자기 고열증 및 포토열 조합 암 치료를 위한 자기, 음향 및 광학 삼중 반응 마이크로 버블

여기에 제시된 자기 조립을 통한 산화철 나노입자 껍질 마이크로버블(NSM)의 제조를 위한 프로토콜이 제시되어, 자기 고열증 및 광열 병용 암 치료를 위한 하나의 나노치료 플랫폼에서 자기 조립, 자기, 음향 및 광학 반응성을 시너지 효과를 낼 수 있다.

이 프로토콜은 암 치료에서 나노 입자의 나노 의학 전달 및 항암 효능을 개선하기 위한 큰 가능성을 가지고 있습니다. 이 기술은 나노 의학의 제어 및 표적 전달을 위해 자기, 음향 및 광학 반응을 하나의 nanotherapeutic 플랫폼으로 시너지 효과를 내고 광열 및 자기 온열요법의 결합을 촉진합니다. 이 절차를 시연하는 것은 자기 온열요법을 위한 자기, 음향 및 광학 삼중 반응 마이크로 버블과 제 연구실의 광열 조합 암 치료 펠로우인 Siyu Wang입니다.

나노 입자 껍질 미세기포 형성을 위해 자성 산화철 나노 입자를 탈이온수에 균일하게 분산시켜 밀리리터당 10밀리그램의 원액을 생성하고 나노 입자 용액을 초음파 세척기에 20분 동안 로드합니다. 초음파 처리가 끝나면 1.5 밀리리터 원심 분리 튜브에 150 마이크로 리터의 탈 이온수, 10 밀리 몰 도데 실황산 나트륨 150 마이크로 리터 및 초음파 처리 된 산화철 나노 입자 용액 400 마이크로 리터를 첨가한다. 다음으로, 얼음 수조에 골판이 있는 균질화기를 고정하고 나노 입자 용액을 얼음 수조에 놓습니다.

균질화기 조사를 nanoparticle 해결책에 있는 가라앉히고 20, 분 당 000의 혁명에 3 분 동안 현탁액을 균질화하십시오. 균질화가 끝나면 용액을 실온에서 12시간 동안 안정화한 후 튜브를 자기 홀더에 넣어 나노 입자 껍질을 벗긴 미세 기포를 튜브 벽에 흡착시킵니다. 상등액을 1ml의 신선한 탈이온수로 3회 교체하여 나노 입자 껍질을 벗긴 미세 기포를 세척합니다.

마지막 세척 후 튜브를 약간 흔들고 나노 입자 껍질을 벗긴 미세 기포 10마이크로리터를 깨끗한 유리 슬라이드에 옮깁니다. 형광 현미경과 20X 배율을 사용하여 나노 입자 껍질로 덮인 미세 기포를 이미지화합니다. 이미징 후 현미경 소프트웨어에서 이미지를 열고 자를 사용하여 자와 동일한 길이의 빨간색 선을 설정합니다.

클릭 세트 및 스케일을 사용하여 눈금자의 길이를 입력하고 최소 200개의 개별 미세기포 직경에서 동일한 길이의 선을 그립니다. 그런 다음 보고서를 클릭하고 보고서를 봅니다. 마이크로버블의 음향 반응을 측정하기 위해 1.5밀리리터 튜브에 800마이크로리터의 탈이온수에 200마이크로리터의 나노 입자 껍질을 벗긴 마이크로버블을 희석하고 함수 발생기, 증폭기, 임피던스 정합 및 수제 초점 변환기를 연결합니다.

트랜스듀서를 인공 직육면체 싱크 바닥 중앙에 놓고 수중청음기를 오실로스코프와 연결하여 출력 초음파 강도를 모니터링합니다. 트랜스듀서가 물에 잠길 만큼 충분한 탈이온수를 추가하고 함수 발생기를 스윕 모드로 조정합니다. 10에서 900킬로헤르츠의 주파수 범위를 조정하고 진폭을 20전압 피크 투 피크로 설정합니다.

앰프를 사용하여 1초 시간 간격으로 초음파 강도를 0.1%로 조정하고 주기 지속 시간을 4초로 조정합니다. 나노 입자 튜브를 수제 초점 변환기 상단의 골격에 넣고 자석을 튜브 바닥에 부착합니다. 함수 발생기와 증폭기 전원을 켭니다.

25초 초음파 사이클을 5회 수행한 후 함수 발생기를 끄고 자석을 제거합니다. 그런 다음 나노 입자 용액을 1ml의 탈 이온수로 교체하고 초음파 및 치료를 반복합니다. 미세 기포의 광학 처리를 위해 레이저를 설정하려면 먼저 레이저 전원 공급 장치를 켜십시오.

몇 분 후 광섬유 결합 808 나노미터 레이저 다이오드를 레토르트 스탠드에 고정하고 광섬유를 사용하여 레이저 빔을 샘플 스테이지로 향하게 합니다. 볼록 렌즈를 사용하여 샘플 스테이지에 초점을 맞추면 6mm 직경의 광점을 얻고 레이저 파워 미터로 전력 출력을 측정할 수 있습니다. 그런 다음 전력을 제곱센티미터당 1와트로 조정합니다.

광열 측정을 수행하려면 개별 1.5ml 원심분리기 튜브에 서로 다른 농도의 산화철 나노 입자 1ml 부피를 준비하고 첫 번째 튜브를 레이저 빔의 초점 영역에 놓습니다. 샘플의 기준 온도를 기록하고 레이저 및 적외선 열화상 카메라를 켭니다. 샘플을 10분 동안 연속으로 조사하면서 실시간으로 온도를 기록합니다.

그런 다음 레이저와 카메라를 끄고 영역의 온도가 기준선으로 돌아올 때까지 기다렸다가 동일한 방식으로 다른 샘플 농도를 측정합니다. 수용액에서 자기 온열요법을 측정하려면 시연된 대로 다양한 산화철 나노 입자 희석액을 준비하고 하나의 희석액을 물 차가운 자기 유도 구리 코일의 중앙에 놓습니다. 교대 자기장과 적외선 열화상 카메라를 켜고 실시간으로 온도를 기록하면서 10분 동안 샘플을 지속적으로 유도합니다.

치료가 끝나면 교대 자기장과 카메라를 끕니다. 구리 코일의 온도가 기준선으로 돌아오면 다음 샘플을 측정합니다. 나노 입자 껍질을 벗긴 마이크로버블은 일반적으로 평균 직경이 약 5.41마이크로미터인 구형 모양을 나타냅니다.

마이크로 버블은 최대 1년 동안 손상되지 않은 상태로 유지되지만, 철분의 단계적 방출은 초음파 주기의 수를 증가시켜 달성할 수 있습니다. 수용액에서 산화철 나노 입자 매개 광열 측정은 시간이 지남에 따라 산화철 나노 입자 온도의 급격한 증가를 보여주며, 철 농도 밀리리터당 5 밀리그램에서 근적외선 레이저 광에 10 분 동안 노출되면 섭씨 30도 온도 상승이 달성됩니다. 대조군과 비교했을 때, 유방암 세포주를 고농도의 철로 배양할 때 형태나 살아있는 세포 수의 차이가 관찰되지 않았으며, 이는 산화철 나노 입자의 우수한 생체 이용률을 시사합니다.

방사선 조사에서 나노 입자 처리된 암세포는 모양이 둥글어지고 세포사멸을 나타내는 생존력 감소를 보여주었습니다. 조사 후 5분이 지나면 젤라틴 주입 부위의 온도가 섭씨 약 20도 급격히 상승합니다. 교대 자기장 요법에 노출되었을 때, 다양한 농도의 산화철 나노 입자의 열상 이미징은 나노 입자 껍질을 벗긴 마이크로 버블의 교대 자기장 반응 특성을 보여줍니다.

또한, 교대 자기장 요법에 노출된 마우스의 전체 이미징은 관심 영역 내에서 상당히 빠른 온도 변화를 보여줍니다. 나노 입자 용액을 교반하는 동안 균질화 프로브가 용액 내에 완전히 잠겨 있는지 확인하십시오. 이 프로토콜은 또한 암 치료에서 나노의학 전달의 문제를 해결하기 위해 종양 조직으로의 침투를 개선하고 개선할 수 있습니다.