מיקרו-גיבלים מגנטיים, אקוסטיים ואופטיים-משולשים-רספונסיביים לטיפול בסרטן משולב של פוטוטותרמיה

מוצג כאן פרוטוקול לייצור מיקרו-פגזים עם ננו-חלקיקים (NSMs) המופגזים בתחמוצת ברזל באמצעות הרכבה עצמית, סינרגיה של תגובה מגנטית, אקוסטית ואופטית בפלטפורמה ננו-תרפיוטית אחת לטיפול בהיפרתרמיה מגנטית ובשילוב פוטותרמי לסרטן.

פרוטוקול זה טומן בחובו הבטחה גדולה לשיפור האספקה הפוסט-ננו-רפואית והיעילות האנטי-סרטנית של ננו-חלקיקים בטיפול בסרטן. טכניקה זו מסנכרנת היענות מגנטית, אקוסטית ואופטית לפלטפורמה אחת לשליטה ואספקה ממוקדת של ננו-רפואה, ומאפשרת שילוב של טיפול פוטותרמי והיפרתרמיה מגנטית. מי שתדגים את ההליך תהיה סיו וואנג, מיקרו-בועות מגנטיות, אקוסטיות ואופטיות-משולשות לטיפול בסרטן היפרתרמיה מגנטית ושילוב פוטותרמי מהמעבדה שלי.

להיווצרות מיקרו-בועות בקליפה של ננו-חלקיקים, יש לפזר באופן אחיד ננו-חלקיקי תחמוצת ברזל מגנטית במים נטולי יונים כדי ליצור תמיסת מלאי של 10 מיליגרם למיליליטר ולטעון את תמיסת הננו-חלקיקים למכונת ניקוי אולטרסאונד למשך 20 דקות. בתום הסוניקציה מוסיפים 150 מיקרוליטר מים נטולי יונים, 150 מיקרוליטר של 10 מילי-מולרי נתרן דודציל סולפט, ו-400 מיקרוליטר של תמיסת ננו-חלקיקי תחמוצת ברזל סוניקציה בצינור צנטריפוגה של 1.5 מיליליטר. לאחר מכן, קבעו הומוגנייזר עם פיגום באמבט קרח והניחו את תמיסת הננו-חלקיקים באמבט הקרח.

טבלו את בדיקת ההומוגנייזר בתמיסת הננו-חלקיקים והומוגניזציה של המתלה למשך שלוש דקות ב-20,000 סיבובים לדקה. בתום ההומוגניזציה, אפשר לתמיסה להתייצב במשך 12 שעות בטמפרטורת החדר לפני הכנסת הצינור למחזיק מגנטי כדי לספוג את המיקרו-בועות המעטפת של ננו-חלקיקים לדופן הצינור. החלף את הסופרנטנט במיליליטר אחד של מים טריים נטולי יונים שלוש פעמים כדי לשטוף את המיקרו-בועות הקונכיות של ננו-חלקיקים.

לאחר הכביסה האחרונה, יש לנער מעט את הצינור ולהעביר 10 מיקרוליטר של המיקרו-בועות הקליפות של הננו-חלקיקים על מגלשת זכוכית נקייה. השתמש במיקרוסקופ פלואורסצנטי ובהגדלה של פי 20 כדי לדמות את המיקרו-בועות המעטפות של ננו-חלקיקים. לאחר ההדמיה, פתח את התמונה בתוכנת המיקרוסקופ והשתמש בסרגל כדי להגדיר קו אדום באורך זהה לסרגל.

לחץ על קבע וקנה מידה כדי להזין את אורך הסרגל ולצייר קווים באותם אורכים בקטרים של לפחות 200 מיקרו-בועות בודדות. לאחר מכן לחץ על דוח והצג דוח. כדי למדוד את התגובה האקוסטית של המיקרו-בועות, יש לדלל 200 מיקרוליטר של מיקרו-בועות מקולפות ננו-חלקיקים ב-800 מיקרוליטר של מים נטולי יונים בצינור של 1.5 מיליליטר ולחבר את מחולל הפונקציות, המגבר, התאמת העכבה ומתמר המיקוד הביתי.

הנח את המתמר במרכז החלק התחתון של כיור הקוביה המלאכותי וחבר את ההידרופון עם אוסצילוסקופ כדי לפקח על עוצמת האולטרסאונד הפלט. הוסף מספיק מים נטולי יונים כדי להטביע את המתמר ולהתאים את מחולל הפונקציות למצב הטאטא. כוונן את טווח התדרים בין 10 ל -900 קילו-הרץ והגדר את המשרעת ל -20 שיא מתח לשיא.

השתמש במגבר כדי לכוונן את עוצמת האולטרסאונד ל-0.1% ואת משך המחזור לארבע שניות במרווח זמן של שנייה אחת. הנח את צינור הננו-חלקיקים לתוך הפיגום בחלק העליון של מתמר המיקוד הביתי והצמד את המגנט לתחתית הצינור. הפעל את מחולל הפונקציות ואת המגבר כוח.

לאחר חמישה מחזורי אולטרסאונד של 25 שניות, כבה את מחולל הפונקציות והסר את המגנט. לאחר מכן החלף את תמיסת הננו-חלקיקים במיליליטר אחד של מים נטולי יונים וחזור על האולטרסאונד והטיפול. כדי להגדיר את הלייזר לטיפול אופטי במיקרו-בועות, הפעל תחילה את ספק הכוח של הלייזר.

לאחר מספר דקות, קבע דיודת לייזר 808 ננומטר מצומדת סיבים על מעמד רטרט והשתמש בסיב אופטי כדי לכוון את קרן הלייזר לשלב הדגימה. השתמש בעדשה קמורה כדי להתמקד בדגימהtagה כדי להשיג נקודת אור בקוטר שישה מילימטר ולמדוד את תפוקת הכוח עם מד כוח הלייזר. לאחר מכן כוונן את ההספק לוואט אחד לסנטימטר מרובע.

כדי לבצע מדידה פוטותרמית, הכינו נפחי מיליליטר אחד של ריכוזים שונים של ננו-חלקיקי תחמוצת הברזל בצינורות צנטריפוגה בודדים של 1.5 מיליליטר והניחו את הצינור הראשון באזור הממוקד של קרן הלייזר. רשום את טמפרטורת הבסיס של הדגימה והפעל את מצלמת ההדמיה התרמית של הלייזר והאינפרא אדום. הקרין את הדגימה ברציפות במשך 10 דקות תוך רישום הטמפרטורה בזמן אמת.

לאחר מכן כבה את הלייזר והמצלמה והמתן עד שטמפרטורת האזור תחזור לקו הבסיס לפני מדידת ריכוזי הדגימה האחרים באותו אופן. למדידת היפרתרמיה מגנטית בתמיסה מימית, הכינו דילולים שונים של ננו-חלקיקי תחמוצת ברזל כפי שהודגם והניחו דילול אחד במרכז סליל נחושת אינדוקציה מגנטית במים. הפעל את השדה המגנטי המתחלף ואת מצלמת ההדמיה התרמית האינפרא אדום וגרם לדגימה ברציפות למשך 10 דקות תוך תיעוד הטמפרטורה בזמן אמת.

בסיום הטיפול יש לכבות את השדה המגנטי המתחלף ואת המצלמה. כאשר הטמפרטורה של סליל הנחושת חזרה לקו הבסיס, מדוד את הדגימה הבאה. מיקרו-בועות בקליפה של ננו-חלקיקים מדגימות בדרך כלל צורה כדורית בקוטר ממוצע של כ-5.41 מיקרומטר.

למרות שהמיקרו-בועות נשארות שלמות עד שנה, ניתן להשיג שחרור הדרגתי של ברזל על ידי הגדלת מספר מחזורי האולטרסאונד. מדידה פוטותרמית בתיווך ננו-חלקיקי תחמוצת ברזל בתמיסה מימית מגלה עלייה מהירה בטמפרטורת ננו-חלקיקי תחמוצת ברזל לאורך זמן עם עלייה של 30 מעלות צלזיוס בטמפרטורה שהושגה לאחר 10 דקות של חשיפה לאור לייזר אינפרא אדום קרוב בריכוז ברזל של חמישה מיליגרם למיליליטר. בהשוואה לקבוצת הביקורת, לא נצפו הבדלים במורפולוגיה או במספר התאים החיים כאשר קווי תאי סרטן השד מודגרים בריכוז גבוה של ברזל, מה שמרמז על זמינות ביולוגית טובה של ננו-חלקיקי תחמוצת הברזל.

עם ההקרנה, תאי הסרטן שטופלו בננו-חלקיקים הפכו מעוגלים בצורתם והפגינו ירידה בכדאיות המעידה על אפופטוזיס. חמש דקות לאחר ההקרנה, הטמפרטורה של אזורי הזרקת הג'לטין עולה במהירות בכ-20 מעלות צלזיוס. כאשר נחשפים לטיפול בשדה מגנטי לסירוגין, הדמיה תרמית של ריכוזים שונים של ננו-חלקיקי תחמוצת ברזל חושפת תגובת שדה מגנטי לסירוגין האופיינית למיקרו-בועות מקולפות של ננו-חלקיקים.

יתר על כן, הדמיה סיטונאית של עכברים שנחשפו לטיפול בשדה מגנטי לסירוגין חושפת שינויי טמפרטורה מהירים משמעותיים באזור העניין. במהלך תסיסה של תמיסת ננו-חלקיקים, ודא שבדיקת ההומוגנייזר נשארת שקועה לחלוטין בתוך התמיסה. פרוטוקול זה יכול גם להשיג ולשפר את החדירה לרקמות הגידול כדי להתמודד עם האתגרים של מתן ננו-רפואה בטיפול בסרטן.