Name: Synteza immunoukierunkowanych magnetoplazmonicznych nanoklastrów (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-08-22T16:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 43 s
Description: Poznaj syntezę immunoukierunkowanych magnetoplazmonicznych nanoklastrów z rdzeniem z tlenku żelaza i powłoką złotą. Ta metoda umożliwia tworzenie nanocząstek o silnym momencie magnetycznym i absorpcji w bliskiej podczerwieni do zastosowań biomedycznych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca była częściowo wspierana przez granty NIH R01 EB008101 i R01 CA103830.

1. Oprzyrządowanie i przygotowanie szkła
<ol>
	<li>Nosić odpowiedni sprzęt ochronny, tj. fartuch laboratoryjny, rękawice jednorazowe i okulary ochronne.</li>
	<li>Podłączyć kolbę okrągłodenną do skraplacza i zanurzyć ją w kąpieli oleju silikonowego z monitorowaniem temperatury za pomocą termometru. Umieść źródło ciepła (np. płytę grzejną) pod kąpielą olejową (Rysunek 1). Użyć termometru zdolnego do pomiaru temperatury wyższej niż 260 °C.</li>
</ol>
2. Synteza pierwotnych hybrydowych magneto-plazmonicznych nanocząstek
<ol>
	<li>Wytwarzanie nanocząstek rdzenia magnetycznego
	<ol>
		<li>Do kolby okrągłodennej dodać 353,2 mg (1 mmol) acetyloacetonianu żelaza(III), 1 ml (2 mmol) kwasu oleinowego, 1 ml (2 mmol) oleylaminy, 1,292 g (5 mmol) 1,2-heksadekanodiolu i 10 ml eteru fenylowego.</li>
		<li>Mieszaninę energicznie wymieszać za pomocą mieszadła magnetycznego i podgrzewać do temperatury 250-260 °C przez 1 godzinę pod chłodnicą zwrotną. Następnie poczekaj, aż roztwór ostygnie do temperatury pokojowej. Upewnij się, że temperatura jest niższa niż 260 °C, aby zapobiec wrzeniu eteru fenylowego i zapobiec pęknięciu mieszaniny reakcyjnej z kolby okrągłodennej do skraplacza. 
		ostrożność: Mieszanina reakcyjna jest bardzo gorąca, a chemikalia mogą powodować podrażnienie. Musi pracować pod wyciągiem i nosić odpowiednie środki ochrony osobistej. Zapewnić odpowiednią wentylację kąpieli olejowej. 
		UWAGA: Kąpiel olejowa jest utrzymywana w temperaturze 250-260 ºC przez 1 godzinę podczas syntezy nanocząstek magnetycznych. Zasadniczo do tego celu można użyć szklanego naczynia Pyrex. Jednak maksymalna ciągła temperatura dla szkła Pyrex wynosi ~260 ºC zgodnie z informacjami od dostawcy. Dlatego metalowy pojemnik stanowi bezpieczniejszą opcję dla reakcji, ponieważ może wytrzymać wyższą temperaturę i trwać dłużej podczas wielu przebiegów.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Osadzanie złotej powłoki na nanocząstkach rdzenia magnetycznego
	<ol>
		<li>Do kolby okrągłodennej dodać 411,5 mg (1,1 mmol) octanu złota, 0,25 ml (0,75 mmol) kwasu oleinowego, 1,5 ml (3,0 mmol) oleyloaminy, 775,3 mg (3 mmol) 1,2-heksadekanodiolu i 15 ml eteru fenylowego.</li>
		<li>Dodać 5 ml zawiesiny nanocząstek magnetycznych z kroku 2.1. Podgrzać mieszaninę reakcyjną do temperatury 180 °C i przechowywać pod chłodnicą zwrotną przez 1 godzinę. Poczekaj, aż roztwór ostygnie do RT.</li>
		<li>Dodać 50 ml etanolu w celu wytrącenia pierwotnych nanocząstek hybrydowych, a następnie odwirować w stężeniu 3 250 × g przez 15 minut.</li>
		<li>Zawiesić osad w 25 ml heksanu za pomocą sonografu do kąpieli. Dodać 25 ml etanolu, aby wytrącić pierwotne nanocząstki hybrydowe. Odwirować przy 3 250 x g przez 15 minut i ponownie zawiesić osad w heksanie. Powtórz ten krok trzy razy.</li>
		<li>Wysuszyć wytrącone pierwotne nanocząstki hybrydowe w eksykatorze próżniowym O/N. Upewnić się, że cząstki są całkowicie suche.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Hybrydowe magneto-plazmoniczne nanoklastry synteza i separacja wielkości
<ol>
	<li>Zawiesić 5 mg suchych pierwotnych nanocząstek hybrydowych w 1 ml heksanu za pomocą sonografu do kąpieli. Sonikować zawiesinę nanocząstek, aż nie będzie widoczny osad.</li>
	<li>Dodać roztwór z kroku 3.1 do 10 ml wodnego roztworu dodecylosiarczanu sodu (2,8 mg/ml) do szklanej fiolki o pojemności 20 ml z dołączonymi nakrętkami. Dodawać zawiesinę pierwotnych nanocząstek hybrydowych kropla po kropli, aby uniknąć mieszania się dwóch faz przed następnym krokiem.</li>
	<li>Sonikować roztwór dwufazowy w sonikatorze kąpielowym przez 2 godziny, a następnie ogrzewać w łaźni wodnej w temperaturze 80 °C przez 10 minut. Poczekaj, aż roztwór ostygnie do temperatury pokojowej.
	<ol>
		<li>Napełnij wodę do linii poziomu roboczego kąpieli sonikacyjnej. Wyśrodkuj szklaną fiolkę w kąpieli sonikacyjnej. Bezpośrednio pomiędzy dwiema fazami tworzy się emulsja. Po rozpoczęciu sonikacji wstrząsnąć roztworem dwufazowym ręcznie; Ułatwia to mieszanie się fazy zawierającej pierwotne nanocząstki hybrydowe z dolną fazą wodną. 
		UWAGA: Należy pamiętać, że sonikator nagrzeje się po 2 godzinach pracy.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Odwirować zawiesinę hybrydowego nanoklastra o sile 100 x g przez 30 minut. Zebrać zarówno osad, jak i supernatant. Zawiesić osad w 0,1 mM cytrynianu sodu w ciągu 10 minut sonikacji. Przewidywana wielkość nanoklastrów to średnica ~180 nm.</li>
	<li>Przenieść supernatant z kroku 3.3 do nowej stożkowej probówki.</li>
	<li>Odwirować zawiesinę z kroku 3.4 przy 400 x g przez 30 minut. Zebrać zarówno osad, jak i supernatant. Zawiesić osad w 0,1 mM cytrynianu sodu w ciągu 10 minut sonikacji. Przewidywana wielkość nanoklastrów to średnica ~130 nm.</li>
	<li>Przenieść supernatant z kroku 3.5 do nowej stożkowej probówki.</li>
	<li>Odwirować zawiesinę z kroku 3.6 przy 1,500 x g przez 30 minut. Zebrać osad i ponownie zawiesić w 0,1 mM cytrynianu sodu w ciągu 10 minut sonikacji. Przewidywana wielkość nanoklastrów to średnica ~90 nm.</li>
	<li>Dodać zawiesinę nanoklastra o objętości 300 μl do 96-dołkowego czytnika mikropłytek w celu pomiaru widma absorpcyjnego UV-Vis-NIR. Upuść zawiesinę nanoklastra o objętości 10 μl na miedzianą siatkę pokrytą węglem w celu obrazowania TEM.</li>
</ol>
4. Koniugacja przeciwciał monoklonalnych z nanoklastrami
<ol>
	<li>Przygotować 100 μl roztworu przeciwciał monoklonalnych (1 mg/ml) w PBS o pH 7,2, np. przeciwciała przeciwko receptorowi naskórkowego czynnika wzrostu 2 (HER2) lub przeciwciała przeciwko receptorowi naskórkowego czynnika wzrostu 1 (EGFR).</li>
	<li>Dodać roztwór przeciwciała z kroku 4.1 do 3,9 ml 4 mM HEPES, pH 7.2. Odwirować roztwór przez filtr odśrodkowy 10 k MWCO przy 3 250 x g przez 20 minut w temperaturze 8 °C. Zawiesić przeciwciało w 4 mM HEPES, pH 7,2, do końcowej objętości 100 μl. 
	UWAGA: Ten krok jest wykonywany w celu zastąpienia oryginalnych pożywek w roztworze przeciwciała HEPES.</li>
	<li>Dodać 10 μl 100 mM NaIO4 do 100 μl roztworu przeciwciał. Przykryj fiolkę reakcyjną folią aluminiową w temperaturze pokojowej i mieszaj przez 30 minut za pomocą wytrząsarki orbitalnej.</li>
	<li>Ugasić reakcję, dodając 500 μl 1x PBS.</li>
	<li>Dodać 2 μl 46,5 mM roztworu łącznikowego (ditiolaromatycznego PEG6-CONHNH2) do roztworu przeciwciała z kroku 4.4 i wstrząsać przez 1 godzinę w temperaturze pokojowej.</li>
	<li>Przefiltrować roztwór za pomocą 10 k filtra wirówkowego MWCO przy 3,250 x g przez 20 minut w temperaturze 8 °C. Zawiesić przeciwciało w 1x PBS do końcowej objętości 100 μl, co prowadzi do stężenia przeciwciał ~1 mg/ml.</li>
	<li>Mieszać 100 μl zawiesiny nanoklastrów przy średnicy zewnętrznej ~1,0 z 1 μl zmodyfikowanych przeciwciał z kroku 4.6 (1 mg / ml) przez 120 minut w temperaturze pokojowej.</li>
	<li>Dodać 10 μl 10-3 M 5 kDa tiolu PEG i wstrząsać przez 15 minut w temperaturze smojnej.</li>
	<li>Odwirować roztwór o stężeniu 830 x g przez 3 minuty. Odrzucić supernatant i ponownie zawiesić osad w 100 μl 2% w/v 5 kDa PEG w PBS, pH 7,2.</li>
	<li>Zmierz widmo absorbancji nanoklastrów sprzężonych z przeciwciałami i porównaj je z widmem absorbancji nagich nanoklastrów. Spodziewaj się przesunięcia ku czerwieni o kilka nanometrów po koniugacji.</li>
	<li>Jeśli nanocząstki agregują się, jak pokazano na znacznym przesunięciu ze wzrostem średnicy zewnętrznej w obszarze czerwonego NIR, zwiększ stężenie tiolu PEG do 5 x 10-3 M. Zwiększ również czas inkubacji z tiolem PEG do 30 minut i zmniejsz prędkość odśrodkową w krokach co 200 x g.</li>
	<li>Do testu znakowania komórek rakowych dodaj sprzężone z przeciwciałami nanocząstki z kroku 4.9 do zawiesiny komórek rakowych w pożywce lub 1x PBS (1 ml ~ 106 komórek) i mieszaj przez 60 minut.</li>
</ol>

<ol><li>Bigall, N. C., Parak, W. J., Dorfs, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluorescent%2C+magnetic+and+plasmonic%E2%80%94Hybrid+multifunctional+colloidal+nano+objects%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Today%22%5BJournal%5D)">Fluorescent, magnetic and plasmonic—Hybrid multifunctional colloidal nano objects.</a> Nano Today. 7, 282-296 (2012).</li>
<li>Gautier, J., Allard-Vannier, E., Herve-Aubert, K., Souce, M., Chourpa, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+strategies+of+hybrid+metallic+nanoparticles+for+theragnostic+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Design strategies of hybrid metallic nanoparticles for theragnostic applications.</a> Nanotechnology. 24, 432002(2013).</li>
<li>Wei, Q., Wei, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+imaging+with+dynamic+contrast+agents%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry%22%5BJournal%5D)">Optical imaging with dynamic contrast agents.</a> Chemistry. 17, 1080-1091 (2011).</li>
<li>Aaron, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increased+optical+contrast+in+imaging+of+epidermal+growth+factor+receptor+using+magnetically+actuated+hybrid+gold%2Firon+oxide+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+express%22%5BJournal%5D)">Increased optical contrast in imaging of epidermal growth factor receptor using magnetically actuated hybrid gold/iron oxide nanoparticles.</a> Optics express. 14, 12930-12943 (2006).</li>
<li>Song, H. -M., Wei, Q., Ong, Q. K., Wei, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmon-resonant+nanoparticles+and+nanostars+with+magnetic+cores%3A+synthesis+and+magnetomotive+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+nano%22%5BJournal%5D)">Plasmon-resonant nanoparticles and nanostars with magnetic cores: synthesis and magnetomotive imaging.</a> ACS nano. 4, 5163-5173 (2010).</li>
<li>Qu, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magneto-photo-acoustic+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+optics+express%22%5BJournal%5D)">Magneto-photo-acoustic imaging.</a> Biomedical optics express. 2, 385-396 (2011).</li>
<li>Jin, Y., Jia, C., Huang, S. -W., Donnell O&39, M., Gao, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multifunctional+nanoparticles+as+coupled+contrast+agents%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+communications%22%5BJournal%5D)">Multifunctional nanoparticles as coupled contrast agents.</a> Nature communications. 1, 41(2010).</li>
<li>Wu, C. -H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Versatile+Immunomagnetic+Nanocarrier+Platform+for+Capturing+Cancer+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22ACS%22%5BJournal%5D)">Versatile Immunomagnetic Nanocarrier Platform for Capturing Cancer Cells.</a> ACS. 7, 8816-8823 (2013).</li>
<li>Galanzha, E. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+magnetic+enrichment+and+multiplex+photoacoustic+detection+of+circulating+tumour+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+nanotechnology%22%5BJournal%5D)">In vivo magnetic enrichment and multiplex photoacoustic detection of circulating tumour cells.</a> Nature nanotechnology. 4, 855-860 (2009).</li>
<li>Larson, T. A., Bankson, J., Aaron, J., Sokolov, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hybrid+plasmonic+magnetic+nanoparticles+as+molecular+specific+agents+for+MRI%2Foptical+imaging+and+photothermal+therapy+of+cancer+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Hybrid plasmonic magnetic nanoparticles as molecular specific agents for MRI/optical imaging and photothermal therapy of cancer cells.</a> Nanotechnology. 18, 325101(2007).</li>
<li>Yu, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dumbbell-like+bifunctional+Au-Fe3O4+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+letters%22%5BJournal%5D)">Dumbbell-like bifunctional Au-Fe3O4 nanoparticles.</a> Nano letters. 5, 379-382 (2005).</li>
<li>Wang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monodispersed+core-shell+Fe3O4%40Au+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22The+journal+of+physical+chemistry.+B%22%5BJournal%5D)">Monodispersed core-shell Fe3O4@Au nanoparticles.</a> The journal of physical chemistry. B. 109, 21593-21601 (2005).</li>
<li>Wang, H., Brandl, D. W., Le, F., Nordlander, P., Halas, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanorice%3A+a+hybrid+plasmonic+nanostructure%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+letters%22%5BJournal%5D)">Nanorice: a hybrid plasmonic nanostructure.</a> Nano letters. 6, 827-832 (2006).</li>
<li>Hu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trapping+and+Photoacoustic+Detection+of+CTCs+at+the+Single+Cell+per+Milliliter+Level+with+Magneto%E2%80%90Optical+Coupled+Nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Trapping and Photoacoustic Detection of CTCs at the Single Cell per Milliliter Level with Magneto‐Optical Coupled Nanoparticles.</a> Small. 9, 2046-2052 (2013).</li>
<li>Truby, R. L., Emelianov, S. Y., Homan, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ligand-mediated+self-assembly+of+hybrid+plasmonic+and+superparamagnetic+nanostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Ligand-mediated self-assembly of hybrid plasmonic and superparamagnetic nanostructures.</a> Langmuir. 29, 2465-2470 (2013).</li>
<li>Bai, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Versatile+Bottom%E2%80%90up+Assembly+Approach+to+Colloidal+Spheres+from+Nanocrystals%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">A Versatile Bottom‐up Assembly Approach to Colloidal Spheres from Nanocrystals.</a> Angewandte Chemie International Edition. 46, 6650-6653 (2007).</li>
</ol>

Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.

Kluczowe kroki w udanej syntezie nanoklastrów magnetoplazmonicznych obejmują wytwarzanie wysoce monorozproszonych pierwotnych nanocząstek ze złotej powłoki/rdzenia tlenku żelaza oraz kierowanie samoorganizacją cząstek pierwotnych w nanoklastry. Stosunek molowy między cząstkami pierwotnymi a środkami powierzchniowo czynnymi odgrywa ważną rolę w określaniu rozkładu wielkości nanoklastrów. Niejednorodny rozkład wielkości pierwotnych nanocząstek może powodować powstawanie dużych agregatów podczas składania magnetoplazmoniczn...

Hybrydowe nanocząstki składające się z różnych materiałów o różnych właściwościach fizykochemicznych mogą otworzyć nowe możliwości w zastosowaniach biomedycznych, w tym w multimodalnym obrazowaniu molekularnym, dostarczaniu i monitorowaniu terapii, nowych badaniach przesiewowych i testach diagnostycznych1-3. Połączenie właściwości plazmonicznych i magnetycznych w pojedynczej nanocząstce jest szczególnie interesujące, ponieważ zapewnia bardzo silne przekroje czynne rozpraszania i absorpcji światła związane z rezonansami plazmonów i reakcją na pole magnetyczne. Na przykład nanocząstki magnetoplazmoniczne wykorzystano do zwiększenia kontrastu w obrazowaniu znakowanych komórek w ciemnym polu poprzez zastosowanie czasowej modulacji sygnału za pomocą zewnętrznego elektromagnesu3-5. Niedawno podobną zasadę zastosowano przy opracowywaniu nowej metody obrazowania – obrazowania magnetofotoakustycznego, w którym magnetoplazmoniczne nanocząstki umożliwiają znaczną poprawę kontrastu i stosunku sygnału do tła6,7. Wykazano również, że hybrydowe nanocząstki mogą być wykorzystywane do jednoczesnego wychwytywania i wykrywania krążących komórek nowotworowych we krwi pełnej i in vivo8,9. Ponadto nanocząstki magnetoplazmoniczne są obiecującymi środkami teranostycznymi, które mogą być stosowane do molekularnego obrazowania optycznego i MR w połączeniu z terapią fototermiczną komórek nowotworowych10.
Rozważano kilka podejść do syntezy magneto-plazmonicznych nanocząstek. Na przykład Yu i in. wykorzystali rozkład i utlenianie Fe(CO)5 na nanocząstkach złota, aby utworzyć podobne do hantli dwufunkcyjne nanocząstki Au-Fe3O4 11. Wang i in. zsyntetyzowali pokrytą złotem nanocząstkę tlenku żelaza przy użyciu metody rozkładu termicznego12. Niektóre inne podejścia polegają na powlekaniu funkcjonalnych cząsteczek polimerowych lub aminowych nanocząstkach rdzenia magnetycznego, a następnie osadzaniu złotej powłoki na powierzchni polimeru w celu wytworzenia cząstek hybrydowych7,13. Ponadto nanocząstki tlenku żelaza przyłączono do nanoprętów złota poprzez oddziaływania elektrostatyczne lub reakcję chemiczną14,15. Chociaż podejścia te prowadzą do powstania magneto-plazmonicznych nanostruktur, w pewnym stopniu pogarszają one właściwości kombinacji magneto-plazmonicznej, takie jak absorbancja optyczna w oknie bliskiej podczerwieni (NIR) lub silny moment magnetyczny, które są bardzo pożądane w zastosowaniach biomedycznych. Na przykład nanocząstki hantli Au-Fe3O4 mają pik rezonansu plazmonowego przy 520 nm, co ogranicza ich użyteczność in vivo ze względu na wysokie zmętnienie tkanek w tym zakresie widmowym. Co więcej, magnetoplazmoniczne nanocząstki wytwarzane przez obecne protokoły są ograniczone do zaledwie jednej11 lub kilku (mniej niż 10)14,15 cząstek superparaparamagnetycznych (np. nanocząstek tlenku żelaza), co jest znacznie mniejszą liczbą niż można osiągnąć w gęsto upakowanej nanostrukturze. Na przykład gęsto upakowana sferyczna nanocząstka o średnicy 60 nm może zawierać około tysiąca superparaparamagnetycznych nanocząstek o długości 6 nm. W związku z tym istnieje duże pole do poprawy właściwości magnetycznych hybrydowych nanocząstek. Co więcej, niektóre z wcześniej opisanych protokołów są stosunkowo złożone i wymagają starannej optymalizacji w celu uniknięcia agregacji cząstek podczas syntezy14,15.
Tutaj opisujemy protokół syntezy magneto-plazmonicznych nanocząstek o silnym momencie magnetycznym i silnej absorbancji NIR, który rozwiązuje główne ograniczenia obecnej techniki. Synteza ma swoje początki w metodzie mikroemulsji olejw wodzie 16. Opiera się na składaniu nanocząstek o pożądanej wielkości ze znacznie mniejszych cząstek pierwotnych. Podejście to zostało z powodzeniem wykorzystane do wytworzenia nanostruktur z pojedynczego materiału, takiego jak złoto, tlenek żelaza i półprzewodnikowe cząstki pierwotne16. Rozszerzyliśmy go o syntezę nanocząstek magnetoplazmonicznych, najpierw wytwarzając cząstki złotej powłoki / rdzenia z tlenku żelaza o średnicy 6 nm, a następnie łącząc pierwotne cząstki hybrydowe w ostateczną sferyczną nanostrukturę. Łączenie cząstek pierwotnych w nanoklastry nie tylko pozwala na poprawę właściwości nanocząstek składowych, takich jak osiągnięcie silniejszego momentu magnetycznego przy zachowaniu właściwości superparamagnetycznych, ale także wykorzystuje interakcje między poszczególnymi nanocząstkami, tworząc w ten sposób nowe cechy nieobecne w nanocząstkach składowych, takie jak silna absorbancja optyczna w oknie NIR. W wyniku tego protokołu powstają hybrydowe nanocząstki o dużej gęstości funkcji magnetycznych i plazmonicznych. Po zsyntetyzowaniu cząstek pierwotnych nasza metoda jest zasadniczo prostą reakcją jednogarnkową. Ogólna siła rezonansu plazmonu i moment magnetyczny są określane przez szereg cząstek pierwotnych i dlatego można je łatwo zoptymalizować w zależności od zastosowania. Ponadto opracowaliśmy również procedurę koniugacji przeciwciał z hybrydowymi nanocząstkami do różnych zastosowań biomedycznych, które wymagają specyficznego celowania molekularnego. Przeciwciała są przyłączane przez ugrupowanie Fc, pozostawiając część Fab, która jest odpowiedzialna za wiązanie antygenu, dostępną do celowania.

<table><tbody><tr><td>Kolba warzelna okrągłodenna PYREX 50 ml z krótką szyjką i jointem 24/40 [ST]</td><td>Corning</td><td>4320A-50</td><td>Reakcja rozkładu termicznego</td></tr><tr><td>PYREX 41 x 300 mm 5-żarówkowy skraplacz Allihn z 24/40 [ST] złączami zewnętrznymi/wewnętrznymi</td><td>Corning</td><td>2480-300</td><td>Reakcja rozkładu termicznego</td></tr><tr><td>Olej silikonowy</td><td>Fisher</td><td>S159-500</td><td>Kąpiel olejowa</td></tr><tr><td>Mieszadło z płytą grzejną</td><td>Corning</td><td>PC-351</td><td>Podgrzej reakton z funkcją mieszania</td></tr><tr><td>Termometr</td><td>ThermoWorks</td><td>221-092</td><td>Pomiar temperatury</td></tr><tr><td>Octan żelaza(III)</td><td>Fisher</td><td>AC11913-0250</td><td>Materiał do pierwotnej syntezy nanocząstek hybrydowych</td></tr><tr><td>Kwas oleinowy 99%</td><td>Fisher</td><td>A195-500</td><td>Materiał do pierwotnej syntezy nanocząstek hybrydowych</td></tr><tr><td>Octan złota(III)</td><td>Fisher</td><td>AA3974206</td><td>Materiał do pierwotnej syntezy nanocząstek hybrydowych</td></tr><tr><td>Hexane</td><td>Fisher</td><td>H292-1</td><td>Materiał do pierwotnej syntezy nanocząstek hybrydowych</td></tr><tr><td>Eter fenylowy 99%</td><td>Fisher</td><td>AC13060-0025</td><td>Materiał do syntezy pierwotnych nanocząstek hybrydowych</td></tr><tr><td>1,2-heksadekanodiol 90%</td><td>Sigma</td><td>213748-50G</td><td>Materiał do syntezy</td></tr> <tr><td>pierwotnych nanocząstek hybrydowychOleiloamina 70%</td> <td>Sigma</td><td>O7805-100G</td><td>Materiał do pierwotnej syntezy nanocząstek hybrydowych</td></tr><tr><td>Dodecylosiarczan sodu</td><td>Fisher</td><td>BP166-100</td><td>Synteza klastrowa</td></tr><tr><td>Cytrynian sodu dwuwodny</td><td>Sigma</td><td>W302600</td><td>Synteza klastrowa</td></tr><tr><td>Monoklonalne przeciwciało przeciwko receptorowi anty-EGF</td><td>Sigma</td><td>E2156</td><td>Test swoistości znakowania komórek</td></tr><tr><td>Monoklonalny anty-HER2 przeciwciało</td><td>Sigma</td><td>AMAB90627</td><td>Test swoistości znakowania komórek</td></tr><tr><td>Periodynian sodu</td><td>Sigma</td><td>311448</td><td>Oksydat Fc region przeciwciał</td></tr><tr><td>Ditiolaromatic PEG6-CONHNH2</td><td>SensoPath Technologies</td><td>SPT-0014B</td><td>Heterofunkcjonalny łącznik do koniugacji przeciwciał z nanoklastrami</td></tr><tr><td>Metoksy-PEG-tiol, 5 k</td><td>Creative PEGworks</td><td>PLS-604</td><td>Pasywacja pozostałej powierzchni złota po koniugacji przeciwciał</td></tr><tr><td>Jednostka filtra odśrodkowego Amicon Ultra-4 z membraną Ultracel-10</td><td>Millipore</td><td>UFC801008</td><td>Oczyszczanie białek</td></tr><tr><td>HEPES</td><td>Sigma</td><td>H3375</td><td>Bufor</td></tr><tr><td>PBS, 1x roztwór</td><td>Fisher</td><td>BP2438-20</td><td>Bufor</td></tr><tr><td>Spektroskopia UV-Vis</td><td>BioTek&nbsp;</td><td>Synergy HT</td><td>Wirówka do uzyskiwania widma</td></tr><tr><td></td><td>Eppendorf</td><td>5810R</td><td>Separacja</td></tr><tr><td>Transmisja Mikroskop elektronowy</td><td>FEI</td><td>TECNAI G2 F20 X-TWIN</td><td>Uzyskaj morfologię nanostruktur</td></tr><tr><td>Mikroskop pionowy</td><td>Leica</td><td>DM6000</td><td>Uzyskaj obrazy ciemnego pola</td></tr><tr><td>Sonicator</td><td>Branson</td><td>1510</td><td>Sonikacja</td></tr><tr><td>Folia węglowa 300 mesh siatka</td><td>EMS</td><td>CF300-Cu</td><td>Obrazowanie TEM</td></tr><tr><td>96-dołkowa płytka</td><td>Corning</td><td>09-761-145</td><td>Płytka odczytowa UV-Vis</td></tr></tbody></table>

synteza immunoukierunkowanych magnetoplazmonicznych nanoklastrów

Synthesis of Immunotargeted Magneto-plasmonic Nanoclusters

Właściwości magnetyczne i plazmoniczne połączone w jednej nanocząsteczce zapewniają synergię, która jest korzystna w wielu zastosowaniach biomedycznych, w tym w zwiększaniu kontrastu w nowatorskich metodach obrazowania magnetomotorycznego, jednoczesnym wychwytywaniu i wykrywaniu krążących komórek nowotworowych (CTC) oraz multimodalnym obrazowaniu molekularnym połączonym z terapią fototermiczną komórek nowotworowych. Zastosowania te wzbudziły duże zainteresowanie opracowaniem protokołów syntezy nanocząstek magnetoplazmonicznych o absorbancji optycznej w zakresie bliskiej podczerwieni (NIR) i silnym momencie magnetycznym. W tym miejscu przedstawiamy nowatorski protokół syntezy takich hybrydowych nanocząstek, który opiera się na metodzie mikroemulsji typu olej w wodzie. Unikalną cechą opisanego w niniejszym dokumencie protokołu jest synteza magnetoplazmonicznych nanocząstek o różnych rozmiarach z bloków pierwotnych, które również mają charakterystykę magnetoplazmoniczną. W wyniku tego podejścia uzyskuje się nanocząstki o dużej gęstości funkcji magnetycznych i plazmonicznych, które są równomiernie rozmieszczone w całej objętości nanocząstki. Hybrydowe nanocząstki można łatwo funkcjonalizować poprzez przyłączanie przeciwciał przez ugrupowanie Fc, pozostawiając część Fab odpowiedzialną za wiązanie antygenu dostępną do celowania.

Schemat syntezy immunotargetowanych nanogrup magnetyczno-plazmonicznych przedstawiono na Rysunku 2. W pierwszej kolejności, za pomocą metody rozkładu termicznego, syntetyzowane są magnetyczne nanocząstki tlenku żelaza Fe3O4. Następnie, poprzez rozkład termiczny, na rdzeniach z tlenku żelaza osadza się cienką powłokę złota o grubości ok. 1 nm. Pierwotne hybrydowe nanocząstki o rozmiarze ok. 6 nm służą jako zarodki do tworzenia nanogrup magnetyczno-plazmonicznych z w...

Tutaj opisujemy protokół syntezy magneto-plazmonicznych nanocząstek o silnym momencie magnetycznym i silnej absorbancji bliskiej podczerwieni (NIR). Protokół obejmuje również koniugację przeciwciał z nanocząstkami za pomocą ugrupowania Fc do różnych zastosowań biomedycznych, które wymagają specyficznego celowania molekularnego.

Synteza immunoukierunkowanych magnetoplazmonicznych nanoklastrów

Magnetic and plasmonic properties combined in a single nanoparticle provide a synergy that is advantageous in a number of biomedical applications ...

Ogólnym celem tej procedury jest synteza immuno-ukierunkowanych magnetoplazmonicznych nanoklastrów o silnym momencie magnetycznym i silnej absorbancji bliskiej podczerwieni. Osiąga się to poprzez pierwszą syntezę nanocząstek rdzenia tlenku żelaza. Drugim krokiem jest osadzenie złotej powłoki na nanocząstkach rdzenia tlenku żelaza.Następnie nanoklastry są formowane metodą mikroemulsji olejowo-wodnej. Ostatnim krokiem jest koniugacja przeciwciał monoklonalnych z nanoklastrami. Ostatecznie, obrazowanie ciemnego pola jest wykorzystywane do pokazania swoistości molekularnej immunotargetowanych magnetoplazmonicznych klastrów Nano podejście I zapewnia połączenie prostych nanocząstek syntezy z silnym momentem magnetycznym bez poświęcania właściwości super paramagnetycznych i silnych, widzialnych absorbentów podczerwieni kolanowej, które rozwiązują wszystkie główne ograniczenia poprzednich metod, a procedura zostanie zademonstrowana przez studenta Grady'ego, Frank W, który opracował procedurę w moim laboratorium Aby wytworzyć nanocząstki, najpierw ustaw LabWare w dygestorium, podłącz kolbę z okrągłym dnem do kondensatora i zanurz ją w kąpieli oleju silikonowego na płycie grzejnej.Monitoruj

synthesis-of-immunotargeted-magneto-plasmonic-nanoclusters

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Wykazano, że pęsety plazmoniczne oraz nanostruktury kryształów fotonicznych zapewniają istotną poprawę wydajności i kontroli orientacji w optycznym chwytaniu mikro- i nanocząstek.

Wykorzystanie plazmonicznych i fotonicznych nanostruktur krystalicznych do usprawnionej manipulacji mikro- i nanocząsteczkami

Ukierunkowane dostarczanie komórek jest przydatne w różnych zastosowaniach biomedycznych.  Celem tego protokołu jest wykorzystanie superparamagnetycznych nanocząstek tlenku żelaza (SPION) do znakowania komórek, a tym samym umożliwienie podejścia do magnetycznego celowania w komórki w celu uzyskania wysokiego stopnia kontroli nad dostarczaniem i lokalizacją komórek.

Znakowanie i celowanie w komórki za pomocą superparamagnetycznych nanocząstek tlenku żelaza

Przeprowadzana jest synteza jednolitych nanocząstek złota pokrytych półprzewodnikowymi powłokami CdS lub ZnS. Powłoka półprzewodnikowa jest przeprowadzana przez pierwsze osadzenie powłoki siarczku srebra i wymianę kationów srebra na kationy lub kadmu.

Synteza, charakterystyka i funkcjonalizacja hybrydowych nanocząstek rdzenia/powłoki Au/CdS i Au/ZnS

Opisujemy syntezę i właściwości wielofunkcyjnych nanocząstek Fe2O3-Au wytwarzanych metodą mokrej chemii i badamy ich właściwości fototermiczne za pomocą promieniowania laserowego. Kompozytowe nanocząstkiFe2O3-Au zachowują właściwości obu materiałów, tworząc wielofunkcyjną strukturę o doskonałych właściwościach magnetycznych i plazmonicznych.

Wielofunkcyjne hybrydowe nanocząstki Fe2O3-Au do wydajnego ogrzewania plazmonicznego

Przedstawiono protokół koloidalnej syntezy nanokostek srebra i wytwarzania plazmonicznych nanoskalowych anten krosowych z przerwami poniżej 10 nm.

Synteza koloidalna anten nanopatchowych do zastosowań w plazmonice i nanofotonice

Opisujemy procedurę optycznego uwięzienia mikrocząsteczek w nanoplazmonicznej sieci optycznej.

Uwięzienie mikrocząstek w nanoplazmonicznej sieci optycznej

Pokazujemy wytwarzanie okresowych matryc nanokubków złotych za pomocą technik litograficznych koloidalnych i omawiamy znaczenie warstw nanoplazmonowych.

Wytwarzanie okresowych matryc złotych nanokubków przy użyciu litografii koloidalnej

Limfocyty T specyficzne dla antygenu są trudne do scharakteryzowania lub wykorzystania w terapiach ze względu na ich ekstremalnie niską częstotliwość. W tym miejscu przedstawiamy protokół rozwoju cząsteczki magnetycznej, która może wiązać się z limfocytami T specyficznymi dla antygenu, aby wzbogacić te komórki, a następnie rozszerzyć je kilkaset razy zarówno w celu charakteryzacji, jak i terapii.

Wzbogacanie i rozszerzanie rzadkich limfocytów T specyficznych dla antygenu za pomocą nanocząstek magnetycznych

Opisana jest niezawodna i łatwo odtwarzalna metoda przygotowania funkcjonalnych, emitujących światło podczerwone fotoluminescencyjnych nanoklastrów złota i ich bezpośredniego wykrywania wewnątrz komórek HeLa za pomocą cytometrii przepływowej i konfokalnej laserowej mikroskopii skaningowej.

Synteza nanoklastrów złota emitujących promieniowanie bliskiej podczerwieni do zastosowań biologicznych

Prezentowany tutaj jest protokół wytwarzania mikropęcherzyków z nanocząsteczkami tlenku żelaza (NSM) poprzez samoorganizację, synergię reakcji magnetycznej, akustycznej i optycznej w jednej nanoterapeutycznej platformie do hipertermii magnetycznej i fototermicznej terapii przeciwnowotworowej.

Mikropęcherzyki reagujące na magnesy, akustycznie i optycznie do hipertermii magnetycznej i potototermicznej skojarzonej terapii nowotworów

W tej pracy dostarczamy protokół do biofunkcjonalizacji magnetycznych nanomateriałów z przeciwciałami do określonego celowania w komórki. Na przykład wykorzystujemy nanodruty żelaza do celowania w komórki rakowe.

Biofunkcjonalizacja nanomateriałów magnetycznych

Poznaj syntezę immunoukierunkowanych magnetoplazmonicznych nanoklastrów z rdzeniem z tlenku żelaza i powłoką złotą. Ta metoda umożliwia tworzenie nanocząstek o silnym momencie magnetycznym i absorpcji w bliskiej podczerwieni do zastosowań biomedycznych.

Synteza immunoukierunkowanych magnetoplazmonicznych nanoklastrów

Przeglądaj więcej filmów