אנו מתארים את הפרוטוקולים המשמשים כדי לחקור את האינטראקציות של גלי רדיו MHz 13.56 (RF) חשמליים שדות עם קולואידים nanoparticle הזהב בשתי מערכות שאינן ביולוגיות וביולוגיות (במבחנה / vivo). אינטראקציות אלה נחקרות עבור יישומים בטיפול בסרטן.
מאמר שיטה
אנו מתארים את הפרוטוקולים המשמשים כדי לחקור את האינטראקציות של גלי רדיו MHz 13.56 (RF) חשמליים שדות עם קולואידים nanoparticle הזהב בשתי מערכות שאינן ביולוגיות וביולוגיות (במבחנה / vivo). אינטראקציות אלה נחקרות עבור יישומים בטיפול בסרטן.
טיפולים בסרטן שהם פחות רעילים ופולשניים יותר מאשר העמיתים הקיימים שלהם הם רצויים מאוד. השימוש בשדות חשמליים-RF הלחדור עמוק לתוך הגוף, גורם לרעילות מינימאלית, נמצאים בשלבי למדו כאמצעי קיימא של טיפול בסרטן שאינו פולשני. הוא חזה כי האינטראקציות של אנרגיית RF עם חלקיקים הפנימו (NPS) יכולות לשחרר חום אז מה שיכול לגרום להתחממות יתר (היפרתרמיה) של התא, סופו של דבר הסתיימו בנימק תא.
במקרה של מערכות שאינן ביולוגיות, אנו מציגים פרוטוקולים מפורטים הנוגעים לכימות החום שוחרר על ידי קולואידים NP-מרוכזים מאוד. למערכות ביולוגיות, במקרה של ניסויים במבחנה, אנו מתארים את הטכניקות ותנאים אשר חייב להיות דבקים במטרה לחשוף ביעילות תאים סרטניים לאנרגיית RF בלי חפצי חימום תקשורת בתפזורת מסתירים באופן משמעותי את הנתונים. לבסוף, אנחנו נותנים f המתודולוגיה מפורטתאו במודלי עכבר vivo עם גידולים סרטניים בכבד מחוץ לרחם.
קליטתם של גלים אלקטרומגנטיים ברקמה ביולוגית (עקב permittivity החשמלי הטבוע בם) גורמת לטמפרטורות גבוהות לרקמות כפונקציה של זמן, מה שמוביל בסופו המוות של תאים על ידי היפרתרמיה. השערה הוא כי היפרתרמיה הסרטן יכולה להיות מותאמת באמצעות ננו הממוקד שיפנימו בתוך התא הסרטני ולפעול כמתמר RF-תרמי, עוזב את התאים נורמלים, השכנה בריאה ללא פגע. מספר דיווחים, כבר הראו כי מגוון של NPS יכול לפעול מקורות חום RF יעילים כמו שסיוע בנימק סרטן 1-4.
בנושאים אלו, של צירופים שמנים מיודע זהב (AuNPs) 3-5, צינורות פחמן 1, ונקודות קוונטיות 6, 7 הפגינו מאפיינים מרגשים כאשר נעשה שימוש הן במבחנה ובניסויים בRF vivo. למרות שאופיו של מנגנון החימום של NPS אלה כאשר הם נחשפים לRF-שדה המדויק עדיין נדון, סדרה שלניסויים בסיסיים באמצעות AuNPs יש להציב חשיבות רבה משני גודל NP ומדינות צבירה. זה היה הראה כי AuNPs רק עם קטרים <10 ננומטר יהיה חום כאשר הם נחשפים לשדה RF-8. כמו כן, מנגנון חימום זו נחלש באופן משמעותי כאשר AuNPs יקובצו. מצב צבירה זו תוקף גם בתוך במבחנה מודלים שהונחו על חשיבות אופטימיזציה של יציבות colloidal AuNP בתוך תאים תאיים endolysomal לטיפול RF יעיל 4. עם זאת, הטכניקות ועקרונות ניסיוניים המשמשים לאיסוף והערכת נתונים זה יכולים להיות בעייתיים, במיוחד במקרה של אימות פרופילי חום RF מקולואידים NP.
מספר דיווחים הראו כי חימום ג'אול של ההשעיה יונית הרקע שהצירופים השמנים מיודע מושעים ביכול להיות המקור העיקרי לייצור חום RF ולא של הצירופים השמנים מיודע עצמם 9-12. למרות שהנייר האחרון שלנו 8 יש תוקף לאהוא משתמש באינטראקציות RF ביצירת חום מAuNPs של קטרים פחות מ -10 ננומטר, אנו שואפים לתאר את הפרוטוקולים הללו בפירוט רב יותר לאורך מאמר זה.
אנחנו גם מדגימים את הפרוטוקולים וטכניקות הדרושות כדי להעריך את היעילות של AuNPs כסוכני תרמית hyperthermic בשני במבחנה ובניסויי vivo עבור דגמי הסרטן כבד. למרות שאנו מתמקדים בעיקר בקולואידים פשוטים של AuNPs הכתיר ציטראט, ניתן ליישם את אותן הטכניקות לכלאי AuNP אחרים כגון ונוגדני מתחמי כימותרפיה מצומדות. על ידי הקפדה על עקרונות אלה בניסויים צריכים לקוות שיוכלו להעריך את הפוטנציאל עבור כל nanomaterial להיות סוכן hyperthermic תרמית מושרה RF יעיל במהירות.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מבט ניסיוני שלם מתואר באיור 1.
פרטים נוספים מתוארים בשלבי 1-3 להלן.
1. RF חימום הערכה של קולואידים NP: AuNPs כדוגמה
2. היפרתרמיה-Induced RF בסיוע Nanoparticle: במבחנה
3. היפרתרמיה-Induced RF בסיוע Nanoparticle: במחקרי vivo
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. הערכת חימום RF של קולואידים NP: AuNPs לדוגמא ירושלים.
לאחר ביצוע סעיף 1.1 - 1.2.3 מצפה לקבל פתרון מרוכז מאוד, יציב, ומטוהר של ננומטר 5 ו10 AuNPs קוטר ננומטר. מהמ"ל 500 כנרכש פתרון מניות, מצפה להשיג לפחות 4 מיליליטר של תמיסה בריכוז של 1,000 מ"ג / ל ' ההבדל בHRs בין AuNPs ופתרון חיץ מים די רקע בריכוז זה צריך להיות ~ 0.25 ° C / sec ו0.1 ° C / שניות לננומטר 5 ו10 AuNPs ננומטר, בהתאמה, כפי שמוצג באיור 2.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקולים אלה מאפשרים בניסויים על מנת לנתח את איזו המידה ננו (מקרה זה AuNPs) יכול להגדיל היפרתרמיה-Induced RF לטיפול בסרטן אופן מלא. הפרוטוקול הראשון דווקא עוסק בניתוח ייצור חום מדגימות AuNP מרוכזת מאוד ומטוהרות. אם כי קבוצות אחרות דיווחו על ייצור חום בעיקר החוצצים שAuNPs הם תלויים ולא AuNPs עצמם 9-11, מערכות RF שלהם המשמשות ריכוזים נמוכים של AuNPs עם קטרים> 10 ננומטר, כמו גם סמכויות הפעלה RF נמוכות יותר עם חשמל- עוצמות שדה <90 ק ו / מ 'שהם נמוכים מדי כדי ל...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
יש לנו שום דבר לגלות.
עבודה זו מומנה על ידי NIH (U54CA143837), מענקי NIH MD Anderson Cancer מרכז התמיכה (CA016672), קרן V (SAC), ומענק מחקר בלתי מוגבל של קרן Kanzius המחקר (SAC, אירי, הרשות הפלסטינית). אנו מודים לאש קריסטין מהמחלקה לאונקולוגיה כירורגי, MD Anderson Cancer Center, לקבלת סיוע מנהלי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| <חזק>מגיב / חומר< / חזק> | |||
| 500 מ"ל ננו-חלקיקי זהב (5 ננומטר) | טד פלה, INC | 15702-5 | |
| Amicon Ultra-4/-15 יחידות מסנן צנטריפוגלי (50 kDa) | Millipore | UFC805024/UFC910096 | (נפחים 4 מ"ל ו-15 מ"ל |
| MEM X1 Cell Culture Media | Cellgro | 10-101-CV | (הוסף חומרים מזינים נוספים לפי הצורך) |
| בקר עוברי סרום | סיגמא | F4135-500 מ"ל | |
| סרט נחושת | טד פלה | 16072 | |
| <חזק>ציוד | |||
| Kanzius RF מערכת (13.56 מגה-הרץ) | ThermMed, LLC, Inc. (אירי, פנסילבניה, ארה"ב) | ||
| מצלמת IR | FLIR SC 6000, FLIR Systems, Inc. (בוסטון, MA, ארה"ב) | צור קשר עם FLIR | |
| 1.3 מ"ל קוורץ Cuvette | ThermMed, LLC, Inc. (אירי, פנסילבניה, ארה"ב) | ||
| מחזיק מדגם טפלון עם Rotary Stage | ThermMed, LLC, Inc. (אירי, פנסילבניה, ארה"ב) | ||
| SPECTROstar קורא ננו מיקרופלייט | BGM Labtech | ||
| ספקטרומטר UV-Vis | ננו-פלואורסצנציה יישומית, יוסטון, טקסס) | NS1 NanoSpectralyzer | |
| ICP-– S | PerkinElmer | Optima 4300 DV | |
| Zetasizer | Malvern | Zen 3600 Zetasizer | |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה