L’imagerie et l’histologie ex vivo ont été réalisées et l’imagerie des aortes, avec et sans nanoparticules, a montré des différences dans l’intensité du signal en accord avec les expériences in vivo. Une fois maîtrisée, la technologie micro-ondes permet la synthèse de caractérisation et la détection de plaque dans un temps total de 3 heures si elle est correctement réalisée. Un autre avantage de cette méthode est que, avec une petite modification, d’autres techniques d’imagerie, comme la thermographie, peuvent être effectuées, afin de répondre à des questions supplémentaires telles que la quantification de l’athérosclérose.

Après son développement, cette technique a ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine de l’imagerie cardiovasculaire pour explorer le diagnostic précoce de l’athérosclérose avec un dispositif expérimental facilement adaptable aux besoins cliniques. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de produire des nanoparticules d’oxyde de fer hydrophiles avec des micro-ondes et de son application en imagerie cardiovasculaire. N’oubliez pas que travailler avec des fours à micro-ondes peut être dangereux selon le four utilisé, et que des précautions telles que le contrôle de la pression de la citerne doivent toujours être prises lors de l’exécution de cette procédure.