AN został opracowany specjalnie zaprojektowany laserowy aparat grzewczy kompatybilny z MRI, aby zapewnić miejscowe ogrzewanie guzów podskórnych w celu aktywacji uwalniania czynników z termoczułych liposomów, szczególnie w obszarze guza.
Artykuł metodologiczny
AN został opracowany specjalnie zaprojektowany laserowy aparat grzewczy kompatybilny z MRI, aby zapewnić miejscowe ogrzewanie guzów podskórnych w celu aktywacji uwalniania czynników z termoczułych liposomów, szczególnie w obszarze guza.
Liposomy zostały wykorzystane jako systemy dostarczania leków do zwalczania guzów litych poprzez wykorzystanie efektu zwiększonej przepuszczalności i retencji (EPR), co skutkuje znacznym zmniejszeniem toksyczności ogólnoustrojowej. Niemniej jednak niewystarczające uwalnianie kapsułkowanego leku z liposomów ograniczyło ich skuteczność kliniczną. Liposomy wrażliwe na temperaturę zostały zaprojektowane tak, aby zapewnić specyficzne dla miejsca uwalnianie leku w celu przezwyciężenia problemu ograniczonej biodostępności leków nowotworowych. Nasze laboratorium zaprojektowało i opracowało aktywowany termicznie termoczuły preparat liposomowy cisplatyny (CDDP), znany jako HTLC, aby zapewnić wyzwalane uwalnianie CDDP w guzach litych. Aktywowane ciepłem dostarczanie in vivo osiągnięto w modelach mysich przy użyciu specjalnie zbudowanego laserowego aparatu grzewczego, który zapewnia konforemny wzór ogrzewania w miejscu guza, co potwierdzono za pomocą termometrii MR (MRT). Światłowodowe urządzenie monitorujące temperaturę zostało wykorzystane do pomiaru temperatury w czasie rzeczywistym przez cały okres grzewczy z regulacją dostarczania ciepła online poprzez naprzemienną moc lasera. Dostarczanie leków zoptymalizowano pod kontrolą rezonansu magnetycznego (MR) poprzez kokapsułkowanie środka kontrastowego MR (tj. gadoteridolu) wraz z CDDP do termoczułych liposomów w celu walidacji protokołu ogrzewania i oceny akumulacji guza. Protokół ogrzewania składał się z okresu podgrzewania trwającego 5 minut przed podaniem HTLC i 20 minut ogrzewania po wstrzyknięciu. Ten protokół ogrzewania skutkował skutecznym uwalnianiem zamkniętych w kapsułkach czynników z najwyższą zmianą sygnału MR zaobserwowaną w podgrzanym guzie w porównaniu z nieogrzewanym guzem i mięśniem. Badanie to wykazało udane zastosowanie laserowego aparatu grzewczego do przedklinicznego rozwoju liposomów termoczułych oraz znaczenie walidacji protokołu ogrzewania pod kontrolą rezonansu magnetycznego dla optymalizacji dostarczania leków.
Patofizjologia guzów litych skutkuje zwiększoną przepuszczalnością i retencją (EPR) systemów nanoskalowych. Doprowadziło to do opracowania wielu systemów dostarczania leków, które wykorzystują ten efekt do celowania w tkankę nowotworową, jednocześnie minimalizując ogólnoustrojowe skutki uboczne1. Technologie dostarczania liposomalnego zostały szeroko zbadane pod kątem sond do badania leków lub obrazowania2. Chociaż liposomy znacznie zmniejszyły toksyczność ogólnoustrojową w porównaniu z konwencjonalną chemioterapią, nastąpiła niewielka poprawa skuteczności klinicznej3,4. Badania wykazały, że ograniczona skuteczność wynika z braku uwalniania leku z nośnika4,5. W rezultacie, rozwój liposomów, które są aktywowane w celu uwolnienia kapsułkowanego leku w odpowiedzi na bodźce zewnętrzne, przyciągnął znaczną uwagę. Hipertermia jest stosowana od dziesięcioleci jako stosunkowo bezpieczna metoda leczenia pacjentów z rakiem6. W związku z tym opracowanie termoczułych liposomów z ciepłem jako zewnętrznym wyzwalaczem było logiczną kombinacją o znacznym potencjale klinicznym. Rzeczywiście, zawierający lizolipidy termoczuły preparat liposomowy doksorubicyny, znany jako LTSL-DOX, osiągnął obecnie ocenę kliniczną7.
Ostatnie dane kliniczne z LTSL-DOX wykazały, że protokół dostarczania ciepła jest krytycznym czynnikiem, który może mieć duży wpływ na wyniki leczeniapacjentów 8. U ludzi do miejscowego stosowania hipertermii w miejscach guza9 stosuje się przetworniki o częstotliwości radiowej, mikrofalowe, laserowe i ultradźwiękowe. W badaniach przedklinicznych wymagających ogrzewania guzów podskórnych najczęściej stosuje się cewniki grzewcze10,11 i kąpiele wodne12,13. W tym manuskrypcie przedstawiamy nową metodę ogrzewania guzów podskórnych przy użyciu specjalnie zaprojektowanej konfiguracji ogrzewania opartej na laserze, która umożliwia bardziej konforemne ogrzewanie objętości guza. Dzięki zastosowaniu materiałów kompatybilnych z MR, zestaw jest wystarczająco mały, aby zmieścić się w otworze obrazowania MR dla małych zwierząt, umożliwiając monitorowanie zmian temperatury tkanek w czasie rzeczywistym podczas ogrzewania laserowego.
Środek kontrastowy MR, gadoteridol (Gd-HP-DO3A), został zakapsułkowany razem z CDDP do termoczułego liposomowego preparatu CDDP (HTLC), znanego jako Gd-HTLC, do monitorowania i oceny uwalniania leku aktywowanego termicznie w czasie rzeczywistym oraz walidacji protokołu ogrzewania. Nasze wyniki pokazują, że laserowe urządzenie grzewcze skutecznie aktywowało uwalnianie zamkniętych w kapsułkach środków z preparatu Gd-HTLC podczas monitorowania za pomocą obrazowania MR.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Przygotowanie liposomów
2. Uwalnianie in vitro z liposomów
3. Implantacja podskórnego ksenoprzeszczepu guza szyjki macicy
4. Projektowanie, montaż i kalibracja konforemnego iluminatora laserowego do ogrzewania in vivo
5. Konforemne ogrzewanie guza za pomocą specjalnie zaprojektowanej konfiguracji komory laserowej
6. Rozkład temperatury oceniany za pomocą termometrii MR (MRT)
7. Monitorowanie MR wydania agenta
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Liposomy HTLC są produkowane przy użyciu powszechnie stosowanych metod, takich jak tworzenie filmu lipidowego, hydratacja, ekstruzja i dializa. Podczas czynności związanych z CDDP należy zachować ostrożność, aby nie narażać CDDP na działanie jakiegokolwiek materiału aluminiowego, ponieważ CDDP zostanie dezaktywowany poprzez tworzenie się czarnego osadu. Ilustracja HTLC jest pokazana na rysunku 3. Właściwości fizykochemiczne HTLC zostały podsumowane w manuskrypcie opublikowanym niedawno w czasopiśmie ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Liposomy zostały po raz pierwszy opracowane w latach 1960. jako nośniki leków, które przenoszą leki hydrofilowe w swojej wewnętrznej objętości wodnej, a leki hydrofobowe w dwuwarstwie lipidowej2. Oprócz zastosowania w zastosowaniach terapeutycznych, liposomy zostały zbadane pod kątem zastosowań diagnostycznych, gdy są znakowane radionuklidami lub ładowane środkami kontrastowymi do obrazowania17. W ostatnich latach teranostyka i pary terapeutyczno-diagnostyczne były poszukiwane w celu zapewnienia moż...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Nie ma żadnych ujawnień.
To badanie jest finansowane z grantu operacyjnego z Canadian Institutes of Health Research (CIHR) dla C.A. i D.A.J. Autorzy dziękują Kanadyjskiej Fundacji Innowacji i Fundacji Księżniczki Małgorzaty za sfinansowanie placówki badawczej STTARR, która umożliwia badania nad obrazowaniem i terapią w ramach tej pracy.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Wyparka obrotowa | Heidolph Instruments GmbH & Co.KG | Laborota 4000 | |
| Wytłaczarka wysokociśnieniowa | Northern Lipids Inc. | T.001 | Termobeczka 10 ml |
| Cyrkulator grzewczy | VWR International LLC. | 11305 | Podłączony do wytłaczarki |
| Filtr membranowy z poliwęglanu | Whatman | 110605; | |
| Różnicowy kalorymetr skaningowy (DSC) | TA Instruments | Q100 | |
| Spektrometr emisyjny z plazmą sprzężoną indukcyjnie sprzężoną (ICP-AES) | PerkinElmer | Optima 7300DV | |
| Zetasizer | Malvern Instruments Ltd. | Inkubator komórek Nano-ZS | |
| NuAire Inc. | NU-5800 | ||
| Aplikator do nawijania nawinięć Autoclip | Becton Dickinson | 427630 | |
| Ściągacz do spinek z automatycznym klipsem | Becton Dickinson | 427637 | |
| Klipsy do ran | Becton Dickinson | 427631 | 9 mm |
| 763 nm Urządzenie laserowe | Biolitec | Ceralas CD 403 Sonda | |
| laserowa Thorlabs Inc. | FT400EMT | Z SMA i płaskimi złączami rozszczepianymi | |
| Spectralon (oświetlacz) | Labsphere Inc. | FAST-SL-5CMX5CM | |
| CSTM-SL-5CMX5CM | |||
| 7 System obrazowania metodą wstępnego rezonansu magnetycznego (MR) Tesli | Bruker Corporation | Biospec 70/30 | |
| Światłowodowy czujnik temperatury | LumaSense Technologies Inc. | laboratoryjny Luxtron FOT | |
| Kula integrująca | Newport Corporation | 819C | |
| Miernik mocy optycznej | Newport Corporation | 1830-R |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie