동맥 경화의 빠른 검색을위한 산화철 나노 입자의 전자 레인지 중심의 합성

이 프로토콜의 전반적인 목표는 마우스 모델에서 죽상동맥경화증을 MRI로 빠르게 검출하기 위해 비스포스포네이트 부분을 가진 산화철 나노입자의 빠른 합성 및 기능화를 위해 마이크로파 기술을 사용하는 것입니다. 산화철 나노 입자의 합성 및 기능화에 마이크로파 기술을 사용하는 것은 여전히 제한적입니다. 그러나 우리는 고품질 나노 입자와 매우 빠른 프로토콜을 개발할 수 있는 방법을 보여줍니다.

이 기술의 주요 장점은 매우 짧은 시간에 고품질의 기능화된 나노 입자를 생산하여 미세 석회화를 표적으로 하는 죽상동맥경화증 플라크의 카테터 삽입에 사용할 수 있다는 것입니다. 이 절차를 시작하려면 철 3-아세틸아세텐산 0.5g, 올레산 1.4ml, 올레일아민 0.6ml, 1,2-헥사도데칸디올 1.19g을 마이크로파 적응 플라스크에 추가합니다. 눈금이 매겨진 피펫을 사용하여 플라스크 벽 아래로 10ml의 페닐 에테르를 조심스럽게 추가합니다.

그런 다음 플라스크를 마이크로파 반응기에 놓고 마이크로파에 동적 연구를 로드하여 마이크로파 프로토콜을 시작합니다. 반응이 완료되고 플라스크가 실온으로 냉각된 후 유리 피펫을 사용하여 반응 혼합물을 삼각 플라스크로 옮기고 10ml의 98% 에탄올을 첨가합니다. 네오디뮴 니오븀 붕소 자석 위에 플라스크를 놓고 5분 후에 유리 피펫으로 상층액을 제거합니다.

다음으로 플라스크에 에탄올 10ml를 추가합니다. 실온에서 2분 동안 40킬로헤르츠에서 샘플을 초음파 처리합니다. 완료되면 샘플을 자석에 놓고 상층액을 제거합니다.

올레산으로 코팅된 나노 입자를 30ml의 클로로포름에 분산시키고 실온에서 5분 동안 40킬로헤르츠에서 초음파 처리합니다. 초음파 처리 후, 유리 큐벳에 0.5 밀리리터의 나노 입자를 옮기고 0.5 밀리리터의 클로로포름을 첨가하십시오. 제조업체의 지침에 따라 제타사이저에서 유체역학적 크기를 확인하십시오.

이 시점에서 과망간산칼륨 44.3mg과 벤조일 트리메틸 암모늄 클로라이드 150.4mg을 물과 클로로포름의 3-2 혼합물에 용해시킵니다. 결과 용액을 마이크로파 적응 플라스크에 있는 올레산 코팅된 나노 입자의 5ml Aliquat에 추가합니다. 온도를 섭씨 105도, 시간을 9분, 압력을 250psi, 전력을 300와트로 설정하여 아젤라산 나노 입자에 대한 마이크로파 프로토콜을 시작합니다.

그런 다음 플라스크에 pH 2.9 인산염 완충액 10ml를 추가합니다. 마이크로파 프로토콜을 반복하고 상층액을 제거한 후 플라스크에 10ml의 물을 넣고 혼합물을 삼각 플라스크로 옮깁니다. 가장 중요한 단계는 아젤라산 나노 입자를 정제하는 것입니다.

다음으로, 삼각 플라스크에 10% 중황산나트륨 5밀리리터를 첨가하고 섭씨 25도에서 2분 동안 40킬로헤르츠에서 초음파 처리합니다. 입자를 수집하고 상등액을 제거한 후 1% 수산화나트륨으로 나노 입자를 세 번 더 세척합니다. 입자를 5 밀리리터의 pH 7.2 인산염 완충액에 재분산시킵니다.

유체역학적 크기와 제타 전위를 확인하기 위해 0.7ml의 아젤라산 나노 입자를 일회용 접힌 모세관 셀로 옮기고 분석을 위해 제타사이저에 넣습니다. EDC 12mg과 sulfo-NHS 15mg을 2ml의 아젤라산 나노입자가 있는 원심분리 튜브에 넣습니다. 혼합물을 실온에서 35분 동안 와류로 가열합니다.

나노 입자를 불안정화시키기 위해 원심분리기 튜브 아래에 자석을 놓은 후 상층액을 흡인하고 1.5ml의 1밀리몰 헤페 완충액으로 입자를 세척합니다. 그런 다음 5mg의 네리드로네이트를 넣고 혼합물을 2시간 동안 와류로 만듭니다. 자석으로 나노 입자를 분리하고 1 밀리몰 헤페 완충액으로 세척합니다.

마지막으로, neridronate 나노 입자를 2 밀리리터의 1 밀리 몰 헤페 완충액에 분산시킵니다. 유체역학적 크기와 제타 전위를 확인하려면 일회용 접힌 모세관 세포에 0.7ml의 네리드로네이트 나노입자를 첨가하고 분석을 위해 제트세이저에 넣습니다. 모든 나노 입자는 매우 좁은 크기 분포에서 작은 유체 역학적 크기를 나타냈습니다.

입자는 TEM 이미지에서 볼 수 있듯이 우수한 결정성을 나타냅니다. 또한, 합성을 4회 반복한 후 유체역학적 크기 및 분포에 대한 동일한 결과를 얻어 마이크로파 접근 방식의 가장 중요한 측면 중 하나인 재현성을 입증했습니다. neridronate 나노 입자에 존재하는 bisphosphonate로 인한 칼슘 이온 결합 특성을 relaxometry로 확인한 결과, T2 이완 시간은 나노 입자 클러스터의 형성으로 인해 칼슘 이온 양 및 배양 시간에 따라 선형적으로 증가하는 반면 칼슘 이온이 없는 나노 입자는 안정적으로 유지됨을 입증했습니다.

생체 내 MRI 실험은 48주 된 apoe 녹아웃 마우스에서 수행되었으며 주입 후 1시간 후에 플라크의 신호는 기본 이미지에 비해 저강도였습니다. 또한, 플라크 대 근육 비율은 기초 이미지와 주사 후 1시간 이미지 간에 유의한 차이가 있었습니다. 또한 20분 후 순환에서 완전히 제거된 네리드로네이트 나노입자를 주입한 후 간에서의 신호를 모니터링하여 이러한 나노입자가 죽상경화성 플라크를 향해 선택적으로 축적되는 것을 확인했습니다.

생체 외 이미징 및 조직학이 수행되었으며 나노 입자가 있거나 없는 대동맥 이미징은 생체 내 실험과 일치하는 신호 강도의 차이를 보여주었습니다. 일단 마스터링되면 마이크로파 기술을 통해 적절하게 수행될 경우 총 3시간 내에 합성 특성화 및 플라크 검출이 가능합니다. 이 방법의 또 다른 장점은 약간의 수정으로 죽상동맥경화증의 정량화와 같은 추가 질문에 답하기 위해 서모그래피와 같은 다른 이미징 기술을 수행할 수 있다는 것입니다.

개발 후 이 기술은 심혈관 영상 분야의 연구자들이 임상적 요구에 쉽게 적용할 수 있는 실험 설정을 통해 죽상동맥경화증의 조기 진단을 탐구할 수 있는 길을 열었습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 마이크로파로 친수성 산화철 나노 입자를 생산하는 방법과 심혈관 영상에 적용하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 전자레인지 작업은 사용하는 오븐에 따라 위험할 수 있으며 이 절차를 수행하는 동안 항상 수조의 압력 제어와 같은 예방 조치를 취해야 한다는 것을 잊지 마십시오.