Magnetische,akoestische en optisch-drievoudig-responsieve microbubbels voor magnetische hyperthermie en pothotothermale combinatie kankertherapie

Dit protocol belooft veel voor het verbeteren van de post-nanomedicijnafgifte en de antikankereffectiviteit van nanodeeltjes in kankerbehandeling. Deze techniek synergiseert magnetische, akoestische en optische reacties in één nanotherapeutisch platform voor de controle en gerichte afgifte van nanomedicijnen, en vergemakkelijkt de combinatie van fotothermische en magnetische hyperthermietherapie. Het demonstreren van de procedure zal worden gedaan door Siyu Wang, een assistent in mijn laboratorium die zich bezighoudt met magnetische, akoestische en optisch-triple-responsieve microbubbels voor magnetische hyperthermie en fotothermische combinatiekankertherapie.

Voor de vorming van met nanodeeltjes beklede microbubbels, dispenseer magnetische ijzeroxide nanodeeltjes gelijkmatig in gedeïoniseerd water om een stockoplossing van 10 milligram per milliliter te genereren en laad de nanodeeltjesoplossing in een ultrasone reinigingsmachine gedurende 20 minuten. Voeg aan het einde van de sonicatie 150 microliter gedeïoniseerd water, 150 microliter 10 millimolair natriumdodecylsulfaat en 400 microliter van de gesoniceerde ijzeroxide nanodeeltjesoplossing toe in een centrifugeerbuis van 1,5 milliliter. Plaats vervolgens een homogenisator met een scaffold in een ijsbad en plaats de nanodeeltjesoplossing in het ijsbad.

Dompel de sondevorm van de homogenisator in de nanodeeltjesoplossing en homogeniseer de suspensie gedurende drie minuten bij 20.000 omwentelingen per minuut. Laat de oplossing na de homogenisatie 12 uur stabiliseren bij kamertemperatuur voordat u de buis in een magnetische houder plaatst om de met nanodeeltjes beklede microbubbels aan de buiswand te adsorberen. Vervang het supernatant driemaal met één milliliter verse gedeïoniseerde water om de met nanodeeltjes beklede microbubbels te wassen.

Na de laatste wassing schud de buis lichtjes en breng 10 microliter van de met nanodeeltjes beklede microbubbels over op een schone glazen plaat. Gebruik een fluorescentiemicroscoop en een 20x vergroting om de met nanodeeltjes beklede microbubbels te beeldvormen. Open na het beeldvormen het beeld in de microscoopsoftware en gebruik de liniaal om een rode lijn te zetten met dezelfde lengte als de liniaal.

Klik op instellen en schalen om de lengte van de liniaal in te voeren en teken lijnen van dezelfde lengte bij de diameters van ten minste 200 individuele microbubbels. Klik vervolgens op rapport en bekijk rapport. Om de akoestische respons van de microbubbels te meten, verdun 200 microliter van de met nanodeeltjes beklede microbubbels in 800 microliter gedeïoniseerd water in een buis van 1,5 milliliter en sluit de functiegenerator, versterker, impedantieaanpassing en zelfgemaakte focustransducer aan.

Plaats de transducer in het midden van de bodem van de kunstmatige kubusvormige gootsteen en verbind de hydrofoon met een oscilloscoop om de uitgangsultrasoonintensiteit te controleren. Voeg voldoende gedeïoniseerd water toe om de transducer onder te dompelen en stel de functiegenerator in op de sweepmodus. Stem in het frequentiebereik van 10 tot 900 kilohertz en stel de amplitude in op 20 volt piek-piek.

Gebruik de versterker om het ultrasoonvermogen aan te passen tot 0,1% en de cyclusduur tot vier seconden met een tijdsinterval van één seconde. Plaats de buis met nanodeeltjes in de scaffold bovenop de zelfgemaakte focustransducer en bevestig de magneet aan de onderkant van de buis. Schakel de functiegenerator en het versterkervermogen in.

Na vijf 25-seconde ultrasooncycli schakelt u de functiegenerator uit en verwijdert u de magneet. Vervang vervolgens de nanodeeltjesoplossing door één milliliter gedeïoniseerd water en herhaal de ultrasoon en behandeling. Om de laser voor optische behandeling van de microbubbels in te stellen, schakelt u eerst de laservoeding in.

Na enkele minuten bevestigt u een fiber-gekoppelde 808 nanometer laserdiode aan een retortstandaard en gebruikt u een glasvezel om de laserstraal naar de steekproef te leiden. Gebruik een convexe lens om op de steekproef te focussen om een lichtvlek met een diameter van zes millimeter te bereiken en meet u het uitgangsvermogen met de laservermogensmeter. Pas vervolgens het vermogen aan tot één watt per vierkante centimeter.

Om een fotothermische meting uit te voeren, bereid u één milliliter volumes van verschillende concentraties van de ijzeroxide nanodeeltjes in afzonderlijke centrifugeerbuisjes van 1,5 milliliter voor en plaats de eerste buis bij de gerichte regio van de laserstraal. Noteer de basislijntemperatuur van het monster en schakel de laser en infrarood warmtebeeldcamera in. Bestraal het monster continu gedurende 10 minuten terwijl u de temperatuur in real-time opneemt.

Schakel vervolgens de laser en de camera uit en wacht tot de temperatuur van de regio is teruggekeerd naar de basislijn voordat u de andere monsterconcentraties op dezelfde manier meet. Voor een magnetische hyperthermiemeting in een waterige oplossing, bereid u verschillende ijzeroxide nanodeeltjesverdunningen voor zoals gedemonstreerd en plaats u één verdunning in het midden van een magnetische inductiekoperspoel. Schakel de wisselende magnetische veld en de infrarood warmtebeeldcamera in en induceer de steekproef continu gedurende 10 minuten terwijl u de temperatuur in real-time opneemt.

Aan het einde van de behandeling schakelt u het wisselende magnetische veld en de camera uit. Wanneer de temperatuur van de koperen spoel is teruggekeerd naar de basislijn, meet u de volgende steekproef. Met nanodeeltjes beklede microbubbels vertonen doorgaans een sferische vorm met een gemiddelde diameter van ongeveer 5,41 micrometer.

Hoewel de microbubbels tot een jaar intact blijven, kan een stapsgewijze afgifte van ijzer worden bereikt door het aantal ultrasooncycli te verhogen. IJzeroxide nanodeeltje-gemedieerde fotothermische meting in waterige oplossing onthult een snelle toename van de ijzeroxide nanodeeltjestemperatuur in de tijd met een temperatuurstijging van 30 graden Celsius bereikt na 10 minuten blootstelling aan nabij-infrarode laserlicht bij een ijzerconcentratie van vijf milligram per milliliter. Vergeleken met de controlegroep worden er geen verschillen in morfologie of aantal levende cellen waargenomen wanneer borstkankercellijnen worden geïncubeerd met