Name: Synteza nanocząstek tlenku żelaza sterowana mikrofalami w celu szybkiego wykrywania miażdżycy (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-03-22T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 13 s
Description: Poznaj szybką syntezę nanocząstek tlenku żelaza sterowaną mikrofalami z funkcjonalizacją biszfosfonianową do wykrywania miażdżycy w obrazowaniu MRI u myszy. Ta metoda znacząco skraca czas produkcji wysokiej jakości nanocząstek.

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

To badanie jest wspierane przez grant z Comunidad de Madrid (S2010/BMD-2326, Inmunothercan-CM), przez Fundacio La Marato de TV3 (70/C/2012) oraz przez i przez hiszpańskie Ministerstwo Gospodarki (MAT2013-47303 P).

1. Przygotowanie odczynników
<ol>
	<li>Przygotować 1 mM bufor HEPES rozpuszczający 23,8 mg HEPES w 100 ml wody destylowanej. Dostosuj pH do 7.</li>
	<li>Przygotować 10%NaHSO3 rozpuszczając 10 gNaHSO3 w 100 ml wody destylowanej. Mieszaj mieszaninę przez 15 minut.</li>
	<li>Przygotować roztwór NaOH, rozpuszczając 1 g NaOH w 100 ml wody. Mieszaj przez 10 minut.</li>
	<li>Przygotować 10 mM buforu fosforanowego rozpuszczającego 600 mg NaH2PO4 w 1 l wody. Dodać dokładnie 0,34 ml kwasu fosforowego i mieszać przez 30 min. Dostosuj pH do 2,9 (zakres akceptacji 2,7-3,0).</li>
	<li>Przygotować 10 mM buforu fosforanowego, rozpuszczając 269 mg NaH2PO4 i 1,09 g Na2HPO4 w wodzie destylowanej do uzyskania objętości 1 l. Dostosować pH do 7,2.</li>
</ol>
2. Synteza nanocząstek pokrytych kwasem oleinowym (OA-IONP)
<ol>
	<li>Do kolby przystosowanej do kuchenki mikrofalowej dodać 0,5 g Fe(acac)3, 1,4 ml kwasu oleinowego, 0,6 ml oleylaminy i 1,19 g 1,2-heksadodekanodiolu. Ostrożnie dodać 10 ml eteru fenylowego przez ściankę kolby za pomocą pipety miarowej.</li>
	<li>Wprowadzić kolbę do reaktora mikrofalowego i uruchomić protokół mikrofalowy. 
	UWAGA: Oprogramowanie mikrofalowe umożliwia wybór wielkości dla różnych parametrów, takich jak temperatura, ciśnienie, prędkość mieszania, moc i czas reakcji. Co więcej, ma możliwość załadowania trzech różnych etapów w tym samym protokole, co pozwala na przestrajalną syntezę. Po uruchomieniu załadowanego protokołu syntetycznego, kuchenka mikrofalowa podgrzewa próbkę tak szybko, jak to możliwe (proces narastania) i utrzymuje ją przez wybrany czas reakcji (proces uruchomiony). Wybór władzy określa czas narastania.</li>
	<li>Załaduj badanie dynamiczne do kuchenki mikrofalowej. Protokół składa się z trzech etapów:
	<ol>
		<li>Etap 1: ustaw temperaturę na 60 °C, czas 2 min, ciśnienie 250 psi i 150 W mocy. Prędkość mieszania musi być w wysokiej pozycji, a maksymalna moc włączona.</li>
		<li>Etap 2: ustaw temperaturę na 200 °C, czas 20 min, ciśnienie 250 psi i 300 W mocy. Prędkość mieszania musi być w wysokiej pozycji, a maksymalna moc włączona.</li>
		<li>Etap 3: ustaw temperaturę na 250 °C, czas 10 min, ciśnienie 250 psi i 300 W mocy. Prędkość mieszania musi być w wysokiej pozycji, a maksymalna moc włączona.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Po zakończeniu protokołu pozostawić kolbę do ostygnięcia w temperaturze pokojowej. 
	UWAGA: Proces schładzania może odbywać się ze strumieniem gazu lub bez niego. Oba przypadki dają takie same wyniki. Kruszywa pojawiają się w mieszadle i w ściance kolby, przemyć je EtOH i umieścić na mieszadle Erlenmeyera.</li>
	<li>Przenieść mieszaninę reakcyjną do Erlenmeyera za pomocą szklanej pipety i dodać 10 ml EtOH 98%. Umieścić magnes Nd-Nb-B pod kolbą, odczekać 5 minut i usunąć supernatant szklaną pipetą.</li>
	<li>Dodać 10 ml EtOH, sonikować próbkę w temperaturze pokojowej przez 2 minuty i 40 kHz, umieścić próbkę na magnesie i usunąć supernatant. Powtórz ten krok co najmniej trzy razy.</li>
	<li>Zdyspergować nanocząstki oleinowe w 30 ml CHCl3 i poddać sonizacji przy 40 kHz przez 5 minut w temperaturze pokojowej. Sprawdź rozmiar hydrodynamiczny w zetasizerze zgodnie z instrukcjami producenta. Umieść 0,5 ml OA-IONP w szklanej kuwecie i dodaj 0,5 ml CHCl3. Zakres akceptacji 7-10 nm wyrażony jako średnia wielkość Z w intensywności. 
	UWAGA: OA-IONP może być dobrze zdyspergowany w heksanie.</li>
</ol>
3. Synteza nanocząstek kwasu azelainowego (kwas azelainowy-IONP)
<ol>
	<li>Rozpuścić 44,3 mg KMnO4 i 150,4 mg BTACl w mieszaninieH2O:CHCl3 (3:2 ml). Dodać otrzymany roztwór do 5 ml podwielokrotności OA-IONP w kolbie przystosowanej do kuchenki mikrofalowej.</li>
	<li>Uruchom protokół mikrofalowy dla kwasu azelainowego-IONP. Ustawić temperaturę na 105 °C, czas 9 min, ciśnienie 250 psi i moc na 300 W. Umieścić 10 ml buforu fosforanowego o pH = 2,9 do kolby i powtórzyć protokół mikrofalowy. Po schłodzeniu odzyskaj nanocząstki za pomocą magnesu i wyeliminuj supernatant.</li>
	<li>Dodać 5 ml 10%NaHSO3 do kolby Erlenmeyera, sonizować przy 40 kHz przez 2 minuty w temperaturze 25 °C, zebrać cząstki za pomocą magnesu i usunąć supernatant. (Krok jest powtarzany 2 razy.) Przemyć nanocząstki jeszcze trzykrotnie 1% NaOH i na koniec ponownie zdyspergować w 5 ml buforu fosforanowego o pH = 7,2.</li>
	<li>Sprawdź rozmiar hydrodynamiczny i potencjał zeta. Umieścić 0,7 ml Azelaic-IONP w jednorazowej złożonej kapilarze i włożyć ją do zetasizera. 
	UWAGA: Zakres akceptacji dla rozmiaru 25-35 nm wyrażony jako średni rozmiar Z pod względem intensywności. Zakres akceptacji dla Z-Potential -45 ± 5 mV. Większe nanocząstki (~70 nm) można uzyskać za pomocą buforu fosforanowego pH >7 zamiast pH = 2,9 (patrz Chem Eur J 2008).</li>
</ol>
4. Synteza nanocząstek neridronianu (Neridronian-IONP)
<ol>
	<li>Dodać 12 mg EDC i 15 mg Sulfo-NHS do wirówki z 2 ml podwielokrotności azelaiku-IONP. Umieść mieszaninę w wirze przy temperaturze pokojowej na 35 minut.</li>
	<li>Umieść magnes pod wirówką, aby zdestabilizować nanocząstki, odessać supernatant i przemyć cząstki 1,5 ml buforu HEPES 1 mM pH = 7. (Powtórz ten krok dwa razy). Następnie dodać 5 mg neridronianu i wstrząsać mieszaniną w wirze przez 2 godziny.</li>
	<li>Oddziel nanocząstki za pomocą magnesu i przepłucz (3 x 2 ml) 1 mM buforem HEPES pH=7. Na koniec zdyspergować Neridronate-IONP w 2 ml 1mM buforu HEPES pH = 7.</li>
	<li>Sprawdź rozmiar hydrodynamiczny i potencjał zeta. Umieścić 0,7 ml Neridronate-IONP w jednorazowej złożonej kapilarze i włożyć ją do zetasizera (patrz konfiguracja sprzętu). 
	UWAGA: Zakres akceptacji dla rozmiaru 40-45 nm wyrażony jako Z-średni rozmiar w intensywności. Zakres akceptacji dla Z-Potential -20 ± 5 mV.</li>
</ol>
5. Wykrywanie in vivo blaszki miażdżycowej u myszy ApoE-/- za pomocą rezonansu magnetycznego
<ol>
	<li>Przygotowanie do akwizycji MRI 
	UWAGA: Potrzebnych jest kilka dodatkowych systemów do eksperymentów na zwierzętach. W związku z tym będzie to wymagało:
	<ol>
		<li>Do znieczulenia zwierząt należy użyć odpowiedniego sprzętu.</li>
		<li>Zaopatrz się w system ciepłej wody z obiegiem zamkniętym z zewnętrznym ciepłym powietrzem, aby utrzymać stabilną temperaturę zwierzęcia. 
		UWAGA: W tym przypadku system monitorowania i bramkowania kompatybilny z MRI rejestruje temperaturę zwierzęcia wewnątrz magnesu MRI.</li>
		<li>Monitoruj temperaturę zewnętrzną w pobliżu zwierzęcia, temperaturę ciała (termometr doodbytniczy) zwierzęcia, czujnik oddechu znajdujący się pod ciałem zwierzęcia w pobliżu klatki piersiowej za pomocą zintegrowanego interfejsu w konsoli MRI.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Eksperyment MRI
	<ol>
		<li>Znieczulenie zwierząt odparowanym izofluranem (2% do indukcji w ciągu dwóch lub trzech minut i 1-1,5% do konserwacji podczas eksperymentu MRI) za pomocą 100% przewodu tlenowego.</li>
		<li>Umieść zwierzę w środku magnesu za pomocą akwizycji profilu.</li>
		<li>Po kroku 5.2.2 dostrój cewkę RF do częstotliwości rezonansowej 300 MHz (7 T) i dopasuj impedancję charakterystyczną cewki do 50 Ohm, aby uzyskać optymalny odbiór sygnału. 
		UWAGA: Zwróć uwagę na zewnętrzne okablowanie i połączenia idące do układu pomiarowego poprzez adapter/rozgałęźnik do każdej części cewki nadajnika z osobna (w naszym przypadku była to cewka kwadraturowa).</li>
		<li>Po dostrojeniu i dopasowaniu cewek podłącz cewki do skanera.</li>
		<li>W przypadku kalibracji impulsu RF (kształt i długość) oraz regulacji częstotliwości środkowej należy ręcznie przeprowadzić zarówno kalibrację impulsu, jak i środek częstotliwości. Wykonaj kalibrację impulsów 90°, zgrubne podkładkowanie (patrz poniżej), ręczną regulację częstotliwości środkowej i wzmocnienia odbiornika.</li>
		<li>Wykonaj dokładną pozycję za pomocą skanu lokalizatora echa gradientowego (FLASH lub GRE) (3 płaszczyzny zwiadowcze: osiowa, czołowa i strzałkowa, zwana również tripilotem.</li>
		<li>Wykonaj podkładkowanie magnesu, aby zoptymalizować jednorodność pola magnetycznego w środku magnesu. Wykonać ten krok ręcznie (patrz ppkt 5.2.3) za pomocą jedno- lub jednopulsowej sekwencji FID i wyregulować podkładki regulacyjne pierwszego i drugiego rzędu lub dowolną sekwencję automatycznego podkładek regulacyjnych zawartą w systemie 
		UWAGA: Dobrze wyregulowane pole magnetyczne jest łatwo rozpoznawalne i mierzone przez T2* (im większy, tym lepiej) lub wąskie FWHM widm.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Akwizycja danych MRI płytkinazębnej 5
	<ol>
		<li>Wstrzyknąć dożylnie 100 μl (1 mg [Fe] ml-1) nanocząstek neridronianu do żyły ogonowej i uzyskać obrazy 1 godzinę po wstrzyknięciu. Załaduj parametry do akwizycji MRI blaszki miażdżycowej patrząc na aortę brzuszną (rozwidlenie nerek).</li>
		<li>Umieść wieloplasterkowe, od 10 do 20 plasterków w trybie przeplotu, aby zminimalizować artefakty.</li>
		<li>Uzyskanie wysokiej rozdzielczości szybkiego echa spinowego T1-zależnego rezonansu magnetycznego w widoku koronalnym lub osiowym o następujących parametrach: FOV 60 x 30 mm (koronalny), 30 x 30 mm (osiowy), grubość warstwy 0,8 mm (przy małej konfiguracji cewki gradientowej można ją zmniejszyć do 0,6 mm), 400 ms TR, 8 msec TE, 256 x 256 dane macierzy akwizycji i rekonstrukcji, Średnie sygnałów od 6 (duży gradient) do 8 (mały gradient) dla 5-8 minut średniego czasu akwizycji. 
		UWAGA: TE jest szczególnie krytyczne, a obecność sygnału i przepływu krwi oraz artefakty przesunięcia chemicznego mogą ograniczać aplikacje. W takich przypadkach niewrażliwe na przepływ, szybkie echo wirowe T2-IR może pomóc w redukcji artefaktów, a pozyskanie danych uzupełniających w dokładnie tym samym miejscu może pomóc w scharakteryzowaniu płytki. Dodatkowo impuls nasycenia może być użyty do redukcji tkanki tłuszczowej otaczającej ścianę tętnicy w celu lepszego wyznaczenia zewnętrznej granicy ściany i redukcji artefaktów przesunięcia chemicznego.</li>
		<li>Prześlij obrazy przy użyciu standardowego formatu, takiego jak Dicom, i wyświetl je w odpowiednim oprogramowaniu (np. Osirix Imaging Software lub AMIDE: Medical Imaging Data Examiner)5. Określ ilościowo efekt kontrastu ręcznie, określając obszar naczynia, grubość ścianki, obszar światła i obciążenie płytki nazębnej5.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Patel, D. N., Bailey, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanotechnology+in+cardiovascular+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Catheter.+Cardiovasc.+Interv.+Off.+J.+Soc.+Card.+Angiogr.+Interv%22%5BJournal%5D)">Nanotechnology in cardiovascular medicine.</a> Catheter. Cardiovasc. Interv. Off. J. Soc. Card. Angiogr. Interv. 69, 643-654 (2007).</li>
<li>Zhao, X., Zhao, H., Chen, Z., Lan, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasmall+superparamagnetic+iron+oxide+nanoparticles+for+magnetic+resonance+imaging+contrast+agent%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Nanosci.+Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Ultrasmall superparamagnetic iron oxide nanoparticles for magnetic resonance imaging contrast agent.</a> J. Nanosci. Nanotechnol. 14, 210-220 (2014).</li>
<li>Lee, D. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multifunctional+nanoparticles+for+multimodal+imaging+and+theragnosis%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">Multifunctional nanoparticles for multimodal imaging and theragnosis.</a> Chem. Soc. Rev. 41, 2656(2012).</li>
<li>Osborne, E. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+microwave-assisted+synthesis+of+dextran-coated+iron+oxide+nanoparticles+for+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Rapid microwave-assisted synthesis of dextran-coated iron oxide nanoparticles for magnetic resonance imaging.</a> Nanotechnology. 23, (2012).</li>
<li>Pellico, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microwave-driven+synthesis+of+bisphosphonate+nanoparticles+allows+in+vivo+visualisation+of+atherosclerotic+plaque%5BTitle%5D)+AND+%22RSC+Adv%22%5BJournal%5D)">Microwave-driven synthesis of bisphosphonate nanoparticles allows in vivo visualisation of atherosclerotic plaque.</a> RSC Adv. 5, 1661-1665 (2015).</li>
<li>Lin, M. M., Kim, D. K., El Haj, A. J., Dobson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+superparamagnetic+iron+oxide+nanoparticles+%28SPIONS%29+for+translation+to+clinical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Nanobioscience%22%5BJournal%5D)">Development of superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONS) for translation to clinical applications.</a> IEEE Trans. Nanobioscience. 7, 298-305 (2008).</li>
<li>Gupta, A. K., Gupta, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+surface+engineering+of+iron+oxide+nanoparticles+for+biomedical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Synthesis and surface engineering of iron oxide nanoparticles for biomedical applications.</a> Biomaterials. 26, 3995-4021 (2005).</li>
<li>Liu, F., Laurent, S., Fattahi, H., Vander Elst, L., Muller, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Superparamagnetic+nanosystems+based+on+iron+oxide+nanoparticles+for+biomedical+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Nanomed%22%5BJournal%5D)">Superparamagnetic nanosystems based on iron oxide nanoparticles for biomedical imaging.</a> Nanomed. 6, 519-528 (2011).</li>
<li>Carenza, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+synthesis+of+water-dispersible+superparamagnetic+iron+oxide+nanoparticles+by+a+microwave-assisted+route+for+safe+labeling+of+endothelial+progenitor+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomater%22%5BJournal%5D)">Rapid synthesis of water-dispersible superparamagnetic iron oxide nanoparticles by a microwave-assisted route for safe labeling of endothelial progenitor cells.</a> Acta Biomater. 10, 3775-3785 (2014).</li>
<li>Osborne, E. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+microwave-assisted+synthesis+of+dextran-coated+iron+oxide+nanoparticles+for+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Rapid microwave-assisted synthesis of dextran-coated iron oxide nanoparticles for magnetic resonance imaging.</a> Nanotechnology. 23, 215602(2012).</li>
<li>Gatti, D., Rossini, M., Viapiana, O., Idolazzi, L., Adami, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+development+of+neridronate%3A+potential+for+new+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Ther.+Clin.+Risk+Manag%22%5BJournal%5D)">Clinical development of neridronate: potential for new applications.</a> Ther. Clin. Risk Manag. 9, 139-147 (2013).</li>
<li>Drake, M. T., Clarke, B. L., Khosla, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bisphosphonates%3A+mechanism+of+action+and+role+in+clinical+practice%5BTitle%5D)+AND+%22Mayo+Clin+Proc%22%5BJournal%5D)">Bisphosphonates: mechanism of action and role in clinical practice.</a> Mayo Clin Proc. 83, 1032-1045 (2008).</li>
<li>Devogelaer, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Treatment+of+bone+diseases+with+bisphosphonates%2C+excluding+osteoporosis%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Opin.+Rheumatol%22%5BJournal%5D)">Treatment of bone diseases with bisphosphonates, excluding osteoporosis.</a> Curr. Opin. Rheumatol. 12, 331-335 (2000).</li>
<li>Pascu, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+Reactivity+of+Iron+Oxide+Nanoparticles+by+Microwave-Assisted+Synthesis%3B+Comparison+with+the+Thermal+Decomposition+Route%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+C%22%5BJournal%5D)">Surface Reactivity of Iron Oxide Nanoparticles by Microwave-Assisted Synthesis; Comparison with the Thermal Decomposition Route.</a> J. Phys. Chem. C. 116, 15108-15116 (2012).</li>
<li>Sun, S., Zeng, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Size-Controlled+Synthesis+of+Magnetite+Nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Size-Controlled Synthesis of Magnetite Nanoparticles.</a> J. Am. Chem. Soc. 124, 8204-8205 (2002).</li>
<li>Hyeon, T., Lee, S. S., Park, J., Chung, Y., Na, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+highly+crystalline+and+monodisperse+maghemite+nanocrystallites+without+a+size-selection+process%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Synthesis of highly crystalline and monodisperse maghemite nanocrystallites without a size-selection process.</a> J. Am. Chem. Soc. 123, 12798-12801 (2001).</li>
<li>Herranz, F., Morales, M. P., Roca, A. G., Vilar, R., Ruiz-Cabello, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+method+for+the+aqueous+functionalization+of+superparamagnetic+Fe+2+O+3+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Contrast+Media+Mol.+Imaging%22%5BJournal%5D)">A new method for the aqueous functionalization of superparamagnetic Fe 2 O 3 nanoparticles.</a> Contrast Media Mol. Imaging. 3, 215-222 (2008).</li>
<li>Herranz, F., Morales, M. P., Roca, A. G., Desco, M., Ruiz-Cabello, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+method+for+the+rapid+synthesis+of+water+stable+superparamagnetic+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Weinh.+Bergstr.+Ger%22%5BJournal%5D)">A new method for the rapid synthesis of water stable superparamagnetic nanoparticles.</a> Chem. Weinh. Bergstr. Ger. 14, 9126-9130 (2008).</li>
<li>Herranz, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Superparamagnetic+iron+oxide+nanoparticles+conjugated+to+a+grass+pollen+allergen+and+an+optical+probe%5BTitle%5D)+AND+%22Contrast+Media+Mol.+Imaging%22%5BJournal%5D)">Superparamagnetic iron oxide nanoparticles conjugated to a grass pollen allergen and an optical probe.</a> Contrast Media Mol. Imaging. 7, 435-439 (2012).</li>
</ol>

Brak ujawniania informacji

Nanocząstki tlenku żelaza (IONP) są jednym z najważniejszych nanomateriałów i od dawna są wykorzystywane do różnych zastosowań. Zastosowanie tych materiałów jako środka kontrastowego w obrazowaniu metodą rezonansu magnetycznego (MRI) jest dobrze ugruntowaną dziedziną. Jednak drogi syntezy często zajmują kilka czasu, a ustawienie jest skomplikowane. Ze względu na znaczne skrócenie czasu reakcji i zwiększenie odtwarzalności, zastosowanie syntezy sterowanej mikrofalami wydaje się być dobrą alternatywą dla produkcji wysokiej...

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.

<table><tbody><tr><td>Microwave Explorer/Discover Hybrid-12</td><td>CEM Corporation, USA</td><td></td><td>Można użyć dowolnej kuchenki mikrofalowej do syntezy chemicznej</td></tr><tr><td>Jednorazowe kolumny odsalające PD-10&nbsp;</td><td>GE Healthcare nauki przyrodnicze</td><td>17-0851-01</td><td>Kolumna wykluczająca dowolny rozmiar będzie działać</td></tr><tr><td>Amicon&reg; Ultra-0,5 ml&nbsp;</td><td>Merck Millipore Ltd</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kalibrowany pH&nbsp;</td><td>Analityka SI</td><td>285105127</td><td></td></tr><tr><td>Magnes neodymowy&nbsp;</td><td>Aiman Gz</td><td>ND010B</td><td></td></tr><tr><td>Vortex Genius 3&nbsp;</td><td>IKA</td><td>3340000</td><td></td></tr><tr><td>ZetaSizer Nano ZS&nbsp;</td><td>Malvern Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Standardowa (makro) komórka Szkło optyczne&nbsp;</td><td>Labbox</td><td>11718</td><td></td></tr><tr><td>Zetasizer nanoseries jednorazowe składane komórki kapilarne DTS1070</td><td>Malvern</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bruker Minispec mq60</td><td>Bruker</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

synteza nanocząstek tlenku żelaza sterowana mikrofalami w celu szybkiego wykrywania miażdżycy

Microwave-driven Synthesis of Iron Oxide Nanoparticles for Fast Detection of Atherosclerosis

Szybki i powtarzalny protokół mikrofalowy został opracowany do syntezy nanocząstek funkcjonalizowanych neridronianem. Począwszy od syntezy nanocząstek hydrofobowych, nasza metoda opiera się na adaptacji z metody rozkładu termicznego do syntezy sterowanej mikrofalami. Nowa metodologia prowadzi do skrócenia czasu reakcji w porównaniu z tradycyjnymi procedurami. Co więcej, zastosowanie technologii mikrofalowej zwiększa powtarzalność reakcji, co jest istotne z punktu widzenia zastosowań klinicznych. Nowością tej nanocząstki tlenku żelaza jest przyłączenie Neridronianu. Zastosowanie tej cząsteczki prowadzi ugrupowanie bisfosfonianowe na zewnątrz nanocząstki, które zapewnia właściwości wiązania Ca2+ in vitro i selektywną akumulację in vivo w blaszce miażdżycowej. Protokół pozwala na syntezę i wykrycie płytki nazębnej w ciągu około 3 godzin od początkowej syntezy z prekursorów organicznych. Ich nagromadzenie w obszarze miażdżycowym w czasie krótszym niż 1 godzina zapewnia środek kontrastowy szczególnie odpowiedni do zastosowań klinicznych.

W niniejszym protokole opisano syntezę trzech różnych IONP. Wychodząc od hydrofobowych OA-IONP, dzięki syntezie wspomaganej mikrofalowo otrzymano nanocząsteczki stabilne w środowisku wodnym. Wszystkie nanocząsteczki wykazały ultra mały rozmiar hydrodynamiczny (Dh &lt;50 nm) przy bardzo wąskim rozkładzie wielkości (Ryc. 1c). Zastosowanie technologii mikrofalowej pozwala na otrzymanie ultra małych nanocząsteczek pod względem rozmiaru rdzenia. Ponieważ promieniowanie mikrofa...

Technologia mikrofalowa umożliwia niezwykle szybką syntezę nanocząsteczek tlenku żelaza w celu scharakteryzowania blaszek miażdżycowych. Zastosowanie aminobisfosfonianu w zewnętrznej stronie nanocząstki zapewnia szybką akumulację w obszarze miażdżycowym.

Synteza nanocząstek tlenku żelaza sterowana mikrofalami w celu szybkiego wykrywania miażdżycy

A fast and reproducible microwave-driven protocol has been developed for the synthesis of neridronate-functionalized nanoparticles. Starting from the ...

Ogólnym celem niniejszego protokołu jest wykorzystanie technologii mikrofalowej do szybkiej syntezy i funkcjonalizacji nanocząsteczek tlenku żelaza grupą bisfosfonianową w celu szybkiego wykrywania miażdżycy w modelach mysich za pomocą MRI. Zastosowanie technologii mikrofalowej w syntezie i funkcjonalizacji nanocząsteczek tlenku żelaza jest wciąż ograniczone. Wykazujemy jednak, w jaki sposób można opracować wysokiej jakości nanocząsteczki oraz niezwykle szybkie protokoły.Główną zaletą tej techniki jest możliwość produkcji wysokiej jakości funkcjonalizowanych nanocząsteczek w niezwykle krótkim czasie, które mogą być wykorzystane w cewnikowaniu blaszek miażdżycowych w celu celowania w mikrozwapnienia. Aby rozpocząć tę procedurę, do kolby przystosowanej do mikrofal dodaje się 0,5 g 3-acetyloacetonianu żelaza, 1,4 ml kwasu oleinowego, 0,6 ml oleilaminy oraz 1,19 g 1,2-heksadodekanodiolu. Następnie, używając pipety miarowej, ostrożnie wlewa się 10 ml eteru fenylowego po ściance kolby.Następnie umieść kolbę w reaktorze mikrofalowym i uruchom protokół mikrofalowy, ładując do urządzenia program badania dynamicznego. Po zakończeniu reakcji i ochłodzeniu kolby do temperatury pokojowej, przen

microwave-driven-synthesis-iron-oxide-nanoparticles-for-fast

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Wczesne wykrywanie apoptozy może pomóc w identyfikacji populacji komórek wysokiego ryzyka w różnych jednostkach chorobowych. Prezentujemy tutaj metodę łączenia białka służącego do wczesnego wykrywania apoptozy (Aneksyna V) z nanocząsteczką tlenku żelaza wykrywalną w badaniu MRI (SPIO). Metoda ta może zostać rozszerzona na inne interesujące białka w celu tworzenia sond do obrazowania molekularnego wykrywalnych za pomocą MRI.

Synteza sondy do detekcji apoptozy w MRI in vivo

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

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

Ten artykuł przedstawia metodę obejmującą syntezę i charakterystykę miceli amfifilowych peptydów ukierunkowanych na monocyty oraz odpowiednie testy do testowania biokompatybilności i zdolności miceli do wiązania się z monocytami.

Synteza miceli amfifilowych peptydów ukierunkowanych na monocyty do obrazowania miażdżycy

Proteazy są ściśle regulowanymi enzymami zaangażowanymi w podstawowe procesy biologiczne, a rozregulowana aktywność proteazy napędza postęp złożonych chorób, takich jak rak. Celem tej metody jest stworzenie nanoczujników, które mierzą aktywność proteazy in vivo, wytwarzając sygnał rozszczepienia, który jest wykrywalny w moczu gospodarza i dyskryminuje chorobę.

Nanoczujniki do wykrywania aktywności proteazy in vivo w diagnostyce nieinwazyjnej

Aby ulepszyć serologiczne testy diagnostyczne dla antygenów Mycobacterium tuberculosis, opracowaliśmy superparamagnetyczne nanosondy tlenku żelaza do wykrywania gruźlicy pozapłucnej.

Synteza, charakterystyka i zastosowanie superparamagnetycznych nanosond tlenku żelaza do wykrywania gruźlicy pozapłucnej

Tutaj prezentujemy protokół do uzyskania 68Ga domieszkowanych rdzeniem nanocząstek tlenku żelaza poprzez szybką syntezę mikrofalową. Metodologia ta pozwala uzyskać nanocząstki PET/(T1)MRI o skuteczności znakowania radioaktywnego wyższej niż 90% i czystości radiochemicznej 99% w 20-minutowej syntezie.

Synteza nanocząstek tlenku żelaza domieszkowanego rdzeniem 68Ga do podwójnej pozytonowej tomografii emisyjnej /(T1)Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego

Ta praca opisuje protokoły przygotowania nanocząstek magnetycznych, ich powlekania SiO2, następnie funkcjonalizacji aminy (3-aminopropylo)trietoksysilanem (APTES) i jej koniugacji z deferoksaminą przy użyciu ugrupowania sukcynylu jako łącznika. Szczegółowo opisano również szczegółowy opis charakterystyki strukturalnej i test wychwytywania bakterii z użyciem Y. enterocolitica dla wszystkich nanocząstek pośrednich i końcowego koniugatu.

Synteza funkcjonalizowanych nanocząstek magnetycznych, ich koniugacja z sideroforem feroksaminą i jej ocena pod kątem wykrywania bakterii

Nanocząstki tlenku żelaza są syntetyzowane za pomocą niewodnego żelu zolowego i pokrywane anionowymi krótkimi cząsteczkami lub polimerem. Zastosowanie magnetometrii do monitorowania inkorporacji i biotransformacji nanocząstek magnetycznych wewnątrz ludzkich komórek macierzystych wykazano za pomocą magnetometru do próbek wibracyjnych (VSM).

Wykorzystanie magnetometrii do monitorowania inkorporacji komórkowej, a następnie biodegradacji chemicznie syntetyzowanych nanocząstek tlenku żelaza

Ten protokół szczegółowo opisuje łatwą, jednoetapową syntezę nanocząstek tlenku manganu (MnO) poprzez termiczny rozkład acetyloacetonianu manganu(II) w obecności oleiloaminy i eteru dibenzylowego. Nanocząstki MnO są wykorzystywane w różnych zastosowaniach, w tym w obrazowaniu metodą rezonansu magnetycznego, biodetekcji, katalizie, bateriach i oczyszczaniu ścieków.

Synteza nanocząstek tlenku manganu przez termiczny rozkład acetyloacetonianu manganu(II)

Opisujemy test fluorescencyjny, który może szybko i tanio potwierdzić zdolność nowych związków do chelatowania żelaza. Test mierzy zdolność związków do konkurowania z aktywnością wiązania żelaza przez słabą sondę fluorescencyjną chelatującą żelazo Calceinę, co skutkuje wymiernym wzrostem fluorescencji, gdy zachodzi chelatacja.

Ilościowa i niedroga bezkomórkowa metoda fluorescencyjna potwierdzająca zdolność nowych związków do chelatowania żelaza

Poznaj szybką syntezę nanocząstek tlenku żelaza sterowaną mikrofalami z funkcjonalizacją biszfosfonianową do wykrywania miażdżycy w obrazowaniu MRI u myszy. Ta metoda znacząco skraca czas produkcji wysokiej jakości nanocząstek.

Synteza nanocząstek tlenku żelaza sterowana mikrofalami w celu szybkiego wykrywania miażdżycy

Przeglądaj więcej filmów