위상 시프트 nanoemulsions (PSNE)는 지역화 된 난방을 개선하고 종양의 열 절제를 개선하기 위해 높은 강도 집중 초음파를 사용하여 기화 할 수 있습니다. 이 보고서에서는 좁은 크기 분포와 안정 PSNE의 준비가 설명되어 있습니다. 또한, 초음파로 인한 박리에 기화의 PSNE의 영향은 조직 - 모방의 유령에서 증명된다.
방법 논문
음향 액적 기화 및 버블이 강화 된 초음파로 인한 박리에 대한 좁은 크기 분포와 위상 - 교대 Nanoemulsions의 합성
이 논문에서
요약
초록
높은 강도 집중 초음파 (HIFU)는 열 종양 어블 레이션하기 위해 임상 적으로 사용됩니다. 현지화 난방을 개선하고 종양의 열 절제를 개선하려면 지질 코팅 perfluorocarbon의 방울은 HIFU에 의해 기화 할 수있는 개발되었습니다. 많은 종양의 vasculature는 인해 빠른 성장을 비정상적으로 새는 있으며, 나노 입자는 fenestrations을 관통하고 수동적으로 종양 내에 축적 할 수 있습니다. 따라서 방울의 크기를 조절하는 종양에서 더 축적 될 수 있습니다. 이 보고서에서는 좁은 크기 분포와 위상 편이 nanoemulsion (PSNE)에서 안정 방울의 준비가 설명되어 있습니다. PSNE는 액체 perfluorocarbon의 존재에 지질 솔루션을 sonicating에 의해 합성되었다. 좁은 크기 분포는 100 또는 200 nm의 기공 크기의 필터를 사용하여 PSNE을 여러 번 압출하여 얻은 것입니다. 크기 분포는 동적 광 산란을 사용하여 7 일 동안 측정되었습니다. PolyacPSNE을 포함 rylamide의 hydrogels은 체외 실험에서 준비되었다. hydrogels의 PSNE 방울은 초음파와 지역화 난방 개선 결과 거품과 기화되었습니다. 기화 PSNE 더 빠른 난방이 가능하며 열 절제에 필요한 초음파 강도를 줄일 수 있습니다. 따라서, PSNE는 잠재적으로 HIFU로 인한 열 절제 트리트먼트 치료 결과를 개선, 종양의 열 절제를 강화 할 예정이다.
프로토콜
1. 단계 - 교대 Nanoemulsion의 준비 (PSNE)
- 11 MG DPPC와 클로로포름의 1.68 MG DSPE-PEG2000를 해산
- 유리 둥근 바닥 플라스크에 드라이 지질 필름을 형성하기 위해 유기 용매를 증발
- 밤 지질 필름을 Dessicate
- 인산 버퍼 생리 (PBS)의 5.5 ML과 지질 필름을 Rehydrate
- 45 ° C의 물을 욕조에 열 솔루션은 지질이 영화는 정기적으로 vortexing, 해체 할 때까지
- 7 ML의 유리 병에 지질 솔루션을 전송
- 20 % 진폭에서 2 분에 대한 지질 솔루션을 Sonicate
- 2.5 ML의 두 병에 솔루션을 나눈다 각 (나머지 0.5 ML를 삭제)
- 각 유리 병에 2.5 ML PBS를 추가합니다
- 0 ° C 얼음물에 각 병을 놓고
- 각 유리 병의 50 μl DDFP을 추가
- 25 % 진폭, 펄스 모드 (50 초에서 10 초), 시간에 60 초 총 : 다음 설정을 사용하여 얼음물에서 각 병을 Sonicate
- TR20 ML의 섬광 병에 ansfer PSNE 솔루션
- 10 ML 최종 볼륨의 결과로, 각 유리 병에 5 ML PBS를 추가합니다
- 제조업체에서 제공 압출기 다음과 같은 지시를 조립
- 탈 이온수 각 부분을 씻어
- 필터 지원 기지의 중심에 스테인레스 스틸 지원 디스크를 놓으십시오
- 스테인레스 스틸 지원 디스크 상단에있는 스테인리스 스틸 메쉬를 배치
- 핀셋 사용하여 스테인레스 스틸 메쉬에 압출기 배출 디스크 막 (반짝이는 사이드까지)를 배치
- 핀셋 사용하여 배수 디스크 막에 압출기 필터 (반짝이는 사이드까지)를 배치
- 조심스럽게 필터의 작은 O-링을 배치하고 지원 기지 위의 thermobarrel와 압출기의 상단에 배치
- 부분적으로 첫번째 각 날개 너트를 조여 다음, 완전히 번갈아 방식으로 손으로 날개 너트를 조여
- 에 압출기를 연결질소 가스 라인
- 상단 샘플 포트에 압출기, 피펫 10 ML 탈 이온수를 프라임하려면 시작을 한도 및 배기 밸브를 조여
- 천천히 멤브레인을 통해 샘플을 강제로 압력을 높이기 위해 질소 가스 라인을 열고 출구 튜브에서 샘플을 수집
- 사용 후, 반대 순서로 분해 탈 이온수와 압출기 부품을 헹구고, 멤브레인 필터와 멤브레인 배수 디스크를 삭제
- 200 nm의 필터를 통해 10 배를 압출의 100 나노 미터 방울 만, 사전 조건 PSNE
- 필터 100 나노 미터 또는 200 nm의를 통해 돌출 PSNE은 16 배 좁은 크기 분포를 얻을 수
2. PSNE를 포함 Polyacrylamide의 히드로 겔의 작성
- 5 ML 탈 이온수에 1.2 g BSA 가루를 diluting하여 24% BSA 솔루션을 준비
- 한 ML deionized wate에 희석 0.1 g APS 분말로 10 %의 APS 솔루션을 준비연구
- 다음과 같은 순서로, 2.1 ML의 아크릴 아미드 솔루션, 1.2 ML 트리스 버퍼, 0.1 ML 10 % APS, 4.5 ML 24% BSA 솔루션, 플라스틱 챔버에 3.6 ML 탈 이온수를 섞어
- 40 열 ° 1 시간에 진공 C 및 장소
- PSNE 480 μl를 추가하고 철저하게 부드럽게 플라스틱 챔버를 회전하여 섞는다.
- 12 μl TEMED를 추가하고 2 시간에 12 ° C 물 목욕에있는 챔버를 배치
3. 대표 결과
조직 - 모방의 히드로 겔 유령과 초음파 실험에 대한 설정의 개략도는 그림 1에 표시됩니다. 이 프로토콜은 적어도 일주일 솔루션 안정 좁은 크기 분포와 지질 코팅 perfluorocarbon의 방울에 결과를 표시합니다. 동적 광 분산 (90Plus 입자 크기 분석기, 브룩 헤이븐 계기, Holtsville, NY)로 측정 크기 분포는 PSNE는 압출 100와 200를 사용하기 위해 그림 2에 표시됩니다나노 필터. 동적 광 산란을 사용하여 측정 시간의 경과에 PSNE 유효 직경은, PSNE 적어도 일주일 안정적임을 입증 표 1에 표시됩니다. polyacrylamide의 히드로 겔의 기화 전후 PSNE의 B-모드 이미지는 그림 3에 표시됩니다. 또한, 병변은 알부민과 PSNE는 그림 4에 표시됩니다를 포함하는 polyacrylamide의 히드로 겔에 HIFU로 인한 난방의 15 초에 의해 형성. 병변의 비대칭 모양 초음파 경로에 거품 구름의 존재로 인해 발생 prefocal 난방의 결과입니다. 이 전송 음향 전력을 줄임으로써 최소화 할 수 prefocal 난방 시설, 거품의 분산으로 인한 병변 형성에 유의하는 것이 중요합니다.
그림 1. 조직 - 밈과 초음파 실험에 대한 실험 설정의 개략도hydrogels을 icking.
그림 2. 크기 100 나노 미터 또는 200 nm의 필터를 통해 압출 PSNE의 배포는 동적 광 분산을 사용하여 측정. 종좌표 축의 단위는 샘플의 총 분산 된 광 강도에 비해 특정 크기의 입자의 분산 된 빛의 강도에 따라 결정됩니다.
그림 3. B-모드 이미지 polyacrylamide의 히드로 겔의 PSNE 기화 (A) 이전 및 (b) 후. 화살표가 거품 구름이 PSNE 기화에 의해 형성 된 초점 영역을 나타냅니다.
polyacr의 그림 4. 이미지알부민과 PSNE 포함 ylamide의 히드로 겔는 (a) HIFU로 기화와 sonication 전에하고, (b) 후 초음파 유도 가열의 결과로 병변 형성을 보여줍니다. 초음파 중심 주파수 3.3 MHz의했다. 초음파 신호가 초기 30주기로 구성, 6.4 W 펄스가 PSNE을 날려 버리기 위해, 즉시 W.은 0.77에서 지속적인 초음파의 15 초 다음
| 압출 후 일 | 200 nm의 필터 압출 | 100 nm의 필터 압출 | ||
| 디아 의미합니다. (NM) | 표준. 개발자. (NM) | 디아 의미합니다. (NM) | 표준. 개발자. (NM) | |
| 1 | 182.9 | 4.9 | 118.0 | 0.9 |
| 7 | 177.7 | 2.5 | 124.8 | 3.1 |
표 1. 100 nm의 200 nm의 필터를 사용 압출 차례로 7 일의 직경과 PSNE의 표준 편차를 의미합니다.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
토론
높은 강도 집중 초음파 (HIFU)이 열 종양 어블 레이션하기 위해 임상 적으로 사용됩니다. 1 지역화 난방을 개선하고 종양의 열 절제를 개선하려면 지질 코팅 perfluorocarbon의 방울은 HIFU에 의해 기화 할 수있는 개발되었습니다. 많은 종양의 vasculature는 인해 빠른 성장을 비정상적으로 새는 것입니다. 따라서 2 나노 입자는 fenestrations을 관통하고 수동적으로 종양 내에 축적 할 수 있으며, 향상된 투자율 및 유지 (EPR) 효과로 알려진 과정입니다. 3이 표시되었습니다 그 70와 200 나노 미터 사이의 나노 입자는 종양에서 가장 효율적으로 축적.이 보고서에 설명 된 4 절차는 좁은 크기 분포와 지질 코팅 perfluorocarbon 방울의 안정적인 위상 편이 nanoemulsion (PSNE)를 생산하고 있습니다. 과거에는 polydisperse 크기 PSNE의 분포하지만, 최근의 연구를 사용하여 대부분의 연구는...
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
공개 사항
관심 없음 충돌이 선언 없습니다.
감사의 글
이 작품은 BU / CIMIT 응용 의료 공학 Predoctoral 휄로 십, 공학 참여 연구 개시 기금 (BRIGE)를 확대 국립 과학 재단 (National Science Foundation), 그리고 국립 보건원 (R21EB0094930)에 의해 지원되었다.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 일반 이름 | 제조업 자 | 고양이. 수 | 전체 이름 / 설명 |
| DPPC | 벤티의 지질, 설화 석고, AL, 미국 | 850355P | 1,2 - dipalmitoyl-SN-glycero-3-phosphocholine |
| DSPE-PEG2000 | 벤티의 지질, 설화 석고, AL, 미국 | 880120P | 1,2 - distearoyl-SN-glycero-3-phosphoethanolamine-N-[메 톡시 (폴리에틸렌 글리콜) -2000] (암모니아 염) |
| DDFP | Fluoromed, 라운드 록, TX, USA | CAS : 138495-42-8 | Dodecafluoropentane (C 5 F 12) |
| PBS | 시그마 - 알드리치, 세인트 루이스, MO, USA | P2194 | 생리 인산 버퍼 |
| 클로로포름 | 시그마 - 알드리치, 세인트. 루이, MO, USA | 372978 | 클로로포름 |
| 아크릴 아미드 | 시그마 - 알드리치, 세인트 루이스, MO, USA | A9926 | 40% 19시 1분 아크릴 아미드 / 비스 - 아크릴 아미드 |
| 트리스 버퍼 | 시그마 - 알드리치, 세인트 루이스, MO, USA | T2694 | 1M, 산도 8, trizma 히드로 클로라이드와 trizma 기지 |
| BSA | 시그마 - 알드리치, 세인트 루이스, MO, USA | A3059 | 소 혈청 알부민 |
| APS | 시그마 - 알드리치, 세인트 루이스, MO, USA | A3678 | 암모늄 persulfate 솔루션 |
| TEMED | 시그마 - 알드리치, 세인트 루이스, MO, USA | 87,689 | N, N, N ', N'-Tetramethylethylenediamine |
| 장비 | |||
| Sonicator (3mm 팁) | Sonics & 자료, 주식회사, 뉴타운, CT, USA | Vibra-셀 | |
| 열탕 목욕 | 온도 피셔 과학, Waltham, MA, USA | Neslab EX-7 | |
| 압출기 | 북부 지질, 버나비, BC, 캐나다 | LIPEX | |
| 압출기 필터 | 워트 먼지, Piscataway, NJ, USA | # 110605와 # 110606을 Nuclepore | |
| 압출기 흡수 디스크 | Sterlitech 공사, 켄트, WA, USA | # PETEDD25100 | |
| 플라스틱 챔버 | 미국 플라스틱 회사, 리마, OH, USA | # 55,288, 1 3 / 16 "1 개 16분의 3"X2 16분의 7 " |
참고문헌
- Hynynen, K., Darkazanli, A., Unger, E., Schenck, J. F. MRI-guided noninvasive ultrasound surgery. Med. Phys. 20, 107-115 (1993).
- Baban, D. F., Seymour, L. W. Control of tumour vascular permeability. Adv. Drug Deliv. Rev. 34, 109-119 (1998).
- Maeda, H., Wu, J., Sawa, T., Matsumura, Y., Hori, K. Tumor vascular permeability and the EPR effect in macromolecular therapeutics: a review. J. Control. Release. 65, 271-284 (2000).
- Schadlich, A. Tumor accumulation of NIR fluorescent PEG-PLA nanoparticles: impact of particle size and human xenograft tumor model. ACS Nano. 5, 8710-8720 (2011).
- Williams, R. Convertible perfluorocarbon droplets for cancer detection and therapy. 2010 IEEE Ultrasonics Symposium. , (2010).
- Martz, T. D., Sheeran, P. S., Bardin, D., Lee, A. P., Dayton, P. A. Precision manufacture of phase-change perfluorocarbon droplets using microfluidics. Ultrasound Med. Biol. 37, 1952-1957 (2011).
- Giesecke, T., Hynynen, K. Ultrasound-mediated cavitation thresholds of liquid perfluorocarbon droplets in vitro. Ultrasound Med. Biol. 29, 1359-1365 (2003).
- Sheeran, P. S., Luois, S., Dayton, P. A., Matsunaga, T. O. Formulation and Acoustic Studies of a New Phase-Shift Agent for Diagnostic and Therapeutic Ultrasound. Langmuir. 27, 10412-10420 (2011).
- Sheeran, P. S. Decafluorobutane as a phase-change contrast agent for low-energy extravascular ultrasonic imaging. Ultrasound Med. Biol. 37, 1518-1530 (2011).
- Zhang, P. The Application of Phase-Shift Nanoemulsion in High Intensity Focused Ultrasound: An In Vitro Study [Doctoral Dissertation]. , (2011).
- Allen, T. M., Hansen, C., Martin, F., Redemann, C., Yau-Young, A. Liposomes containing synthetic lipid derivatives of poly(ethylene glycol) show prolonged circulation half-lives in vivo. Biochim. Biophys. Acta. 1066, 29-36 (1991).
- Klibanov, A. L., Maruyama, K., Beckerleg, A. M., Torchilin, V. P., Huang, L. Activity of amphipathic poly(ethylene glycol) 5000 to prolong the circulation time of liposomes depends on the liposome size and is unfavorable for immunoliposome binding to target. Biochim. Biophys. Acta. 1062, 142-148 (1991).
- Klibanov, A. L., Maryama, K., Torchilin, V. P., Huang, L. Amphipathic polyethyleneglycols effectively prolong the circulation time of liposomes. FEBS Lett. 268, 235-237 (1990).
- Gabizon, A. Prolonged circulation time and enhanced accumulation in malignant exudates of Doxorubicin encapsulated in polyethylene-glycol coated liposomes. Cancer Res. 54, 987-992 (1994).
- Awasthi, V. D., Garcia, D., Goins, B. A., Philips, W. T. Circulation and biodistribution profiles of long-circulating PEG-liposomes of various sizes in rabbits. Int. J. Pharm. 253, 121-132 (2003).
- Zhang, P., Porter, T. An in vitro study of a phase-shift nanoemulsion: a potential nucleation agent for bubble-enhanced HIFU tumor ablation. Ultrasound Med. Biol. 36, 1856-1866 (2010).
- Lafon, C. Gel phantom for use in high-intensity focused ultrasound dosimetry. Ultrasound Med. Biol. 31, 1383-1389 (2005).
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
재인쇄 및 허가
이 JoVE 논문의 텍스트 또는 그림 재사용 허가 요청
허가 요청