Artykuł metodologiczny

Produkcja nanokropelek dekafluorobutanu z filtrem membranowym z przesunięciem fazowym z wstępnie uformowanych mikropęcherzyków

DOI:

10.3791/62203

23 marca 2021

W tym artykule

Podsumowanie

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

Ten protokół opisuje metodę generowania dużych ilości mikropęcherzyków dekafluorobutanu zamkniętych w lipidach za pomocą sonikacji końcówki sondy, a następnie kondensacji ich w nanokropelki z przesunięciem fazowym za pomocą wytłaczania wysokociśnieniowego i filtracji mechanicznej.

Streszczenie

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

Istnieje wiele metod, które mogą być użyte do produkcji parowalnych kropelek przesunięcia fazowego do obrazowania i terapii. Każda metoda wykorzystuje różne techniki i różni się ceną, materiałami i przeznaczeniem. Wiele z tych metod wytwarzania prowadzi do powstania populacji polidyspersyjnych o niejednorodnych progach aktywacji. Ponadto kontrolowanie wielkości kropel zazwyczaj wymaga stabilnych cieczy perfluorowęglowodorowych o wysokich progach aktywacji, które nie są praktyczne in vivo. Wytwarzanie jednolitych rozmiarów kropel przy użyciu gazów o niskiej temperaturze wrzenia byłoby korzystne dla eksperymentów z obrazowaniem i terapią in vivo. W artykule opisano prostą i ekonomiczną metodę tworzenia filtrowanych pod względem wielkości, stabilizowanych lipidowo nanokropel przesunięcia fazowego z dekafluorobutanem o niskiej temperaturze wrzenia (DFB). Opisano powszechną metodę generowania mikropęcherzyków lipidowych, a także nowatorską metodę ich kondensacji za pomocą wytłaczania pod wysokim ciśnieniem w jednym kroku. Metoda ta ma na celu zaoszczędzenie czasu, maksymalizację wydajności i generowanie większych objętości roztworów mikropęcherzyków i nanokropel do szerokiej gamy zastosowań przy użyciu powszechnego sprzętu laboratoryjnego znajdującego się w wielu laboratoriach biologicznych.

Wprowadzenie

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

Ultradźwiękowe środki kontrastowe (UCA) szybko zyskują na popularności w zastosowaniach obrazowych i terapeutycznych. Mikropęcherzyki, pierwotne UCA, są obecnie głównymi środkami stosowanymi w klinicznych zastosowaniach diagnostycznych. Mikropęcherzyki to wypełnione gazem kule, zwykle o średnicy 1-10 μm, otoczone otoczkami lipidowymi, białkowymi lub polimerowymi1. Jednak ich rozmiar i stabilność in vivo mogą ograniczać ich funkcjonalność w wielu zastosowaniach. Nanokropelki z przesunięciem fazowym, które zawierają przegrzany płynny rdzeń, mogą przezwyciężyć niektóre z tych ograniczeń ze względu na ich mniejszy rozmiar i lepszą żywotność krążenia2. Pod wpływem ciepła lub energii akustycznej przegrzany rdzeń cieczy odparowuje, tworząc mikropęcherzyk gazu2,3,4,5. Ponieważ próg parowania jest bezpośrednio związany z rozmiarem kropli5,6, formułowanie zawiesin kropel o jednolitej wielkości byłoby wysoce pożądane dla osiągnięcia spójnych progów aktywacji. Metody formulacji, które dają jednolite rozmiary kropel, są często skomplikowane i kosztowne, podczas gdy bardziej opłacalne podejścia prowadzą do roztworów polidyspersyjnych7. Kolejnym ograniczeniem jest zdolność do generowania stabilnych kropel z przesunięciem fazowym za pomocą gazów perfluorowęglowodorowych (PFC) o niskiej temperaturze wrzenia, co ma kluczowe znaczenie dla efektywnej aktywacji in vivo8. W tym manuskrypcie opisano protokół generowania stabilnych, filtrowanych, odparowujących kropel o niskiej temperaturze wrzenia, z przesunięciem fazowym, do zastosowań w obrazowaniu in vivo i terapii.

Istnieje wiele metod wytwarzania monorozproszonych submikronowych kropel z przesunięciem fazowym7. Jedną z najbardziej niezawodnych metod kontrolowania wielkości jest użycie urządzeń mikroprzepływowych. Urządzenia te mogą być kosztowne, mają powolne tempo produkcji kropel (~104-10 6 kropli/s)7 i wymagają intensywnego szkolenia. Urządzenia mikroprzepływowe zazwyczaj wymagają również gazów o wysokiej temperaturze wrzenia, aby uniknąć spontanicznego parowania i zatykania systemu7. Jednak niedawne badanie przeprowadzone przez de Gracia Lux i wsp.9 pokazuje, w jaki sposób chłodzenie mikrofluidyzatora może być wykorzystane do generowania wysokich stężeń submikronowego przesunięcia fazowego (1010-10 12/ml) przy użyciu dekafluorobutanu o niskiej temperaturze wrzenia (DFB) lub oktafluoropropanu (OFP).

Ogólnie rzecz biorąc, gazy o niskiej temperaturze wrzenia, takie jak DFB lub OFP, są łatwiejsze w obsłudze przy użyciu wstępnie uformowanych pęcherzyków gazu. Kropelki do odparowania mogą być wytwarzane z prekursorów stabilizowanych lipidami pęcherzyków poprzez kondensację gazu przy użyciu niskich temperatur i podwyższonego ciśnienia5,10. Stężenie kropelek wytwarzanych tą metodą zależy od stężenia mikropęcherzyków prekursora i skuteczności konwersji pęcherzyków w kropelki. Skoncentrowane mikropęcherzyki zostały zgłoszone z sonikacji końcówki zbliżającej się do >10 10 MB/mL11, podczas gdy inne badanie wykazało stężenia kropelek w zakresie od ~1-3 x1011 kropel/ml ze skondensowanych pęcherzyków OFP i DFP12. Gdy monorozproszone kropelki nie stanowią problemu, metody kondensacji są najprostszymi i najtańszymi metodami generowania stabilizowanych lipidami kropel przesunięcia fazowego przy użyciu niskowrzących PFC. Metody generowania pęcherzyków o jednolitej wielkości przed kondensacją mogą pomóc w tworzeniu bardziej monodyspersyjnych populacji kropel. Jednak generowanie monodyspersyjnych pęcherzyków prekursorowych jest również trudne, co wymaga bardziej kosztownych podejść, takich jak mikrofluidyka lub techniki wielokrotnego wirowania różnicowego11. Alternatywne podejście do wytwarzania nanokropel DFB i OFB zostało niedawno opublikowane przy użyciu spontanicznego zarodkowania kropel w liposomach13. Ta metoda, wykorzystująca efekt "Ouzo", jest prostym sposobem na generowanie kropelek PFC o niskiej temperaturze wrzenia bez konieczności kondensacji pęcherzyków. Rozkład wielkości kropelek PFC można kontrolować za pomocą delikatnego miareczkowania i mieszania składników PFC, lipidów i etanolu stosowanych do inicjacji zarodkowania kropel. Warto również zauważyć, że mieszanie perfluorowęglowodorów może być stosowane do kontrolowania stabilności i progów aktywacji nanokropel14,15. Nowsze prace Shakya i in. pokazują, w jaki sposób można dostroić aktywację nanokropel poprzez emulgowanie PFC o wysokiej temperaturze wrzenia w endoszkielecie węglowodorowym, aby ułatwić heterogeniczne zarodkowanie w rdzeniu kropli16, co jest podejściem, które można rozważyć wraz z innymi formami filtracji wielkości kropel.

Po uformowaniu, krople przesunięcia fazowego mogą być wytłaczane po utworzeniu, aby stworzyć więcej monorozproszonych populacji. W rzeczywistości podobny protokół do opisanej tutaj metody został wcześniej opublikowany przez Kopechek et al.17 przy użyciu dodekofluorpentanu o wysokiej temperaturze wrzenia (DDFP) jako rdzenia kropli. Czytelnicy chcący użyć kropel z przesunięciem fazowym z perfluorowęglowodorami o wysokiej temperaturze wrzenia (stabilnymi w temperaturze pokojowej) powinni zamiast tego zapoznać się z powyższym artykułem. Wytwarzanie i wytłaczanie kropel z gazami o niskiej temperaturze wrzenia, takimi jak DFB i OFP, jest bardziej skomplikowane i najlepiej podejść do niego poprzez kondensację wstępnie uformowanych pęcherzyków gazu.

W tym protokole opisana jest powszechna metoda generowania wstępnie uformowanych mikropęcherzyków lipidowych z rdzeniem gazowym DFB za pomocą sonikacji końcówki sondy. Następnie komercyjna wytłaczarka jest używana do kondensacji wstępnie uformowanych mikropęcherzyków w submikronowe nanokropelki z przesunięciem fazowym (Rysunek 1). Powstałe kropelki są następnie aktywowane przez ciepło i ultradźwięki. Metoda ta może wytwarzać większe objętości roztworu nanokropel niż konwencjonalne metody kondensacji z węższymi rozkładami wielkości bez konieczności stosowania drogich urządzeń mikroprzepływowych. Produkcja roztworów nanokropel o wąskim rozkładzie wielkości może prawdopodobnie generować bardziej jednolite progi parowania. Pozwoli to zmaksymalizować ich potencjał w wielu zastosowaniach, takich jak obrazowanie, ablacja, dostarczanie leków i embolizacja1,3,4,6.

figure-introduction-1
Rysunek 1: Schemat konfiguracji wytłaczania pod wysokim ciśnieniem do kondensacji wstępnie uformowanych mikropęcherzyków w nanokropelki z przesunięciem fazowym. Roztwór mikropęcherzyków jest dodawany i przechowywany w komorze wytłaczarki, a 250 psi ze zbiornika azotu jest podawane przez zawór wlotowy komory. Gazowy azot przepchnie roztwór mikropęcherzyków przez filtr u podstawy komory, kondensując próbkę do nanokropel. Roztwór jest ostatecznie wypychany z ekstrudera przez rurkę wylotową próbki i zbierany. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

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

1. Tworzenie filmów lipidowych

  1. Przygotuj folie lipidowe do generowania mikropęcherzyków przy użyciu 90% DSPC i 10% DSPE-PEG2K, mieszając lipidy w odpowiednich proporcjach, postępując zgodnie z poniższymi wskazówkami:
    1. Zrób lipidy zapasowe DSPC i DSPE-PEG2K w chloroformie. Odważyć 50 mg każdego proszku lipidowego w oddzielnych fiolkach. Dodać 1 ml chloroformu do każdej fiolki za pomocą szklanej strzykawki o pojemności 1 ml.
    2. Dodać 287 μl bulionu DSPC i 113 μl bulionu DSPE-PEG2K (oba 50 mg/ml) do 20 ml fiolki scyntylacyjnej za pomocą szklanej strzykawki.
    3. Wysuszyć zmieszane lipidy, aby usunąć chloroform za pomocą azotu. Używając odpowiedniej długości rurki podłączonej do azotu w domu, delikatnie przelej azot gazowy przez przestrzeń nad fiolką podczas mieszania. Kontynuuj, aż nie zaobserwuje się chloroformu, a pozostały film lipidowy zacznie zmieniać kolor na biały. Użyć polipropylenowych zakrętek, przykryć próbkę, wprowadzając azot do przestrzeni nad roztworem.
    4. Umieścić fiolki w próżni na noc za pomocą eksykatora próżniowego w celu usunięcia pozostałości chloroformu. Pozostanie cienka półprzezroczysta warstwa, która pokryje dno fiolki.
    5. Przechowywać fiolki w temperaturze -20 °C do czasu, gdy będą potrzebne.

2. Generowanie mikropęcherzyków z filmów lipidowych

  1. Aby uzyskać mikropęcherzyki, dodaj 10 ml 1x buforu fosforanowego soli fizjologicznej (PBS) zawierającego 20% v/v glikolu propylenowego i 20% v/v glicerolu (końcowe pH 7,2-7,4) do suchego filmu lipidowego.
  2. Ponownie zamknąć próbkę i ogrzać ją do temperatury 65 °C przez 30 minut na bloku grzewczym (lub podgrzewanej łaźni wodnej).
  3. Podczas podgrzewania próbki należy przygotować sonograf do kąpieli, zwiększając temperaturę kąpieli do 65 °C.
    UWAGA: Proces ten jest szybszy, jeśli woda jest wstępnie podgrzana w kuchence mikrofalowej lub płycie grzejnej przed umieszczeniem w sonikatorze kąpielowym.
  4. Umieścić fiolkę scyntylacyjną zawierającą podgrzaną próbkę w sonikatorze kąpielowym tak, aby tylko część fiolki zawierająca roztwór lipidów była zanurzona w łaźni wodnej.
  5. Roztworu lipidów należy poddać sonizacji przez co najmniej 15 minut. Upewnij się, że temperatura wody utrzymuje się na poziomie 65 °C. Kontynuuj sonikację w odstępach 10-15 minut, aż roztwór będzie całkowicie klarowny (Rysunek 2).
    UWAGA: Jeśli sonograf do kąpieli nie jest dostępny, roztwór można poddać sonikacji końcówką z mocą 10%, aż do uzyskania czystości. Jednak mikrokońcówka zużywa się szybciej i jest droższa w wymianie.

figure-protocol-1
Rysunek 2: Przykład uwodnionych warstw lipidowych. Przykład uwodnionego filmu lipidowego (A) przed i (B) po sonikacji w kąpieli w celu utworzenia jednopłytkowych pęcherzyków. Po sonikacji w kąpieli roztwór lipidowy powinien zmienić się z bardziej nieprzezroczystego na półprzezroczysty. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

  1. Gdy jest jeszcze ciepły, zdejmij nakrętkę i zaciśnij fiolkę w dźwiękoszczelnej obudowie sonikatora, tak aby nasadka mikrokońcówki sonitora była zanurzona tuż pod interfejsem powietrze/ciecz (Rysunek 3).
  2. Umieść zbiornik z dekafluorobutanem obok dźwiękoszczelnej obudowy sonikatora.
  3. Przygotuj łaźnię lodową i umieść ją obok dźwiękoszczelnej obudowy. Zostanie to użyte w dalszej części kroku 2.14.
  4. Włącz wyłącznik zasilania sonikatora.
  5. Po uruchomieniu systemu ustaw poziom mocy na 70%. Nie przekraczaj 70% amplituda z nasadką do mikrokońcówek. Nie uruchamiaj sonikatora w tym czasie.
  6. Podłącz rurkę o odpowiedniej długości, aby poprowadzić gaz z wylotu zbiornika DFB do ciepłego roztworu lipidowego znajdującego się w obudowie. Rurkę należy umieścić tuż w szyjce fiolki, aby umożliwić przepływ gazu do przestrzeni nad głową podczas sonikacji (Rysunek 3).
  7. Powoli otwieraj zawór zbiornika, aż będzie można zobaczyć, jak gaz przepływa przez roztwór lipidów. Spowoduje to lekkie zmarszczki na powierzchni cieczy. Jeśli przepływ gazu jest zbyt duży, roztwór przeleje się podczas formułowania mikropęcherzyków.
  8. Uruchom sonikator i pracuj przez 10 sekund w sposób ciągły, aby wytworzyć mikropęcherzyki. Jeśli roztwór bąbelkowy zacznie się przelewać podczas sonikacji, natychmiast zatrzymaj sonikator.
  9. Wyłącz sonikator i natychmiast zamknij zawór zbiornika DFB.
  10. Szybko zakryć roztwór mikropęcherzyków i zanurzyć fiolkę w łaźni lodowej, aby schłodzić próbkę poniżej 55 °C (temperatura zeszklenia DSPC)
  11. Pozostawić próbki mikropęcherzyków w łaźni lodowej do czasu, gdy będą potrzebne.

figure-protocol-2
Rysunek 3: Umieszczenie końcówki sondy w roztworze lipidowym w celu optymalizacji tworzenia mikropęcherzyków. Uważaj, aby końcówka sondy nie dotykała szkła. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

3. Przygotowanie ekstrudera do kondensacji mikropęcherzyków

  1. Zamontuj wytłaczarkę wysokociśnieniową zgodnie z instrukcją obsługi za pomocą filtra ceramicznego 200 nm (dostarczonego przez producenta).
  2. Umieść ekstruder na środku wodoszczelnego pojemnika, tak aby rurka wylotowa próbki nie była dociśnięta do boku ani zaciśnięta.
  3. Podłącz ekstruder do zbiornika azotu za pomocą adaptera dostarczonego przez producenta.
  4. Przygotować soloną kąpiel lodową o temperaturze -2 °C w wodoszczelnym pojemniku wokół wytłaczarki, używając 400 ml wody i 10 g chlorku sodu.
  5. Umieścić koniec rurki wylotowej w fiolce scyntylacyjnej, aby pobrać wytłaczaną próbkę.
    UWAGA: Przymocować probówkę do pojemnika za pomocą taśmy, jeśli nie leży płasko lub nie pozostaje w fiolce.

4. Przygotowanie ekstrudera do kondensacji mikropęcherzyków

  1. Otwórz i zamknij zawór spustowy, aby upewnić się, że w ekstruderze nie ma ciśnienia.
  2. Zdejmij pokrywę komory i dodaj 5 ml 1x PBS do komory ekstrudera.
  3. Załóż pokrywę, upewniając się, że zatrzasnęła się z powrotem na swoim miejscu.
  4. Otwórz zbiornik azotu tak, aby manometr wskazywał 250 psi. Upewnij się, że zawór regulacji ciśnienia jest w pozycji zamkniętej.
  5. Zamknij zbiornik gazu i otwórz zawór wlotowy komory ekstrudera. Roztwór PBS zostanie przepchnięty przez system i wyjściowy z rurki wylotowej próbki do fiolki scyntylacyjnej.
  6. Gdy z rurki wydostaje się tylko gaz, otwórz zawór spustowy i pozwól, aby ciśnienie spadło do 0 psi.
  7. Wyjąć fiolkę scyntylacyjną.

5. Wstępne chłodzenie mikropęcherzyków do wytłaczania

  1. Otwórz i zamknij zawór spustowy, aby upewnić się, że w ekstruderze nie ma ciśnienia. Umieścić nową fiolkę scyntylacyjną na końcu rurki wylotowej.
  2. Napełnij stalowy pojemnik 2-metylobutanem i dodaj suchy lód, aby obniżyć temperaturę do -18 °C.
  3. Wprowadzić roztwór mikropęcherzyków do schłodzonego 2-metylobutanu tak, aby próbka była zanurzona na 2 minuty. Przesuwaj fiolkę scyntylacyjną przez 2 minuty, aby delikatnie wymieszać pęcherzyki. W razie potrzeby dodać suchy lód, aby utrzymać temperaturę w zakresie od -15 do -18 °C. Należy uważać, aby nie przekroczyć -20 °C, w przeciwnym razie roztwór substancji pomocniczej zamarznie i zniszczy próbkę pęcherzyków.
    UWAGA: Kroki 5.2 i 5.3 można również wykonać, schładzając próbkę bąbelkową w zamrażarce laboratoryjnej przez dłuższy czas. Należy jednak zachować ostrożność w celu dokładnego monitorowania temperatury zamrażarki i unikania zamrażania próbki.
  4. Po 2 minutach usuń mikropęcherzyki ze schłodzonego 2-metylobutanu, delikatnie potrząśnij fiolką, aby wymieszać mikropęcherzyki i użyj schłodzonej strzykawki o pojemności 10 ml, aby przenieść roztwór do wytłaczarki.
  5. Zdejmij pokrywę komory ekstrudera i dodaj roztwór mikropęcherzyków do komory, powoli naciskając tłok na strzykawkę. Załóż nasadkę ekstrudera, upewniając się, że zatrzasnęła się z powrotem na swoim miejscu.
  6. Sprawdź, czy zawór regulacji ciśnienia i zawór spustowy ekstrudera są w pozycji zamkniętej.
  7. Otwórz zbiornik azotu gazowego, aż manometr wskaże 250 psi, zamknij zbiornik gazu i przekręć zawór regulacji ciśnienia do pozycji otwartej.
  8. Gdy roztwór napełni fiolkę scyntylacyjną na rurki wyjściowej, a z rurki wydostaje się tylko gaz, powoli otwórz zawór spustowy ciśnienia i pozwól, aby ciśnienie spadło do 0 psi.
  9. Umieścić fiolkę scyntylacyjną w łaźni lodowej lub lodówce w celu przechowywania.
  10. W celu długotrwałego przechowywania i zminimalizowania spontanicznej parowania próbkę należy przechowywać w standardowej zamrażarce. Upewnij się, że temperatura wynosi -20 °C lub więcej, aby uniknąć zamrożenia próbki (roztwór substancji pomocniczej składający się z 20% PPG i 20% glicerolu zapobiegnie zamarznięciu próbki w większości zamrażarek laboratoryjnych).

6. Oddzielanie kropelek od liposomów przez wirowanie

  1. Przenieść 10 ml wyciśniętego roztworu kropelki do probówki wirówkowej o pojemności 15 ml.
  2. Odwirować wytłaczaną próbkę o masie 1 500 x g przez 10 minut w temperaturze 4 °C. Na dnie rurki widoczny będzie granulat składający się z nanokropelek DFB (Rysunek 4). Spontanicznie odparowane kropelki pojawią się na górze roztworu i należy je wyrzucić.

figure-protocol-3
Rysunek 4: Przykład granulowania kropelek DFB z przesunięciem fazowym po odwirowaniu. Nanokropelki DFB są gęstsze niż liposomy i zbierają się na dnie probówki wirówkowej w postaci osadu (czerwone pole). Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

  1. Usunąć supernatant i ponownie zawiesić osad w 2 ml 1x PBS z 20% glicerolem i 20% glikolem propylenowym.
  2. Delikatnie wymieszaj probówkę do uzyskania jednorodnego roztworu i przenieś kropelki do mniejszej probówki wirówkowej o pojemności 2 ml.
  3. Przemyć próbkę jeszcze dwa razy w probówce wirówkowej o pojemności 2 ml.
  4. Po ostatnim praniu ponownie zawieś granulat w 100 μl 1x PBS z 20% glicerolem i 20% glikolem propylenowym i przechowuj na lodzie lub w zamrażarce do czasu, aż będzie potrzebny.

7. Mikroskopowa weryfikacja parowania kropelek

  1. Przygotować rozcieńczony roztwór kropel, dodając 2,5 μl skoncentrowanych kropelek do 7,5 μl 1x PBS.
  2. Przygotować szkiełko mikroskopowe z 10 μl rozcieńczonej próbki. Korzystając z obiektywu 40x, obserwuj próbkę i zapisuj obrazy.
  3. Wyjmij szkiełko z mikroskopu i umieść je na płycie grzewczej o temperaturze 65 °C na 1 minutę, aby odparować nanokropelki do mikropęcherzyków.
  4. Użyj tego samego 40-krotnego obiektywu, aby obserwować próbkę po podgrzaniu, aby zweryfikować parowanie kropelk.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

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

Reprezentatywne wyniki rozkładu wielkości są dołączone za pomocą analizy dynamicznego rozpraszania światła (DLS) i przestrajalnego czujnika impulsów rezystancyjnych (TRSP). Rysunek 5 pokazuje rozkład wielkości skondensowanych roztworów bąbelkowych z ekstruzją i bez ekstruzji. Bez wytłaczania protokół kończy się na kroku 5.3. Schłodzone pęcherzyki są zagęszczane przez odpowietrzenie próbki do ciśnienia atmosferycznego, gdy jest zimna. Tylko skondensowana próbka ma znacznie szerszy rozkład wyś...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

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

Dostępna jest obszerna literatura, która omawia formułę, fizykę i potencjalne zastosowania mikropęcherzyków i kropel z przesunięciem fazowym w obrazowaniu i terapii in vivo. Dyskusja ta dotyczy wyraźnie generowania mikropęcherzyków lipidowych i przekształcania ich w submikronowe kropelki przesunięcia fazowego przy użyciu gazu DFB o niskiej temperaturze wrzenia i wytłaczania pod wysokim ciśnieniem. Opisana tutaj metoda ma na celu zapewnienie stosunkowo prostej metody wytwarzania dużych ilości mikropęcherzyków lipidowych i...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

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

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

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

Chcielibyśmy podziękować Dominique James z laboratorium dr Kena Hoyta za dostarczenie analizy TRSP waporyzowalnych nanokropel z przesunięciem fazowym

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
15 ml Probówki wirówkoweFalcon352095Zbieranie i odwirowywanie kropel
Filtr poliwęglanowy 200 nmWhatman110606Filtry do wytłaczarki
2-metylobutanFisher Chemical03551-4Szybkie wstępne chłodzenie roztworu mikropęcherzyków przed wytłaczaniem
3-bolcowe zaciski X2Fisher02-217-002Utrzymywanie fiolek do scyntylacji na miejscu do sonikacji końcówki sondy
400W Analogowy sonator końcówki sondy z klaksonemBranson101-063-198RSłuży do generowania mikropęcherzyków lipidowych z roztworu lipidowego
Sonicator do kąpieliFisher Scientific15337402Służy do pomocy w rozkładzie liposomów na pęcherzyki jednowarstwowe
Bioresole FisherChloroform C298-4Służy do wytwarzania filmu lipidowego do przygotowania mikropęcherzyków
Dekafluorobutan (perfluorobutan) GazFluoroMed L.P.1 kggenerujący mikropęcherzyki za pomocą sonikacji końcówki sondy
Suchy lód-szybkie wstępne chłodzenie roztworu mikropęcherzyków przed wytłaczaniem
DSPC Lipid PowderNOF AmericaCOATSOME MC-8080Składnik filmu lipidowego
DSPE-PEG-2K Lipid PowderNOF AmericaSUNBRIGHT DSPE-020CNSkładnik filmu lipidowego
Termometr ogólny--Służy do pomiaru temperatury łaźni lodowej i temperatury 2-metylobutanu (musi dostosować się do temperatur -20C)
Szklane strzykawkiHamilton81139Służy do mieszania lipidów w chloroformie
GlicerolFisher BioreagentsBP229-1Obniża temperaturę zamarzania roztworu PBS
Blok grzewczyVWR Scientific ProductsPodgrzewanie filmów lipidowych i parowanie kropelek
Lipex 10 wytłaczarka mlEvonikKomercyjny system wytłaczania wysokociśnieniowego
Mini Vortex MixerMarka Fisher14-955-151Służy do usuwania nadmiaru chloroformu z folii lipidowych
Zbiornik azotu-Używany do obsługi wytłaczarki
Bufor fosforanowy SalineFisher ScientificHydrate folie lipidowe i kropelki do prania
Poliestrowy dyskspustowyWhatman230600Zapewnia wsparcie dla filtra poliwęglanowego
Nasadki polipropylenoweFisher Scientific298417Służy do przechowywania roztworu
Glikol propylenowyFisher ChemicalP355-1Obniża temperaturę zamarzania roztworu PBS
Fiolki do scyntylacjiDWK Nauki Przyrodnicze Wheaton986532Służy do tworzenia filmów lipidowych i generowania mikropęcherzyków
Mały młotek-służy do rozbijania suchego lodu do chłodzenia metylobutanu
Sonicator Nasadka do mikrokońcówekBranson101148070Służy do generowania mikropęcherzyków z roztworu lipidów
Pojemnik stalowyMedegen79310Szybkie wstępne chłodzenie roztworu mikropęcherzyków przed wytłaczaniem (będzie działał dowolny pojemnik o temperaturze -20C)
Eksykator próżniowyBel-Art SP Scienceware08-648-100Usuwa nadmiar chloroformu z filmów lipidowych
2 ml probówka wirówkowaFisher02682004Służy do zagęszczania nanokropel

Bibliografia

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Sirsi, S., Borden, M. Microbubble compositions, properties and biomedical applications. Bubble Science Engineering and Technology. 1 (1-2), 3-17 (2009).
  2. Sheeran, P. S., Dayton, P. A. Phase-change contrast agents for imaging and therapy. Current Pharmaceutical Design. 18 (15), 2152-2165 (2012).
  3. Mountford, P. A., Smith, W. S., Borden, M. A. Fluorocarbon nanodrops as acoustic temperature probes. Langmuir: The ACS Journal of Surfaces and Colloids. 31 (39), 10656-10663 (2015).
  4. Mountford, P. A., Thomas, A. N., Borden, M. A. Thermal activation of superheated lipid-coated perfluorocarbon drops. Langmuir: The ACS Journal of Surfaces and Colloids. 31 (16), 4627-4634 (2015).
  5. Sheeran, P. S., Luois, S., Dayton, P. A., Matsunaga, T. O. Formulation and acoustic studies of a new phase-shift agent for diagnostic and therapeutic ultrasound. Langmuir: The ACS Journal of Surfaces and Colloids. 27 (17), 10412-10420 (2011).
  6. Sheeran, P. S., Dayton, P. A. Improving the performance of phase-change perfluorocarbon droplets for medical ultrasonography: current progress, challenges, and prospects. Scientifica. 2014, 579684(2014).
  7. Sheeran, P. S., et al. Methods of generating submicrometer phase-shift perfluorocarbon droplets for applications in medical ultrasonography. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 64 (1), 252-263 (2017).
  8. Sheeran, P. S., et al. Decafluorobutane as a phase-change contrast agent for low-energy extravascular ultrasonic imaging. Ultrasound in Medicine & Biology. 37 (9), 1518-1530 (2011).
  9. de Gracia Lux, C., et al. Novel method for the formation of monodisperse superheated perfluorocarbon nanodroplets as activatable ultrasound contrast agents. RSC Advances. 7 (77), 48561-48568 (2017).
  10. Mountford, P. A., Sirsi, S. R., Borden, M. A. Condensation phase diagrams for lipid-coated perfluorobutane microbubbles. Langmuir: The ACS Journal of Surfaces and Colloids. 30 (21), 6209-6218 (2014).
  11. Feshitan, J. A., Chen, C. C., Kwan, J. J., Borden, M. A. Microbubble size isolation by differential centrifugation. Journal of Colloid and Interface Science. 329 (2), 316-324 (2009).
  12. Wu, S. -Y., et al. Focused ultrasound-facilitated brain drug delivery using optimized nanodroplets: vaporization efficiency dictates large molecular delivery. Physics in Medicine and Biology. 63 (3), 035002(2018).
  13. Li, D. S., et al. Spontaneous Nucleation of stable perfluorocarbon emulsions for ultrasound contrast agents. Nano Letters. 19 (1), 173-181 (2019).
  14. Sheeran, P. S., Luois, S. H., Mullin, L. B., Matsunaga, T. O., Dayton, P. A. Design of ultrasonically-activatable nanoparticles using low boiling point perfluorocarbons. Biomaterials. 33 (11), 3262-3269 (2012).
  15. Kawabata, K., Sugita, N., Yoshikawa, H., Azuma, T., Umemura, S. Nanoparticles with multiple perfluorocarbons for controllable ultrasonically induced phase shifting. Japanese Journal of Applied Physics. 44 (6), 4548-4552 (2005).
  16. Shakya, G., et al. Vaporizable endoskeletal droplets via tunable interfacial melting transitions. Science Advances. 6 (14), 7188(2020).
  17. Kopechek, J. A., Zhang, P., Burgess, M. T., Porter, T. M. Synthesis of phase-shift nanoemulsions with narrow size distributions for acoustic droplet vaporization and bubble-enhanced ultrasound-mediated ablation. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (67), e4308(2012).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

nanokrople z przesuni ciem fazowymlipidowe mikrop cherzykifiltracja membranowaekstruzja wysokoci nieniowakondensacja mikrop cherzyk wkontrola wielko ci kropliregulowane wykrywanie impuls w oporowychparowanie nanokropliobrazowanie ultrad wi kowe

Powiązane artykuły