-Magnetron gedreven Synthese van ijzeroxide nanopartikels voor snelle detectie van atherosclerose

Het algemene doel van dit protocol is het gebruik van microgolftechnologie voor de snelle synthese en functionalisering van ijzeroxidenanodeeltjes met een bisfosfonaatgroep voor snelle detectie door MRI van atherosclerose in muizenmodellen. Het gebruik van microgolftechnologie bij de synthese en functionalisering van ijzeroxidenanodeeltjes is nog steeds beperkt. We tonen echter hoe hoogwaardige nanodeeltjes en extreem snelle protocollen kunnen worden ontwikkeld.

Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat in extreem korte tijd hoogwaardige gefunctionaliseerde nanodeeltjes kunnen worden geproduceerd en gebruikt voor katheterisatie van atherosclerose plaque die gericht is op microcalcificaties. Om deze procedure te starten, voegt u 0,5 gram ijzer-3-acetylacetenaat, 1,4 milliliter oliezuur, 0,6 milliliter oleylamine en 1,19 gram 1, 2-Hexadodecaandiol toe aan een microgolf-aangepaste kolf. Voeg voorzichtig 10 milliliter fenylether toe aan de wand van de kolf met behulp van een graduele pipet.

Plaats de kolf vervolgens in een microgolfreactor en start het microgolfprotocol door een dynamisch onderzoek in de microgolf te laden. Nadat de reactie is voltooid en de kolf is afgekoeld tot kamertemperatuur, brengt u de reactiemengsel over in een Erlenmeyer-kolf met behulp van een glazen pipet en voegt u 10 milliliter 98 procent ethanol toe. Plaats de kolf op een neodymium niobium boormagneet en verwijdert u het supernatant met een glazen pipet na 5 minuten.

Voeg vervolgens 10 milliliter ethanol toe aan de kolf. Soniceer het monster gedurende twee minuten bij 40 kilohertz op kamertemperatuur. Wanneer u klaar bent, plaatst u het monster op de magneet en verwijdert u het supernatant.

Dispergeer de met oliezuur beklede nanodeeltjes in 30 milliliter chloroform en soniceer bij 40 kilohertz gedurende vijf minuten op kamertemperatuur. Na sonicatie brengt u 0,5 milliliter van de nanodeeltjes over in een glazen cuvet en voegt u 0,5 milliliter chloroform toe. Controleer de hydrodynamische grootte in een zetasizer volgens de instructies van de fabrikant.

Los op dit punt 44,3 milligram kaliumpermanganaat en 150,4 milligram benzoyltrimethylammoniumchloride op in een drie-tot-twee mengsel van water en chloroform. Voeg de resulterende oplossing toe aan een 5 milliliter Aliquat van de met oliezuur beklede nanodeeltjes in een microgolf-aangepaste kolf. Start het microgolfprotocol voor azelaïnezuurnanodeeltjes door de temperatuur in te stellen op 105 graden Celsius, de tijd op negen minuten, de druk op 250 psi en het vermogen op 300 watt.

Voeg vervolgens 10 milliliter pH 2,9 fosfaatbuffer toe aan de kolf. Nadat u het microgolfprotocol hebt herhaald en het supernatant hebt verwijderd, voegt u 10 milliliter water toe aan de kolf en brengt u het mengsel over in een Erlenmeyer-kolf. De meest kritieke stap is de zuivering van azelaïnezuurnanodeeltjes.

Voeg vervolgens 5 milliliter 10 procent natriumbisulfiet toe aan de Erlenmeyer-kolf en soniceer bij 40 kilohertz gedurende twee minuten bij 25 graden Celsius. Na het verzamelen van de deeltjes en het verwijderen van het supernatant, spoelt u de nanodeeltjes nog drie keer met 1 procent natriumhydroxide. Verdeel de deeltjes opnieuw in 5 milliliter pH 7,2 fosfaatbuffer.

Om de hydrodynamische grootte en zetapotentiaal te controleren, brengt u 0,7 milliliter van de azelaïnezuurnanodeeltjes over naar een wegwerpbare, gevouwen capillaire cel en plaatst u deze in de zetasizer voor analyse. Voeg 12 milligram EDC en 15 milligram sulfo-NHS toe aan een centrifugeerbuis met een 2 milliliter Aliquat van de azelaïnezuurnanodeeltjes. Vorm de mengsel op kamertemperatuur gedurende 35 minuten.

Nadat u een magneet onder de centrifugeerbuis hebt geplaatst om de nanodeeltjes te destabiliseren, aspireert u het supernatant en spoelt u de deeltjes met 1,5 milliliter 1 millimolair hepesbuffer. Voeg vervolgens 5 milligram neridronate toe en vorm het mengsel gedurende twee uur. Scheid de nanodeeltjes met een magneet en spoel ze met 1 millimolair hepesbuffer.

Dispergeer ten slotte de neridronatenanodeeltjes in 2 milliliter 1 millimolair hepesbuffer. Om de hydrodynamische grootte en zetapotentiaal te controleren, brengt u 0,7 milliliter van de neridronatenanodeeltjes over naar een wegwerpbare gevouwen capillaire cel en plaatst u deze in de zetsizer voor analyse. Alle nanodeeltjes vertoonden een kleine hydrodynamische grootte in een zeer smalle grootteverdeling.

De deeltjes vertoonden uitstekende kristalliniteit zoals te zien is in de TEM-beelden. Bovendien werden dezelfde resultaten voor hydrodynamische grootte en verdeling verkregen na vier herhalingen van de synthese, wat een van de belangrijkste aspecten van de microgolfaanpak aantoont, de reproduceerbaarheid. De calciumionbindingseigenschappen vanwege bisfosfonaten die aanwezig zijn in de neridronatenanodeeltjes, werden gecontroleerd door relaxometrie en toonden aan dat de T2-relaxatietijd lineair toeneemt met de hoeveelheid calciumionen en incubatietijd als gevolg van de vorming van nanodeeltjeclusters, terwijl nanodeeltjes zonder calciumionen stabiel bleven.

In vivo MRI-experimenten werden uitgevoerd bij 48 weken oude apoe knockout muizen en één uur na injectie was het signaal van de plaque hypo-intensiteit in vergelijking met de basale beelden. Bovendien was de plaque-tot-spierverhouding significant verschillend tussen de basale en één uur na injectie opnamen. Het signaal in de lever werd ook gemonitord na injectie van de neridronatenanodeeltjes die volledig na 20 minuten uit de circulatie waren verdwenen, wat de selectieve accumulatie van deze nanodeeltjes richting atherosclerotische plaque bevestigt.

Ex vivo beeldvorming en histologie werden uitgevoerd en beeldvorming van aorta's, met en zonder nanodeeltjes, toonde verschillen in de signaalintensiteit in overeenstemming met de in vivo experimenten. Eenmaal onder de knie, maakt de microgolftechnologie de synthese, karakterisering en plaquedetectie mogelijk in een totale tijd van 3 uur als deze goed wordt uitgevoerd. Een ander voordeel van deze methode is dat, met een kleine aanpassing, andere beeldvormingstechnieken, zoals thermografie, kunnen