December 13th, 2015
Apparecchiatura compatibile MRI progettato su misura basato sul laser riscaldamento è stato sviluppato per fornire riscaldamento locale di tumori sottocutanei per attivare il rilascio di agenti di liposomi termosensibili specificamente alla regione tumorale.
L'obiettivo generale di questa procedura è dimostrare il funzionamento di un apparecchio di riscaldamento basato su laser costruito su misura che può essere utilizzato per riscaldare localmente i tumori sottocutanei per la somministrazione di una formulazione liposomica attivata dal calore. Ciò si ottiene preparando prima la formulazione HTLC attraverso la formazione di film lipidici, l'estrusione di idratazione e la dialisi. Nella seconda fase, un topo donatore viene inoculato con cellule di carcinoma cervicale.
Dopo quattro o cinque settimane, il tumore viene asportato, tagliato in frammenti e impiantato individualmente in un topo ricevente. Nella fase finale, il tumore del topo ricevente viene riscaldato localmente a 42 gradi Celsius utilizzando il sistema di riscaldamento basato su laser. L'apparato di riscaldamento basato su laser è compatibile con la risonanza magnetica, che consente il monitoraggio delle variazioni di temperatura dei tessuti durante l'erogazione della luce, e un piccolo e portatile che consente un riscaldamento semplice ed efficace del tumore nella canna del piccolo animale mr.In
definitiva, il rilascio attivato dal calore dell'HTLC termosensibile può essere monitorato mediante risonanza magnetica in tempo reale. I principali vantaggi di questa tecnica rispetto al metodo esistente, come l'utilizzo di un bagno d'acqua e di un catetere riscaldante, è che la nostra tecnica fornisce un metodo conforme per erogare calore al tumore entro uno o due minuti dall'inizio del trattamento termico e consente la regolazione in tempo reale della potenza del laser riducendo al minimo le fluttuazioni di temperatura durante la procedura. Abbiamo avuto l'idea di questo metodo quando abbiamo iniziato a condurre studi in vivo con la nostra formulazione di liposomi termosensibili HTLC.
Abbiamo scoperto che i metodi esistenti non erano in grado di fornire in modo efficiente il riscaldamento locale di un tumore sottocutaneo. Le procedure di preparazione dei liposomi saranno dimostrate da myung, uno studente di dottorato del mio laboratorio Per preparare i liposomi iniziare combinando la miscela lipidica appena preparata con la miscela di farmaci lipidici appena preparata, seguita da un'idratazione di un'ora con vortice ogni 15-20 minuti mentre la miscela lipidica è idratante. Assemblare l'estrusore da 10 millilitri con due pile di filtri in policarbonato da 200 nanometri a cilindro termico dell'estrusore in un bagno d'acqua circolante impostato a 70 gradi Celsius e collegare il dispositivo a un serbatoio di azoto compresso.
Subito dopo l'idratazione, trasferire i lipidi nella camera dell'estrusore e aprire il flusso di azoto. Quindi, a una pressione di 200 PSI, estrudere i liposomi attraverso le membrane, raccogliendo i liposomi in un tubo conico da 50 millilitri posto in un bagno d'acqua a 70 gradi Celsius. Dopo aver estruso i liposomi cinque volte, smontare il dispositivo e rimontarlo con due pile di filtri in policarbonato da 100 nanometri.
Impostare la pressione a 400 PSI ed estrudere i liposomi 10 volte come appena dimostrato. La raccolta dei liposomi dall'estrusione finale in un tubo conico da 15 millilitri consente ai liposomi di raffreddarsi a temperatura ambiente, seguita dalla precipitazione del cisplatino insolubile mediante centrifugazione, quindi dializzare i liposomi durante la notte contro soluzione salina allo 0,9% in tubo di dialisi con un cutoff di 15.000 pesi molecolari in condizioni sterili. Per impiantare lo xenotrapianto di tumore cervicale, prelevare 180 cellule da una coltura confluente al 90% e contare il numero di cellule vitali di carcinoma cervicale per emo.
Il citometro quindi diluisce le cellule a una volta 10 per sei me 180 cellule per 100 microlitri. Tutto il lavoro sugli animali è stato eseguito presso lo Star Innovation Center, inoculando topi femmina mediante iniezione intramuscolare nel muscolo gastroco dell'arto posteriore utilizzando calibri, misurando le dimensioni del tumore risultanti fino a quando i tumori hanno raggiunto da nove a 12 millimetri nella loro dimensione più lunga. Quindi asportare il tumore dal topo donatore e tritarlo in frammenti di due o tre millimetri cubi
.Ora radere l'arto posteriore sinistro dell'animale ricevente e praticare un'incisione nella pelle nuda. Inserire un pezzo del tumore del donatore per via sottocutanea attraverso l'incisione e utilizzare una o due clip per ferite per chiudere la pelle da tre a cinque giorni dopo l'impianto. Rimuovere le clip e lasciare che il tumore cresca per due o tre settimane per eseguire il trattamento termico.
Innanzitutto, collegare un'estremità di una fibra laser al dispositivo laser e l'altra estremità all'illuminatore. Successivamente, inserire un catetere per iniezione calibro 27 nella vena caudale laterale di un topo ricevente anestetizzato, seguito dall'inserimento di un catetere calibro 22 al centro del tumore. Quindi posizionare una sonda di temperatura a fibre ottiche nel catetere cavo per monitorare eventuali variazioni di temperatura e coprire l'intero tumore con l'illuminatore. Finale.
Impostare la potenza da 0,8 a un watt, quindi accendere il laser e attendere che la temperatura aumenti manualmente regolando la potenza del laser durante il trattamento tra 0,1 e 0,8 watt per mantenere la temperatura del tumore a 42 gradi Celsius come illustrato in questa immagine di una sezione trasversale attraverso un tumore trattato termicamente, Supponendo una potenza totale di un watt, il tasso di fluenza massimo in qualsiasi punto del tumore è di 70 milliwatt per centimetro quadrato con il tasso di fluenza nel tumore alla profondità della pelle, che misura il 50% del tasso di fluenza massimo come confermato dallo spostamento della frequenza di risonanza protonica al riscaldamento della termometria a risonanza magnetica. L'utilizzo della configurazione di riscaldamento basata su laser genera una mappa di distribuzione della temperatura relativamente uniforme mostrata nell'immagine che tiene traccia della variazione di temperatura relativa rispetto a una misurazione di base assoluta acquisita prima del riscaldamento da parte della sorgente puntiforme. Il tumore riscaldato mostra il più alto aumento del segnale relativo rispetto al muscolo di turt non riscaldato dopo la somministrazione di gad HTLC come determinato dall'analisi del segnale di risonanza magnetica, mantenendo il segnale fino alla fine del periodo di riscaldamento Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere messa a punto in meno di 15 minuti se eseguita correttamente, fornendo uno strumento prezioso per la valutazione preclinica delle formulazioni liposomiali termosensibili.
Non dimenticare che lavorare con un laser di classe quattro può essere estremamente pericoloso e che durante l'esecuzione di questa procedura è necessario prendere sempre precauzioni come indossare occhiali di sicurezza.
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Questo studio dimostra un apparato di riscaldamento basato su laser, costruito su misura e compatibile con la risonanza magnetica, progettato per il riscaldamento locale di tumori sottocutanei. L'apparato attiva il rilascio di agenti da liposomi termosensitivi specificamente nel sito del tumore.
This work addresses a key limitation in liposomal drug delivery: insufficient triggered release at the tumor site, which limits bioavailability and therapeutic efficacy. By integrating a custom laser-based heating system with MR thermometry and thermosensitive liposomes, the study enables precise, localized activation of drug release in preclinical models. This approach supports mechanistic de-risking of thermosensitive liposome platforms by validating spatiotemporal control over payload delivery, a critical factor for translational confidence in oncology pipelines.
The method fits within the early discovery to preclinical continuum, enabling hypothesis-driven evaluation of thermosensitive liposome systems prior to lead optimization.