Synthese, karakterisering en toepassing van superparamagnetische ijzeroxide nanosondes voor detectie van extrapulmonale tuberculose

Chun-Nin Lee; Li-Hsuan Chiu; Chia-Lang Fang; Shauh-Der Yeh; Chun  S. Zuo; Shih-Ching Chen; Li-Kuo Kuo; Yun-Ming Wang; Wen-Fu Thomas Lai

doi:10.3791/58227

Method Article

Synthese, karakterisering en toepassing van superparamagnetische ijzeroxide nanosondes voor detectie van extrapulmonale tuberculose

DOI:

10.3791/58227

⸱

February 16th, 2020

Chun-Nin Lee¹ , Li-Hsuan Chiu²^,⁵ , Chia-Lang Fang³ , Shauh-Der Yeh⁴ , Chun S. Zuo⁵ , Shih-Ching Chen⁶ , Li-Kuo Kuo⁷ , Yun-Ming Wang⁸ , Wen-Fu Thomas Lai²^,⁵^,⁹

¹Department of Pulmonary and Critical Care Medicine, Taipei Medical University-Shuang Ho Hospital, ²Department of Research and Department of Dentistry, Taipei Medical University / Shuang-Ho Hospital, ³Department of Pathology, Taipei Medical University, ⁴Department of Urology, School of Medicine, College of Medicine, Taipei Medical University, ⁵McLean Imaging Center, McLean Hospital/Harvard Medical School, ⁶Department of Physical Medicine and Rehabilitation, School of Medicine, College of Medicine, Taipei Medical University, ⁷Department of Medicine, Mackay Medical College, ⁸Department of Biological Science and Technology, National Chiao Tung University, ⁹Graduate Institute of Clinical Medicine, Taipei Medical University

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Om de serologische diagnostische tests voor Mycobacterium tuberculoseantigenen te verbeteren, ontwikkelden we superparamagnetische ijzeroxide nanoprobes om extrapulmonale tuberculose op te sporen.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Een moleculaire imaging sonde bestaande uit superparamagnetische ijzeroxide (SPIO) nanodeeltjes en Mycobacterium tuberculose oppervlak antilichaam (MtbsAb) werd gesynthetiseerd om de beeldgevoeligheid voor extrapulmonale tuberculose (ETB) te verbeteren. Een SPIO nanoprobe werd gesynthetiseerd en geconjugeerd met MtbsAb. De gezuiverde SPIO-MtbsAb nanoprobe werd gekenmerkt met BEHULP VAN TEM en NMR. Om het targetingvermogen van de sonde te bepalen, werden SPIO-MtbsAb nanosondes geïncubeerd met Mtb voor in vitro imaging tests en geïnjecteerd in Mtb-ingeënte muizen voor in vivo onderzoek met magnetische resonantie (MR). De contrastverbeteringsreductie op magnetic resonance imaging (MRI) van Mtb- en THP1-cellen toonde evenredig aan de SPIO-MtbsAb nanosondeconcentratie. Na 30 min van intraveneuze SPIO-MtbsAb nanoprobe injectie in Mtb-geïnfecteerde muizen, werd de signaalintensiteit van de granulomatous site verbeterd met 14-voudige in de T2-gewogen MR-beelden in vergelijking met die bij muizen die PBS-injectie kregen. De MtbsAb nanoprobes kunnen worden gebruikt als een nieuwe modaliteit voor ETB detectie.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wereldwijd vertegenwoordigt extrapulmonale tuberculose (ETB) een aanzienlijk deel van de tuberculosegevallen (tbc). Niettemin wordt de ETB-diagnose vaak gemist of vertraagd vanwege de verraderlijke klinische presentatie en slechte prestaties op diagnostische tests; valse resultaten omvatten sputum uitstrijkjes negatief voor zuur-snelle bacillen, gebrek aan granulomatous weefsel op histopathologie, of het niet kweken van Mycobacterium tuberculose (Mtb). In vergelijking met typische gevallen komt ETB minder vaak voor en gaat het om weinig bevrijding van de Mtb bacilli. Bovendien is het meestal gelokaliseerd op moeilijk toegankelijke locaties, zoals lymfeklieren....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Alle protocolmet betrekking tot dierexperiment volgt de standaard werkprocedures voor de veeteelt in het laboratorium in overeenstemming met de National Institutes of Health Guidelines for the Care and Use of Laboratory Animals (8th Edition, 2011) en is goedgekeurd door de institutionele commissie voor dierenverzorging en -gebruik.

1. SPIO nanodeeltjessynthese

Bereid met dextran-gecoate ijzeroxide magnetische nanodeeltjes door krachtig roeren van een mengsel van dextran T-40 (5 mL; 50% w/w) en waterige FeCl₃×6H₂O (0,45 g; 2,77 mmol) en FeCl₂×4H₂O (0,32 g; 2,52 mmol) oplossingen bij kamer....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

SPIO-MtbsAb nanosonde synthese en karakterisering
SPIO nanodeeltjes zijn ontworpen om samen te voegen met MtbsAb. De dextran gestabiliseerd op het oppervlak van SPIO nanodeeltjes werd gekruist door epichloorhydrine. SPIO nanodeeltjes werden vervolgens opgenomen met EDBE om primaire amine functionele groepen te activeren aan de dextran uiteinden. SA werd vervolgens geconjugeerd om SPIO-EDBE-SA te vormen. SPIO-MtbsAb nanoprobes vormden zich in de laatste stap door de vervoeging van MtbsAb met SPIO-EDBE-.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Net als bij relevante studies toonden onze bevindingen met betrekking tot SPIO-MtbsAb nanoprobes een significante specificiteit aan voor Mtb²⁷^,²⁸. De onderhuidse Mtb granuloma werd gevonden 1 maand na tb injectie in de muis modellen. De typische tbc granulomatous histologie bevindingen opgenomen lymfocyten infiltratie, aanwezigheid van epithelioïde macrofagen, en neovascularisatie. Zuursnelle bacillen werden verspreid in de tb laesies, die de mtbsAb immunohistoch.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Geen van de auteurs heeft enige eigen interesse in de materialen onderzocht in deze studie.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs zijn dankbaar voor de financiële steun van het Ministerie van Economie Taiwan (subsidies NSC-101-2120-M-038-001, MOST 104-2622-B-038 -007, MOST 105-2622-B-038-004) om dit onderzoek uit te voeren. Dit manuscript is bewerkt door Wallace Academic Editing.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
Name	Company	Catalog Number
(benzotriazol-1-yloxy) tripyrrolidinophosphonium hexafluorophosphate	Sigma-Aldrich
1-hydroxybenzotriazole	Sigma-Aldrich
dextran(T-40)	GE Healthcare Bio-sciences AB
epichlorohydrin, 2,2'-(ethylenedioxy)bis(ethylamine)	Sigma-Aldrich
ferric chloride hexahydrate	Fluka
ferrous chloride tetrahydrate	Fluka
Human monocytic THP-1
M. bovis BCG	Pasteur Mérieux	Connaught strain; ImmuCyst Aventis
MRI	GE medical Systems	3.0-T, Signa
NH₄OH	Fluka
NMR relaxometer	Bruker	NMS-120 Minispec
Sephacryl S-300	GE Healthcare Bio-sciences AB
Sephadex G-25	GE Healthcare Bio-sciences AB
SPECTRUM molecular porous membrane tubing, 12,000 -14,000 MW cut off	Spectrum Laboratories Inc
TB surface antibody- Polyclonal Antibody to Mtb	Acris Antibodies GmbH	BP2027
transmission electron microscope	JEOL	JEM-2000 EX II

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Small, P. M., et al. Treatment of tuberculosis in patients with advanced human immunodeficiency virus infection. New England Journal of Medicine. 324, 289-294 (1991).
Alvarez, S., McCabe, W. R. Extrapulmon....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Synthese, karakterisering en toepassing van superparamagnetische ijzeroxide nanosondes voor detectie van extrapulmonale tuberculose

In This Article

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Results

Discussion

Disclosures

Acknowledgements

Materials

References

Reprints and Permissions

Tags

Related Articles