מאמר שיטה

סינתזה של Nanoemulsions שלב של משמרות עם הפצות גודל צרות לאידוי Droplet אקוסטית ואבלציה בועה משופרת אולטראסאונד בתיווך

10.7K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/4308

⸱

13 בספטמבר 2012

 ,  ,  , 
1Department of Mechanical Engineering, Boston University

במאמר זה

סיכום

nanoemulsions Phase-Shift (PSNE) ניתן מתאדה באמצעות אולטרסאונד ממוקד בעצמה גבוהה כדי לשפר את החימום מקומי ולשפר אבלציה תרמית בגידולים. בדו"ח זה, הכנת PSNE היציב עם חלוקת גודל צרה מתוארת. יתר על כן, ההשפעה של PSNE מתאדה באבלציה אולטרסאונד בתיווכו הפגין ברוחות רפאי רקמות מחקו.

תקציר

אולטרסאונד ממוקד בעצמה גבוהה (HIFU) משמש קליני תרמית לקטוע גידולים. כדי לשפר את החימום מקומי ולשפר אבלציה תרמית בגידולים, טיפי perfluorocarbon שומנים מצופים פותחו אשר ניתן מתאדות ידי HIFU. מערכת כלי הדם בגידולים רבים באופן חריג דולפת עקב הצמיחה המהירה שלהם, וחלקיקים מסוגלים לחדור לfenestrations ופסיבי מצטבר בתוך גידולים. לכן, שליטה על גודל הטיפין יכולה לגרום להצטברות טובה יותר בתוך גידולים. בדו"ח זה, ההכנה של טיפין יציבות בnanoemulsion שלב מעבר (PSNE) עם התפלגות גודל צרה מתוארת. PSNE היה מסונתז על ידי sonicating פתרון שומנים בנוכחות perfluorocarbon הנוזלי. התפלגות גודל צרה הייתה מתקבלת על ידי extruding מספר פעמי PSNE באמצעות מסננים בגדלים נקבוביים של 100 או 200 ננומטר. התפלגות הגודל נמדדה לאורך תקופת 7-יום באמצעות פיזור אור דינמי. Polyacהידרוג rylamide המכיל PSNE היה מוכן לניסויים במבחנה. טיפי PSNE בידרוג היו מתאדות עם אולטרסאונד ואת הבועות כתוצאה משופרת חימום מקומי. מתאדה PSNE מאפשר חימום מהיר יותר וגם מפחיתה את עוצמת אולטרסאונד לצורך אבלציה תרמית. לפיכך, PSNE צפוי לשפר אבלציה תרמית בגידולים, פוטנציאל שיפור תוצאות טיפוליות של טיפולי אבלציה תרמית HIFU בתיווך.

פרוטוקול

1. הכנת nanoemulsion שלב המשמרת (PSNE)

  1. להמס 11 מ"ג DPPC ו1.68 מ"ג DSPE-PEG2000 בכלורופורם
  2. להתאדות הממס אורגני כדי ליצור סרט שומנים יבש בבקבוק זכוכית עגולה עם תחתית
  3. שחון סרט שומני הלילה
  4. Rehydrate סרט שומנים עם 5.5 מ"ל של תמיסת המלח פוספט שנאגר-(PBS)
  5. פתרון חום באמבטית 45 ° C מים עד סרט שומנים מתפרק, vortexing מעת לעת
  6. העברת פתרון שומנים לתוך בקבוקון מ"ל 7
  7. Sonicate פתרון שומנים עבור 2 דקות במשרעת 20%
  8. מחלק פתרון לשני בקבוקונים של 2.5 מ"ל כל אחת (למחוק 0.5 מ"ל נותר)
  9. הוסף 2.5 המ"ל PBS לכל בקבוקון
  10. הנח בכל בקבוקון 0 ° C אמבט קרח מים
  11. הוסף DDFP μl 50 לכל בקבוקון
  12. Sonicate כל בקבוקון באמבטית קרח המים באמצעות ההגדרות הבאות: משרעת 25%, מצב פעם (10 שניות ב, 50 שניות כבויות), סך הכל 60 שניות על זמן
  13. Trפתרוני ansfer PSNE עד 20 בקבוקוני scintillation מ"ל
  14. הוסף 5 המ"ל PBS לכל בקבוקון, וכתוצאה מכך נפח 10 מ"ל סופי
  15. להרכיב הכיוונים הבאים extruder מסופקים על ידי יצרן
    1. יש לשטוף את כל חלק עם מי deionized
    2. הכנס את דיסק תמיכת הנירוסטה במרכז בסיס תמיכת המסנן
    3. הנח את רשת הנירוסטה על גבי דיסק תמיכת הנירוסטה
    4. השימוש בפינצטה, הנח קרום דיסק ניקוז extruder (עד צד מבריק) על רשת הנירוסטה
    5. השימוש בפינצטה, למקם את מכבש המסנן (עד צד מבריק) על קרום דיסק הטמיון
    6. בזהירות להניח את טבעת O הקטנה על הפילטר ולמקם את thermobarrel והעליון extruder מעל בסיס התמיכה
    7. חלקית להדק כל אגף-אגוז ראשון, ואז להדק את אגף אגוזים לחלוטין על ידי יד באופנה מתחלפת
    8. חבור למכבשקו גז חנקן
    9. כדי להתניע את מכבש פיפטה המים, 10 מיליליטר deionized ליציאת המדגם העליונה, מחסל את הפתח, ולהדק את שסתום האוורור
    10. לאט לאט לפתוח את קו גז החנקן כדי להגביר את הלחץ, ואלץ את הדגימה דרך הקרום, ולאסוף דגימה מהצינורות לשקע
    11. לאחר שימוש, לפרק בסדר הפוכה, יש לשטוף את חלקי extruder עם מי deionized, והשלך את מסנן הממברנה ודיסק ניקוז קרום
  16. עבור 100 טיפי ננומטר, PSNE תנאי מוקדם רק על ידי extruding 10 פעמים באמצעות 200 ננומטר מסנן
  17. Extrude PSNE פי 16 עד 100 ננומטר או 200 ננומטר סינון להשגת התפלגות גודל צרה

2. הכנת Hydrogel polyacrylamide מכילה PSNE

  1. הכן 24% פתרון BSA על ידי דילול 1.2 גרם BSA אבקה במי 5 מ"ל deionized
  2. הכן 10% פתרון APS ידי אבקה מדוללת 0.1 גרם APS במיליליטר wate 1 deionizedr
  3. לפי הסדר הבא, לערבב פתרון 2.1 מ"ל acrylamide, 1.2 מ"ל טריס חיץ, המ"ל APS 0.1 10%, 24% מיליליטר פתרון 4.5-BSA, ומי deionized 3.6 מ"ל בתא פלסטיק
  4. חום עד 40 מעלות צלזיוס, ומקום תחת ואקום לשעה 1
  5. הוסף 480 μl של PSNE וביסודיות על ידי לערבב מתערבל תא הפלסטיק בעדינות.
  6. הוסף TEMED μl 12 ולמקם את החדר ב° C אמבט מי 12 עבור 2 שעות

3. נציג תוצאות

סכמטי של ההתקנה לניסויי אולטרסאונד עם רוחות רפאים הידרוג רקמות מחקו מוצג באיור 1. פרוטוקול זה גורם לטיפי perfluorocarbon שומנים מצופים עם התפלגות גודל צרה שאינן יציבים בתמיסה לפחות בשבוע. התפלגות הגודל נמדדה עם פיזור האור דינאמי (מנתח 90Plus גודל חלקיקים, מכשירי ברוקהייבן, Holtsville, ניו יורק) מוצגת באיור 2 לPSNE באמצעות extruded 100 ו 200מסנני ננומטר. קוטר PSNE היעיל לאורך זמן, הנמדד באמצעות פיזור האור דינאמי, מופיע בטבלת 1, הוכחה כי PSNE הם יציב במשך לפחות שבוע. תמונות ב-mode של PSNE לפני ואחרי האידוי בידרוג polyacrylamide מוצגות באיור 3. כמו כן, נגע שנוצר על ידי 15 שניות של חימום HIFU בתיווך בידרוג polyacrylamide המכיל אלבומין וPSNE מוצגת באיור 4. הצורה הסימטרית של הנגע היא תוצאה של חימום prefocal שנגרמה עקב נוכחותו של ענן הבועה בדרך אולטרסאונד. חשוב לציין שחימום prefocal והיווצרות נגע בשל פיזור מבועות ניתן למזער על ידי צמצום כוח אקוסטי המשודר.

figure-protocol-1
איור 1. תרשים סכמטי של התקנה ניסיונית לאולטרסאונד ניסויים ברקמות MIMicking הידרוג.

figure-protocol-2
איור 2. הפצה של PSNE נמתחת דרך 100 או 200 ננומטר מסנני nm גודל, נמדד באמצעות פיזור אור דינמי. היחידות של צירי ordinate מבוססות על עוצמת האור מפוזר מחלקיקים בגודל יחסי לעוצמת האור המפוזרת המוחלטת ממדגם מסוים.

figure-protocol-3
איור 3. תמונות B-mode (א) ולפני (ב) לאחר אידוי PSNE בידרוג polyacrylamide. החץ מצביע על האזור שבו מוקד ענן בועה הוקם על ידי אידוי PSNE.

figure-protocol-4
איור 4. תמונות של polyacrהידרוג ylamide המכיל אלבומין וPSNE (א) ולפני (ב) לאחר האידוי וsonication עם HIFU, הוכחת היווצרות נגע כתוצאה מחימום אולטרסאונד המושרה. התדר המרכזי אולטרסאונד היה 3.3 מגה רץ. אות אולטרסאונד כללה 30-מחזור ראשוני, 6.4 W הדופק כדי לאדות PSNE, ומייד אחריו 15 שניות של אולטרסאונד הרציף ב 0.77 וו

ימים לאחר שחול Extruded עם 200 ננומטר מסנן Extruded עם 100 ננומטר מסנן
מתכוון דיא. (ננומטר) STD. Dev. (ננומטר) מתכוון דיא. (ננומטר) STD. Dev. (ננומטר)
1 182.9 4.9 118.0 0.9
7 177.7 2.5 124.8 3.1

טבלה 1. Mean קוטר וסטיית התקן של PSNE בימים 1 ושבעה לאחר חול עם 100 ננומטר ו 200 ננומטר מסננים.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

אולטרסאונד ממוקד בעצמה גבוהה (HIFU) משמש קליני תרמית לקטוע גידולים. 1 כדי לשפר את החימום מקומי ולשפר אבלציה תרמית בגידולים, טיפי perfluorocarbon שומנים מצופים פותחו אשר ניתן מתאדות ידי HIFU. מערכת כלי הדם בגידולים רבים באופן חריג דולפת עקב הצמיחה המהירה שלהם. 2 לפיכך, חלקיקים מסוגלים לחדור לfenestrations ופסיבי מצטבר בתוך גידולים, תהליך המכונה חדירות המשופרות ושמירת האפקט (EPR). 3 מוכיח כי חלקיקים שבין 70 ל 200 ננומטר לצבור באופן יעיל ביותר בגידולי...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

אין ניגודי האינטרסים הכריזו.

תודות

עבודה זו נתמכה על ידי מלגת BU / CIMIT יישומית בריאות הנדסת Predoctoral, קרן לאומית למדע הרחבת מחקר השתתפות ייזום גרנט בהנדסה (BRIGE), והמכונים הלאומיים לבריאות (R21EB0094930).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
שם נפוצים יצרן חתול. מספר שם / תיאור מלא
DPPC שומני Avanti, בהט, אל על, ארה"ב 850355P 1,2-dipalmitoyl-SN-glycero-3-phosphocholine
DSPE-PEG2000 שומני Avanti, בהט, אל על, ארה"ב 880120P 1,2-distearoyl-SN-glycero-3-phosphoethanolamine-N-[methoxy (פוליאתילן גליקול) -2000] (מלח אמוניום)
DDFP Fluoromed, Round Rock, טקסס, ארה"ב CAS: 138495-42-8 Dodecafluoropentane (5 C F 12)
PBS סיגמה אולדריץ, סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב P2194 פוספט נאגר מלוח
כלורופורם סיגמה אולדריץ, סנט. לואיס, מיזורי, ארה"ב 372978 כלורופורם
Acrylamide סיגמה אולדריץ, סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב A9926 40% 19:01 acrylamide / bis-acrylamide
טריס חיץ סיגמה אולדריץ, סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב T2694 1M, 8-pH, hydrochloride trizma וtrizma בסיס
BSA סיגמה אולדריץ, סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב A3059 שור אלבומין
APS סיגמה אולדריץ, סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב A3678 פתרון persulfate אמוניום
TEMED סיגמה אולדריץ, סנט לואיס, מיזורי, ארה"ב 87689 N, N, N ', ניצבת בין Tetramethylethylenediamine
ציוד
Sonicator (3 קצה מ"מ) Sonics חומר, Inc, ניוטאון, CT, ארה"ב רעידות-Cell
אמבט מים תרם הפישר סיינטיפיק, Waltham, מסצ'וסטס, ארה"ב Neslab EX-7
Extruder שומנים צפוניים, Burnaby, BC, קנדה LIPEX
מסנני extruder Whatman, Piscataway, ניו ג'רזי, ארה"ב Nuclepore # 110605 # 110606 ו
Extruder ניקוז דיסק Sterlitech תאגיד, קנט, וושינגטון, ארה"ב # PETEDD25100
תא פלסטיק חברת פלסטיק אמריקאי, לימה, אוהיו, ארה"ב # 55288, 1 3/16 "x1 3/16" 7/16 X2 "

מקורות

  1. Hynynen, K., Darkazanli, A., Unger, E., Schenck, J. F. MRI-guided noninvasive ultrasound surgery. Med. Phys. 20, 107-115 (1993).
  2. Baban, D. F., Seymour, L. W. Control of tumour vascular permeability. Adv. Drug Deliv. Rev. 34, 109-119 (1998).
  3. Maeda, H., Wu, J., Sawa, T., Matsumura, Y., Hori, K. Tumor vascular permeability and the EPR effect in macromolecular therapeutics: a review. J. Control. Release. 65, 271-284 (2000).
  4. Schadlich, A. Tumor accumulation of NIR fluorescent PEG-PLA nanoparticles: impact of particle size and human xenograft tumor model. ACS Nano. 5, 8710-8720 (2011).
  5. Williams, R. Convertible perfluorocarbon droplets for cancer detection and therapy. 2010 IEEE Ultrasonics Symposium. , (2010).
  6. Martz, T. D., Sheeran, P. S., Bardin, D., Lee, A. P., Dayton, P. A. Precision manufacture of phase-change perfluorocarbon droplets using microfluidics. Ultrasound Med. Biol. 37, 1952-1957 (2011).
  7. Giesecke, T., Hynynen, K. Ultrasound-mediated cavitation thresholds of liquid perfluorocarbon droplets in vitro. Ultrasound Med. Biol. 29, 1359-1365 (2003).
  8. Sheeran, P. S., Luois, S., Dayton, P. A., Matsunaga, T. O. Formulation and Acoustic Studies of a New Phase-Shift Agent for Diagnostic and Therapeutic Ultrasound. Langmuir. 27, 10412-10420 (2011).
  9. Sheeran, P. S. Decafluorobutane as a phase-change contrast agent for low-energy extravascular ultrasonic imaging. Ultrasound Med. Biol. 37, 1518-1530 (2011).
  10. Zhang, P. The Application of Phase-Shift Nanoemulsion in High Intensity Focused Ultrasound: An In Vitro Study [Doctoral Dissertation]. , (2011).
  11. Allen, T. M., Hansen, C., Martin, F., Redemann, C., Yau-Young, A. Liposomes containing synthetic lipid derivatives of poly(ethylene glycol) show prolonged circulation half-lives in vivo. Biochim. Biophys. Acta. 1066, 29-36 (1991).
  12. Klibanov, A. L., Maruyama, K., Beckerleg, A. M., Torchilin, V. P., Huang, L. Activity of amphipathic poly(ethylene glycol) 5000 to prolong the circulation time of liposomes depends on the liposome size and is unfavorable for immunoliposome binding to target. Biochim. Biophys. Acta. 1062, 142-148 (1991).
  13. Klibanov, A. L., Maryama, K., Torchilin, V. P., Huang, L. Amphipathic polyethyleneglycols effectively prolong the circulation time of liposomes. FEBS Lett. 268, 235-237 (1990).
  14. Gabizon, A. Prolonged circulation time and enhanced accumulation in malignant exudates of Doxorubicin encapsulated in polyethylene-glycol coated liposomes. Cancer Res. 54, 987-992 (1994).
  15. Awasthi, V. D., Garcia, D., Goins, B. A., Philips, W. T. Circulation and biodistribution profiles of long-circulating PEG-liposomes of various sizes in rabbits. Int. J. Pharm. 253, 121-132 (2003).
  16. Zhang, P., Porter, T. An in vitro study of a phase-shift nanoemulsion: a potential nucleation agent for bubble-enhanced HIFU tumor ablation. Ultrasound Med. Biol. 36, 1856-1866 (2010).
  17. Lafon, C. Gel phantom for use in high-intensity focused ultrasound dosimetry. Ultrasound Med. Biol. 31, 1383-1389 (2005).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

HIFU

מאמרים קשורים