Le nanogoccioline di perfluorocarburo attivate otticamente mostrano risultati promettenti nelle applicazioni di imaging al di fuori del sistema vascolare. Questo articolo dimostrerà come sintetizzare queste particelle, reticolare i fantasmi di poliacrilammide e modulare acusticamente le goccioline per migliorare il loro segnale.
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Articolo metodologico
Formulazione e modulazione acustica di nanogoccioline di perfluorocarburi vaporizzate otticamente
In questo articolo
Sommario
Abstract
Le microbolle sono l'agente di contrasto di imaging più comunemente usato negli ultrasuoni. Tuttavia, a causa delle loro dimensioni, sono limitati ai compartimenti vascolari. Queste microbolle possono essere condensate o formulate come nanogoccioline di perfluorocarburi (PFCnD) che sono abbastanza piccole da stravasare e quindi essere attivate acusticamente nel sito bersaglio. Queste nanoparticelle possono essere ulteriormente migliorate includendo un assorbitore ottico come colorante organico nel vicino infrarosso o nanoparticelle (ad esempio, nanoparticelle di solfuro di rame o nanoparticelle d'oro / nanobarre). I PFCnD etichettati otticamente possono essere vaporizzati attraverso l'irradiazione laser in un processo noto come vaporizzazione ottica delle gocce (ODV). Questo processo di attivazione consente l'uso di nuclei di perfluorocarburi ad alto punto di ebollizione, che non possono essere vaporizzati acusticamente al di sotto della soglia massima dell'indice meccanico per la diagnostica per immagini. I nuclei con un punto di ebollizione più alto producono goccioline che si ricondensano dopo la vaporizzazione, con conseguente PFCnD "lampeggiante" che producono brevemente contrasto dopo la vaporizzazione prima di condensarsi di nuovo in forma di nanogocce. Questo processo può essere ripetuto per produrre contrasto su richiesta, consentendo l'imaging senza sfondo, il multiplexing, la super-risoluzione e il miglioramento del contrasto attraverso la modulazione ottica e acustica. Questo articolo dimostrerà come sintetizzare PFCnD a guscio lipidico attivabili otticamente utilizzando la sonicazione della sonda, creare fantocci in poliacrilammide per caratterizzare le nanogoccioline e modulare acusticamente i PFCnD dopo ODV per migliorare il contrasto.
Introduzione
Le microbolle sono l'agente di contrasto ad ultrasuoni più diffuso grazie alla loro biocompatibilità e all'eccellente ecogenicità rispetto ai tessuti molli. Questo li rende strumenti preziosi per visualizzare il flusso sanguigno, la delineazione degli organi e altre applicazioni1. Tuttavia, le loro dimensioni (1-10 μm), che li rendono eccezionali per l'imaging in base alla loro frequenza di risonanza, limitano le loro applicazioni al sistema vascolare2.
Questa limitazione ha portato allo sviluppo di PFCnD, che sono nano-emulsioni composte da un tensioattivo racchiuso attorno a un nucleo di per....
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Protocollo
1. Formulazione di nanogoccioline di perfluorocarburo
- Risciacquare un matraccio a fondo tondo da 10 mL con cloroformio e lavare una siringa di vetro a tenuta di gas da 10 μL e 1 mL con cloroformio aspirando ripetutamente l'intero volume della siringa ed espellendolo per un totale di tre volte.
ATTENZIONE: Il cloroformio è volatile e può essere tossico se inalato. Tutti i lavori con questo solvente devono essere eseguiti in una cappa aspirante. - Utilizzando le siringhe, aggiungere 200 μL di DSPE-mPEG2000 (25 mg/ml), 6,3 μL di 1,2-distearoyl-sn-glicero-3-fosfocolina (DSPC, 25 mg/ml) e 1 mL di IR 1048 (1 mg/ml in cloroformio) nel matraccio a fondo r....
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Risultati
La corretta formulazione e separazione centrifuga dei PFCnD dovrebbe produrre goccioline di circa 200-300 nm di diametro (Figura 1A). Le goccioline separate in modo improprio possono mostrare piccoli picchi intorno a 1 μm. Queste soluzioni possono essere ulteriormente sonicate per rompere le goccioline più grandi. La dimensione delle goccioline aumenterà nel tempo a causa della coalescenza e/o della diffusione in un processo noto come Ostwald maturando21,22.......
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Discussione
La sonicazione della sonda è un metodo relativamente semplice e facile da imparare per fabbricare PFCnD. Ci sono alcuni passaggi in cui è necessario prestare attenzione. Quando si maneggia il cloroformio, è imperativo utilizzare una pipetta a spostamento positivo o siringhe di vetro, poiché è volatile e "perde" dalle pipette a spostamento d'aria standard. Inoltre, se si utilizza uno spostamento positivo, assicurarsi che venga utilizzata una punta appropriata poiché il cloroformio dissolverà la maggior parte delle punte d.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Il lavoro è stato sostenuto in parte dalla Breast Cancer Research Foundation con sovvenzione BCRF-20-043.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Persolfato di ammonio (APS) | VWR | 97064-592 | |
| 1,2-distearoil-sn-glicero-3-fosfocolina (DSPC) | Avanti Polar Lipids | 850365C | Lipidi, questi possono essere acquistati sospesi in cloroformio o in polvere. Per la conservazione a lungo termine, la polvere è la migliore, ma il cloroformio è più pratico. |
| 1,2-distearoil-sn-glicero-3-fosfoetanolammina-N-[metossi(polietilenglicole)-2000] (sale di ammonio) (DSPE-PEG) | Avanti Polar Lipids | 880120C | Lipidi, questi possono essere acquistati sospesi in cloroformio o in polvere. Per la conservazione a lungo termine, la polvere è la migliore, ma il cloroformio è più pratico. |
| Acrilammide : Soluzione di bisacrilammide (19:1) 40% (p/v), OmniPur® | VWR | EM-1300 | soluzione acrilammidica, concentrazione più bassa/ polvere |
| IR-1048 | Sigma | 405175 | colorante a infrarossi |
| L11-4v | Trasduttore lineare a ultrasuoni | Verasonics | |
| Microtip 1/8" | Qsonica LLC | 4418 | microtip per sonicatore |
| a sonda N, N, N′, N′ -Tetrametiletilendiammina (TEMED) | VWR | 97064-902 | Utilizzato per polimerizzare la poliacrilammide formando radicali liberi in presenza di persolfato di ammonio |
| Nova II | Ophir-Spiricon | 7Z01550 | misuratore di potenza laser |
| Perfluoroesano | Fluoromed | APF-60M | perfluorocarburo liquido |
| Soluzione salina tamponata con fosfato (PBS) Compresse | VWR | 97062-732 | Compresse utilizzate per produrre PBS |
| Q500 | Qsonica LLC | Q500-110 | Sonda sonicatore |
| Gel di silice | Sigma-Aldrich | 288500 | 2-25 μ m dimensione delle particelle |
| Tempest 30 | New wave | research-Sistema | laser pulsato |
| Vantage 128 | Verasonics-sistema | imaging a ultrasuoni per la ricerca | |
| Zetasizer Nano ZS | Malvern Instruments Ltd-Effettua | misurazioni dimensionali basate sulla diffusione dinamica della luce |
Riferimenti
- Schutt, E. G., Klein, D. H., Mattrey, R. M., Riess, J. G. Injectable microbubbles as contrast agents for diagnostic ultrasound imaging: the key role of perfluorochemicals. Angewandte Chemie International Edition. 42 (28), 3218-3235 (2003).
- Lee, H., et al.
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Ristampe e permessi
