2015년 12월 13일
MRI 호환 주문 설계된 레이저 기반의 가열 장치는 특히 종양 영역에서 감온 리포좀 제제로부터의 방출을 활성화하기 위해 피하 종양 국소 가열을 제공하기 위해 개발되었다.
이 절차의 전반적인 목표는 열 활성화 리포좀 제형의 전달을 위해 피하 종양을 국부적으로 가열하는 데 사용할 수 있는 맞춤형 레이저 기반 가열 장치의 작동을 시연하는 것입니다. 이는 먼저 지질막 형성, 수화 압출 및 투석을 통해 HTLC 제형을 준비함으로써 달성됩니다. 두 번째 단계에서는 기증자 마우스에게 자궁경부암세포를 접종합니다.
4-5주 후, 종양을 절제하고 조각으로 잘라 개별적으로 수용 마우스에 이식합니다. 마지막 단계에서, 수용 마우스 종양은 레이저 기반 가열 시스템을 사용하여 섭씨 42도까지 국부적으로 가열됩니다. 레이저 기반 가열 장치는 MR 호환이 가능하여 광 전달 중 조직 온도 변화를 모니터링 할 수 있으며, 작고 휴대가 간편하여 작은 동물 mr.Ultimate
의 열에 민감한 HTLC의 열 활성화 방출을 실시간 자기 공명 영상으로 모니터링 할 수 있습니다. 수조 및 가열 카테터를 사용하는 것과 같은 기존 방법에 비해 이 기술의 주요 장점은 당사의 기술이 열처리를 시작한 후 1-2분 이내에 종양에 열을 전달하는 등각 방법을 제공하고 레이저 출력을 실시간으로 조정할 수 있어 시술 중 온도 변동을 최소화할 수 있다는 것입니다. 이 방법에 대한 아이디어는 HTLC 열에 민감한 리포좀 제형으로 생체 내 연구를 시작했을 때 처음 떠올랐습니다.
우리는 기존 방법으로는 피하 종양의 국소 가열을 효율적으로 제공할 수 없다는 것을 발견했습니다. 리포좀 준비 절차는 제 연구실의 박사 과정 학생인 명(myung)이 시연할 것입니다.리포좀을 준비하기 위해 리포좀을 준비하려면 새로 준비된 지질 혼합물과 새로 준비된 지질 약물 혼합물을 결합한 다음 지질 혼합물이 수화되는 동안 15-20분마다 볼텍싱으로 1시간 동안 수화를 합니다. 10밀리리터 압출기를 200나노미터 폴리카보네이트 필터 열 배럴 2스택과 함께 압출기의 온도 배럴을 섭씨 70도로 설정된 순환 수조에 조립하고 장치를 압축 질소 탱크에 연결합니다.
수화 직후 지질을 압출기 챔버로 옮기고 질소 흐름을 엽니다. 그런 다음 200PSI의 압력에서 멤브레인을 통해 리포좀을 압출하여 섭씨 70도의 수조에 설정된 50ml 원추형 튜브에 리포좀을 수집합니다. 리포솜을 5회 압출한 후 장치를 분해하고 100나노미터 폴리카보네이트 필터 2개로 재조립합니다.
압력을 400PSI로 설정하고 방금 보여준 것처럼 리포좀을 10배 압출합니다. 15 밀리리터 원뿔 관에 있는 마지막 밀어남에서 리포좀을 모으는 것은 liposomes가 실내 온도에 냉각하는 것을 허용하고, 그 후에 분리기분리에 의하여 불용해성 cisplatin의 강수에 선행하고, 그 후에 15를 가진 투석 tubing에 있는 0.9%Saline에 대하여 리포솜을 밤새도록 투석하십시오, 메마른 조건 하에서 000의 분자량 커트오프. 자궁경부 종양을 이식하기 위해 90% 융합 배양에서 180개의 세포를 채취하고 혈구별로 생존 가능한 자궁경부 암종 세포의 수를 계산합니다.
그런 다음 세포를 1 배 10으로 희석하여 100 마이크로 리터 당 180 개의 세포를 6 개로 희석합니다. 모든 동물 작업은 스타 이노베이션 센터(Star Innovation Center)에서 수행되었으며, 캘리퍼스를 사용하여 뒷다리의 비복근에 근육 주사를 통해 암컷 촌극 쥐를 접종하고, 종양이 가장 긴 치수에서 9-12mm에 도달할 때까지 결과 종양 크기를 측정했습니다. 그런 다음 기증자 마우스에서 종양을 절제하고 2-3입방 밀리미터 조각으로 다집니다.
이제 수혜 동물의 왼쪽 뒷다리를 면도하고 맨살을 절개합니다. 절개 부위를 통해 기증자 종양 한 조각을 피하로 삽입하고 이식 후 3-5일 후에 1-2개의 상처 클립을 사용하여 피부를 봉합합니다. 클립을 제거하고 열처리를 수행하기 위해 2-3주 동안 종양이 자라도록 합니다.
먼저 레이저 광섬유의 한쪽 끝을 레이저 장치에 연결하고 다른 쪽 끝을 조명기에 연결합니다. 다음으로, 마취된 수혜자 마우스의 측면 꼬리 정맥에 27 게이지 주사 카테터를 삽입한 다음 종양 중앙에 22 게이지 카테터를 삽입합니다. 그런 다음 광섬유 온도 프로브를 중공 카테터에 삽입하여 온도 변화를 모니터링하고 조명기로 전체 종양을 덮습니다. 결승전.
전원을 0.8에서 1와트로 설정한 다음 레이저를 켜고 온도가 상승할 때까지 기다렸다가 치료 전반에 걸쳐 레이저 출력을 0.1에서 0.8와트 사이로 조정하여 열처리된 종양을 통한 단면의 이 이미지와 같이 종양의 온도를 섭씨 42도로 유지합니다. 총 전력이 1와트라고 가정할 때, 종양의 모든 지점에서 최대 플루언스 속도는 제곱센티미터당 70밀리와트이며, 피부 깊이에서 종양의 플루언스 비율은 자기 공명 온도 측정 가열로의 양성자 공명 주파수 이동에 의해 확인된 최대 플루언스 속도의 50%를 측정합니다. 레이저 기반 가열 설정을 사용하면 이미지에 표시된 비교적 균일한 온도 분포 맵이 생성되며, 이 맵은 포인트 소스에 의해 가열되기 전에 획득한 절대 기준선 측정에서 상대적 온도 변화를 추적합니다. 가열된 종양은 자기공명신호분석(MRA)에 의해 결정된 GAD HTLC 투여 후 가열되지 않은 터트근에 비해 가장 높은 상대적 신호 증가를 나타내며, 가열기가 끝날 때까지 신호를 유지합니다.이 기법을 숙달한 후에는 적절하게 수행된다면 15분 이내에 설정할 수 있으며, 이는 열에 민감한 리포좀 제형의 전임상 평가를 위한 유용한 도구를 제공합니다.
클래스 4 레이저로 작업하는 것은 매우 위험할 수 있으며 이 절차를 수행하는 동안 항상 보안경 착용과 같은 예방 조치를 취해야 한다는 것을 잊지 마십시오.
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이 연구는 피하 종양의 국소 가열을 위해 설계된 사용자 정의 제작된 MRI 호환 레이저 기반 가열 장치를 보여줍니다. 이 장치는 종양 부위에서 열감지성 리포솜으로부터 제제 방출을 활성화합니다.
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.