$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Miażdżyca jest wieloczynnikową przewlekłą chorobą zapalną ściany tętnicy, wynikającą z rozregulowanego metabolizmu lipidów i wadliwej odpowiedzi zapalnej. Ze względu na rozpowszechnienie oraz koszty ekonomiczne i społeczne tej i pokrewnych chorób sercowo-naczyniowych rośnie zainteresowanie zwalczaniem patologii za pomocą nowych narzędzi, z których jednym z najbardziej obiecujących jest nanotechnologia. 1-3 Istnieje jednak bardzo niewiele przykładów szybkiej produkcji i charakteryzacji sond, która jest podstawą do przeniesienia do kliniki. 4 W tym protokole wykorzystujemy syntezę mikrofalową nanocząstek tlenku żelaza do dalszej funkcjonalizacji bisfosfonianem i wykrywania miażdżycy in vivo u myszy ApoE-/- w ciągu 1 godziny.5 Nanocząstki tlenku żelaza (IONP) są dobrze znanym nanomateriałem, a ich zastosowanie jako środka kontrastowego w obrazowaniu metodą rezonansu magnetycznego (MRI) zostało ustalone do wykrywania różnych chorób w ostatnich latach. 6-8
Rozdział
Synteza mikrofalowa (MWS), pozwala na syntezę nanocząstek w ekstremalnie krótkim czasie z wysoką powtarzalnością i zwiększoną wydajnością. 9,10 pkt.W naszym protokole uzyskujemy IONP z możliwością celowania w płytkę nazębną w trzech krokach. Ostatnim z nich jest przyłączenie aminobisfosfonianu, Neridronianu, który jest kluczowy w naszej strategii ze względu na swoje właściwości wiązania wapnia. Ze względu na swój naturalny analog pirofosforan (PPi), Neridronian jest stosowany w leczeniu wrodzonej łamliwości kości (OI) i choroby Pageta kości (PDB) ze względu na ich wysokie powinowactwo do minerałów kostnych. 11-13
Trzy kroki protokołu są podsumowane w schemacie 1. Kroki pierwszy i drugi są wykonywane przy użyciu technologii mikrofalowej. Pierwszym krokiem jest dostarczenie nanocząstek tlenku żelaza pokrytych kwasem oleinowym (OA-IONP) poprzez modyfikację opublikowanych metod. 14 Protokół ten stanowi adaptację tradycyjnej syntezy rozkładu termicznego do syntezy mikrofalowej. 15,16 Mieszaninę zawierającą Fe(acac)3, kwas oleinowy, oleyloaminę i 1,2-dodekanodiol rozpuszcza się w alkoholu benzylowym i poddaje dwóm procesom ogrzewania. Oczyszczanie odbywa się poprzez przemywanie EtOH i zbieranie cząstek za pomocą magnesu Nd-Fe-B w celu wyeliminowania nadmiaru środków powierzchniowo czynnych w supernatancie. Następnie OA-IONP są stabilizowane w CHCl3. Zgodnie z oczekiwaniami, ze względu na bardzo szybkie nagrzewanie, oczekiwane wyniki wykazały, że nanocząstki syntetyzowane przez mikrofale są mniejsze pod względem rdzenia (3,7 ± 0,8 nm) i rozmiaru hydrodynamicznego (7,5 nm) w porównaniu z tradycyjnym rozkładem termicznym; Jednak nanocząstki nadal wykazują doskonałą krystaliczność.
Drugi etap polega na bezpośredniej chemicznej modyfikacji podwójnego wiązania, obecnego w kwasie oleinowym, przy użyciu silnego utleniacza, takiego jak KMnO4, oryginalna metodologia opracowana w naszej grupie została zmodyfikowana dla warunków MW. 17 Pierwszy etap tworzy kompleksy między MnO4- a wiązaniem podwójnym. Następnie, drugi etap w warunkach kwaśnych, powoduje rozszczepienie cząsteczki kwasu oleinowego, dając kwas azelainowy-IONP. Po tych dwóch etapach po 9 minut każdy próbka jest oczyszczana, najpierw przemywając NaHSO3 1% w celu zmniejszenia nadmiaru MnO4- do MnO2, a następnie NaOH 1% w celu zobojętnienia kwasu.
Po etapie oczyszczania, Azelaic-IONP są stabilizowane w 10 mM buforze fosforanowym pH = 7,2. Bufor ten jest najlepszym środowiskiem dla stabilności koloidalnej cząstek, podobnie jak to miało miejsce w pierwotnej, termicznej reakcji. 18 Zastosowanie mikrofal do bezpośredniego utleniania podwójnego wiązania zawartego w OA-IONP jest bardzo dobrym przykładem korzyści płynących z zastosowania tej technologii w syntezie nanocząstek. Przy metodzie klasycznej reakcja trwa 24 godziny, zastosowanie mikrofal skraca czas reakcji do 18 minut. Co więcej, protokół sterowany mikrofalami wykazuje doskonałą powtarzalność, dając nanocząstki o wielkości hydrodynamicznej 30 ± 5 nm po 4 powtórzeniach. Oprócz zmiany wielkości hydrodynamicznej, potencjał zeta jest dobrym parametrem do szybkiego sprawdzenia powodzenia reakcji. Ze względu na obecność nowych grup karboksylowych w Azelaic-IONP, wartość potencjału zeta wynosi około -44 mV, bardzo zbliżona do wartości uzyskanej metodą termiczną.
Do przyłączenia nerydronianu do Azelaic-IONP stosuje się tradycyjną koniugację EDC/sulfo-NHS. Rozdział 19 To syntetyczne podejście jest dobrze ugruntowane, ponieważ zastosowanie aktywowanego karboksylanu z sulfo-NHS zapewnia stabilność koloidalną podczas reakcji. Po wyeliminowaniu buforu fosforanowego reakcję z nerydronianem przeprowadza się w 1 mM buforze HEPES (pH ~7). W wyniku reakcji powstaje Neridronian-IONP o rozmiarze hydrodynamicznym 40 ± 4 nm w wąskim rozkładzie wielkości i -24,1 mV potencjału zeta.
Procedura jest opisana do szybkiej syntezy IONP do wizualizacji in vivo blaszki miażdżycowej, chociaż wykonalność metody pozwala na dołączenie dowolnego peptydu/przeciwciała z wolnymi aminami, przy użyciu tych samych warunków, do różnych celów w polu MRI z czynnikiem kontrastowym T2-ważonym.