אנו מראים את ההכנה ומתייחסים להיתכנות של כלי רכב סלולריים המכילים ננו-מוטות זהב להדמיה פוטו-אקוסטית של סרטן.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
אנו מראים את ההכנה ומתייחסים להיתכנות של כלי רכב סלולריים המכילים ננו-מוטות זהב להדמיה פוטו-אקוסטית של סרטן.
nanorods זהב הם אטרקטיבי עבור מגוון של יישומים ביו, כגון אבלציה photothermal ואת הדמית photoacoustic של סרטן, הודות ספיג האופטי האינטנסיבית שלהם בחלון האינפרה-אדום קרוב, cytotoxicity הנמוך ופוטנציאל הביתה לתוך גידולים. עם זאת, ומסירתם גידולים עדיין בעיה. גישה חדשנית מורכבת של הניצול של הכמיהות של מקרופאגים גידולים הקשורים שעשויות להיות עמוסות nanorods זהב במבחנה. כאן, אנו מתארים את ההכנה ובדיקת photoacoustic של כלי רכב הסלולר המכילים nanorods זהב. nanorods זהב PEGylated הם שונים עם תרכובות אמוניום רבעונים, על מנת להשיג פרופיל קטיוני. במגע עם מקרופאגים בעכברים בצלחות פטרי רגילים, חלקיקים אלה נמצאים לעבור ספיגת מסיבית לתוך שלפוחית endocytic. ואז התאים האלה מוטבעים הידרוג biopolymeric, אשר משמשים כדי לוודא את יציבות מרת photoacousticשל החלקיקים נשמר הכליל לתוך כלי רכב הסלולר. אנו בטוחים כי התוצאות הללו עשויות לספק השראה חדשה לפיתוח אסטרטגיות רומן כדי לספק חלקיקי plasmonic לגידולים.
במהלך העשור האחרון, חלקיקים plasmonic שונים כגון nanorods זהב, nanoshells ו nanocages, קיבלו תשומת לב רבה עבור יישומים באופטיקה ביו 1, 2, 3, 4. המנוגדים nanospheres זהב רגיל, חלקיקים החדשים אלה מהדהדים האינפרה האדום הקרוב (NIR) חלון המספק לחדירה אופטית עמוקה דרך הגוף והניגודיות הגבוהה ביותר האופטית לגבי מרכיבי אנדוגני 1. תכונה זו עוררה עניין עבור יישומים חדשניים, כגון הדמיה photoacoustic (PA) ואת אבלציה photothermal של סרטן. עם זאת, כמה בעיות לרסן את החדירה הקלינית של חלקיקים אלה. לדוגמא, ההפעלה האופטית שלהם נוטה לגרום להתחממות היתר שלהם לשנות צורות הפעילות שלהן כלפי פרופילים כדוריים יותר, אשר נוהג photoinstability 5, 6, 7, 8 sup>, 9. סוגיה נוספת ששולטת הדיון המדעי היא המשלוח המערכתי שלהם לתוך גידולים. בפרט, nanorods הזהב לשלב גדל כי הם אידיאליים כדי למלא גידולים ההציג חדיר ושימור משופר וקלות נטייה עם בדיקות ספציפיות של סמנים ממאירים. לכן, בעריכתם עבור הזרקה ישירה לתוך זרם הדם נתפסת ערכה ריאלית 10, 11, 12, 13. עם זאת, המסלול הזה נותר בעייתי, עם רוב של החלקיקים ייפלו בשבי על ידי מערכת תָא בַּלעָן mononuclear 10, 11, 12. בנוסף, דאגה נוספת היא היציבות האופטית ביוכימיים של החלקיקים לאחר במחזור דרך הגוף 14. כאשר חלקיקים לאבד יציבות קולואידים שלהם המצרפי, תכונות plasmonic שלהם ואת הדינמיקה העברת חום עלולים לסבול צימוד plasmonic 15, 16, 17 ו צולב התחממות יתר 18.
לאחרונה, את הרעיון לנצל את הכמיהות של מקרופאגים גידולים הקשורים התפתח 19 חלופה חכמה, 20, 21. תאים אלה להחזיק יכולת מולדת לזהות לפעפע גידולים עם סגוליות גבוהות. לכן, נקודת מבט אחד יכול להיות לבודד תאים אלה מחולה, לטעון אותם עם nanorods זהב במבחנה ואז מזריקים אותם בחזרה לתוך המטופל, מתוך כוונה להשתמש בהם ככלי רכב הסלולר אחראי על משלוח. יתרון נוסף יהיה להשיג שליטה רבה יותר על היציבות האופטית ביוכימיים של החלקיקים, כי הממשק הביולוגי שלהם יהיה בנוי במבחנה. ובכל זאת, ההופעות של רכבים הסלולר אלה כסוכנים בניגוד אופטיים צריכים ניתוח ביקורתי.
בעבודה זו, אנו מתארים את ההכנה ונושאים קריטיים של Cellulכלי רכב ar המכיל nanorods זהב עבור הדמיה של סרטן הרשות. Nanorods זהב PEGylated הם שונה עם תרכובות אמוניום רבעוני 22, על מנת להשיג פרופיל קטיוני כי צפוי לקדם את האינטראקציה שלהם עם ממברנות plasmatic 23, 24. חלקיקים אלו עוברים ספיגים יעילים נוקבים מרוב סוגי הסלולר, בתקווה בלי להתערב הרבה עם התפקודים הביולוגיים שלהם. מקרופאגים Murine עמוסים עד כמה שרק 200, 000 nanorods זהב קטיוני לכל תא, אשר הופכים ותחומה בין שלפוחית endocytic חזק. תצורה זו צריכה להתעורר דאגה, בגלל האיום של צימוד plasmonic ו-התחממות יתר צלב בתוך שלפוחית אלה. לכן, מקרופאגים מוטבעים הידרוג biopolymeric המחקים רקמות ביולוגיות, על מנת לוודא כי מרבית יציבות גיור PA של החלקיקים נשמרים בהעברה ממדיום הצמיחה אל שלפוחית endocytic. אפקקריטריונים למדידת e הם הסתדרו על מנת למדוד את היציבות של מרת רשות בתנאים של ריבית מיידית הדמית רשות. סף חיטוב מוגדר בתחילת מאוד של חוסר יציבות אופטי לאחר הרכבת של 50 פעימות לייזר עם שיעור החזרה טיפוסי של 10 הרץ.
אנו בטוחים כי תוצאות אלו עשויות לספק תנופה לפיתוח אסטרטגיות רומן כדי לספק חלקיקי plasmonic לגידולים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הערה: כל ריכוזי nanorods זהב מבוטאים במונחים של molarities Au הנומינלי. לשם השוואה עם יצירות אחרות, לב 1 M Au בערך מקביל ל -20 מיקרומטר nanorods זהב, במקרה שלנו.
1. הכנת קטיוני זהב Nanorods
הערה: השיטה מתחילה עם הסינתזה של ברומיד cetrimonium (CTAB) nanorods זהב -capped ידי הפחתתם autocatalytic של HAuCl 4 עם חומצה אסקורבית, על פי הפרוטוקול שהנהיג Nikoobakht ואח 25 והותאם על פי Ratto ואח 26... ואז nanorods זהב אלה שונו על מנת לקבל יותר התאמה ביולוגית וזיקה ממברנות plasmatic, על ידי שילוב של פוליאתילן גליקול קווצות 10, 11, 27, 28 ו תרכובות אמוניום רבעוני 22.
2. טוען של Murine המקרופאגים עם Nanorods זהב
3. Embedment של המקרופאגים לתוך סרטי Chitosan
הערה: את התכונות המוזרות של chitosan 26, 27, 28, 29 מנוצלים להפקת רוחות רפאים ביומימטי המכיל מקרופאגים מוכתמים nanorods זהב קטיוני. עם כל הכבוד הידרוג'ל אחרים כגון agarose, chitosan מאפשר סרטים חזקים הרבה יותר רזה, שהוא קריטי עבור הרשות מיקרוסקופיה 6. הייצור של רוחות רפאים אלה מתבצע על פי פרוטוקולים קודמים 29, 30, 31 עם כמה שינויים כקבועים שמקיף 30.
4. מבחן של היציבות של מרת photoacoustic
הערה: יציבות גיור הרשות נחקרה באמצעות ניסויי רשות עם התקנת תוצרת הבית מתוארת נ"צ 6.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הנה, את ההיתכנות של כלי רכב הסלולר המכילים nanorods זהב עבור ההדמיה של סרטן הרשות מוצגת יחד עם תוצאות טיפוסיות של הפרוטוקול.
תמונות TEM באיור 1 להראות את המראה הרגיל של החלקיקים לאחר שלב 1 והרכבים הסלולריים שלהם לאחר שלב 2. ההכנה של החלקיקים של תאי הדמית TEM מתוארת במקומות אחרים 17. nanorods זהב קטיוני לעבור הצטברות מסיב...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הרעיון למקד מקרופאגים גידולים הקשורים מתגלה כמושג רב עוצמה כדי להילחם בסרטן 34, 35, 36. כאן, במקום הרס שלהם, תאים אלה מגויסים כרכב הסלולר להביא nanorods זהב לתוך הגידול, על ידי ניצול של כמיהות שלהם. תפיסה זו מחייבת תכנון מתחשב של החלקיקים, השתלבותם התאים והאפיון שלהם. מצאנו כי בצילום של מקרופאגים בעכברים עמוסים nanorods זהב קטיוני אינו סובל מן ההסגר של חלקיקים בתוך שלפוחית endocytic, מה שמרמז כי צימוד plasmonic שלהם חוצה התח...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
החוקרים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.
עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי Regione טוסקנה ואת הקהילה האירופית בתוך מסגרת של BUBBLE Eranet + פרוייקטים lus ו- BI-TRE.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Hexadecyltrimethylammonium bromide | Sigma-Aldrich | H6269 | לסינתזה של ננו-מוטות זהב |
| זהב (III) כלוריד טריהידראט | Sigma-Aldrich | 520918 | לסינתזה של ננו-מוטות זהב |
| כסף חנקתי | Sigma-Aldrich | S6506 | לסינתזה של ננו-מוטות זהב |
| חומצה L-אסקורבית | Sigma-Aldrich | A5960 | לסינתזה של ננו-מוטות זהב |
| נתרן בורוהידריד | סיגמא-אולדריץ' | לסינתזה של ננו-זרעי זהב | |
| MeO-PEG-SH | איריס ביוטק | PEG1171 | לננו-מוטות זהב PEGylate. משקל מולקולרי כ-5,000 Da. |
| חומצה אצטית | Sigma-Aldrich | 320099 | ל-PEGylate ננו-מוטות זהב ולהמיס צ'יטוזן |
| נתרן אצטט | Sigma-Aldrich | S8750 | ל-PEGylate ננו-מוטות זהב |
| (11-Mercaptoundecyl)-N,N,N-trimethylammonium bromide | Sigma-Aldrich | 733305 | לשינוי ננו-מוטות זהב עם תרכובות אמוניום רבעוניות |
| דימתיל סולפוקסיד | Sigma-Aldrich | 276855 | להסיס (11-mercaptoundecyl)-N,N,N-trimethylammonium bromide |
| פוליסורבט 20 | סיגמא-אולדריץ' | P2287 | לצנטריפוגה PEGylated זהב ננו-מוטות |
| PBS | Lonza | BE17-516F | לתליית ננו-מוטות זהב לפני הדגירה עם תאים ולטיפול בכדורי תאים |
| J774a.1 | ATCC | TIB-67 | קו תאי עכברים מונוציטים/מקרופאגים |
| DMEM | Lonza | BE12-707F | מדיום תרבית תאים |
| FBS | Lonza | DE14-801F | יש להוסיף למדיום תרבית תאים |
| L-גלוטמין | Lonza | BE17-605E | יש להוסיף למדיום תרבית תאים |
| פניצילין/סטרפטומיצין | Lonza | DE17-602E | יש להוסיף למדיום תרבית תאים |
| צלחת פטרי | NEST | 705001 | תרבית תאים מגרד |
| תאים | צלחת EuroClone | ES7018 | לניתוק תאים |
| פורמלדהיד | פלוקה | 47630 | כדי לתקן תאים |
| צ'יטוזן, משקל מולקולרי נמוך | סיגמא-אולדריץ' | 448869 | 75-85% דה-אצטיל. משקל מולקולרי כ-120,000 Da. |
| נתרן הידרוקסיד | סיגמא-אולדריץ' | 306576 | כדי להמיס צ'יטוזן וליצור את לוחות תרבית תאי הפוליסטירן ההידרוג'ל |
| NEST | 702011 | משמש כתבניות לייצור הידרוג'ל צ'יטוזן | |
| מתנד פרמטרי אופטי נשאב על ידי ההרמוניה השלישית של רצף לייזר Nd:YAG Q-switched | , סנטה קלרה, ארה"ב | Surelite OPO בתוספת | מקור עירור אופטי לבדיקות פוטואקוסטיות |
| גלאי פירואלקטרי | Gentec, קוויבק, קנדה | QE8SP | לניטור שטף אופטי לבדיקות פוטו-אקוסטיות |
| הידרופון מחט מוגבר מראש | דיוק אקוסטי, דורסט, בריטניה | דגם עם קוטר חיישן 1 מ"מ וטווח תדרים של 1-20 מגה-הרץ | למדידת אותות פוטו-אקוסטיים |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.