Name: Synteza nanocząstek tlenku żelaza domieszkowanego rdzeniem 68Ga do podwójnej pozytonowej tomografii emisyjnej /(T1)Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-11-20T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 26 s
Description: Poznaj szybką syntezę mikrofalową nanocząstek tlenku żelaza domieszkowanych rdzeniem ⁶⁸Ga do hybrydowego obrazowania PET/MR. Metoda zapewnia wydajność radiomarkowania powyżej 90% i czystość radiochemiczną 99% w ciągu 20 minut.

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

playerTrialDesktop

To badanie było wspierane przez grant z hiszpańskiego Ministerstwa Gospodarki i Konkurencyjności (MEyC) (numer grantu: SAF2016-79593-P) oraz z Instytutu Badań nad Zdrowiem Carlosa III (numer grantu: DTS16/00059). CNIC jest wspierany przez Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades) oraz Fundację Pro CNIC i jest Centrum Doskonałości Severo Ochoa (nagroda MEIC SEV-2015-0505).

1. Przygotowanie odczynników
<ol>
	<li>0.05 M HCl
	<ol>
		<li>Przygotować 0.05 M HCl, dodając 208 µL 37% HCl do 50 mL wody destylowanej.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Eluent do wysokosprawnej chromatografii cieczowej
	<ol>
		<li>Przygotować eluent do wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC), rozpuszczając 6.9 g monohydratu fosforanu sodu, 7.1 g wodorofosforanu sodu, 8.7 g chlorku sodu oraz 0.7 g azotku sodu w 1 L wody. Dokładnie wymieszać i sprawdzić pH. Przepuścić eluent przez sterylny filtr o wielkości porów 0.1 µm i odgazować przed użyciem. Zakres akceptacji: pH 6.2 - 7.0 (w przeciwnym razie skorygować za pomocą NaOH [1 M] lub HCl [5 M]).</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Synteza nanocząsteczek tlenku żelaza powlekanych cytrynianem
<ol>
	<li>Rozpuścić 75 mg FeCl3·6H2O oraz 80 mg cytrynianu trisodu dwuwodnika w 9 mL wody. 
	UWAGA: Ilości te pozwalają na uzyskanie 12 mL końcowego roztworu oczyszczonych nanocząstek ([Fe] ~1,4 mg·mL-1). Ilości można proporcjonalnie zmniejszyć, aby uzyskać końcową objętość 2,5 mL.</li>
	<li>Przenieść mieszaninę do kolby przystosowanej do pracy w kuchence mikrofalowej.</li>
	<li>Wczytać protokół dynamiczny do kuchenki mikrofalowej. Ustawić temperaturę na 120 °C, czas na 10 min, ciśnienie na 250 psi oraz moc na 240 W.</li>
	<li>Dodać do reakcji 1 mL hydratu hydrazyny. 
	UWAGA: Hydrat hydrazyny inicjuje redukcję żelaza. W związku z tym obserwuje się zmianę barwy roztworu z jasnożółtej na brązową.</li>
	<li>Uruchomić protokół mikrofalowy.</li>
	<li>W międzyczasie przepłukać kolumnę do odsalania metodą filtracji żelowej 20 mL wody destylowanej.</li>
	<li>Po zakończeniu protokołu pozostawić kolbę do ostygnięcia w temperaturze pokojowej.</li>
	<li>Nanieść pipetą 2,5 mL końcowej mieszaniny na kolumnę i odrzucić frakcję przepływową. 
	UWAGA: Kuchenka mikrofalowa kończy protokół przy 60 °C; nanocząstki można nanosić bezpośrednio na kolumnę do filtracji żelowej w temperaturze 60 °C.</li>
	<li>Dodać do kolumny 3 mL wody destylowanej i zebrać nanocząstki do szklanej fiolki. 
	UWAGA: Nanocząstki można przechowywać w temperaturze pokojowej przez 1 tydzień. Po tym czasie następuje agregacja nanocząstek, co zwiększa ich rozmiar hydrodynamiczny.</li>
</ol>
3. Synteza nanocząsteczek tlenku żelaza domieszkowanych rdzeniem 68Ga (68Ga-C-IONP)
<ol>
	<li>Wprowadzić 75 mg FeCl3·6H2O oraz 80 mg cytrynianu trisodu dwuwodnika do kolby przystosowanej do mikrofalowania.</li>
	<li>Eluować generator 68Ge/68Ga, stosując zalecaną objętość i stężenie HCl zgodnie z instrukcją producenta (w naszym przypadku 4 mL 0,05 M HCl). Po wstrzyknięciu tej objętości do generatora z osłoną otrzymuje się (4 mL) 68GaCl3, gotowy do użycia bez dalszej obróbki. 
	UWAGA: W krokach 3.2 – 3.12 należy przestrzegać odpowiednich zasad bezpieczeństwa radiologicznego. 68Ga jest izotopem emitującym pozytony i promieniowanie gamma. Kluczowe jest stosowanie właściwych środków bezpieczeństwa w celu uniknięcia ekspozycji operatora na promieniowanie. Badacze muszą przestrzegać protokołu ALARA (as low as reasonably achievable), stosując typowe osłony i procedury obchodzenia się z radionuklidami. Ponadto obowiązkowe jest używanie pierścienia dozymetrycznego, plakietek osobistych oraz detektora skażenia.</li>
	<li>Dodać 4 mL 68GaCl3 do kolby przystosowanej do mikrofalowania. Objętość ta może być mniejsza, w zależności od aktywności generatora i pożądanej aktywności końcowych nanocząstek.</li>
	<li>Pipetą przenieść 5 mL wody destylowanej do kolby i dokładnie wymieszać.</li>
	<li>Wczytać protokół dynamiczny do mikrofalówki. Ustawić temperaturę na 120 °C, czas na 10 min, ciśnienie na 250 psi oraz moc na 240 W.</li>
	<li>Dodać 1 mL hydrazyny hydratu do reakcji. 
	UWAGA: Hydrazyna hydrat dodaje proces redukcji żelaza. W związku z tym obserwuje się zmianę wyglądu roztworu z jasnoyellow na brązowy.</li>
	<li>Uruchomić protokół mikrofalowy.</li>
	<li>W międzyczasie przepłukać kolumnę do odsalania metodą filtracji żelowej 20 mL wody destylowanej.</li>
	<li>Po zakończeniu protokołu pozwolić kolbie ochłonąć w temperaturze pokojowej.</li>
	<li>Pipetą nanieść 2,5 mL końcowej mieszaniny na kolumnę i odrzucić frakcję przepływową. 
	UWAGA: Mikrofalówka kończy protokół przy 60 °C; nanocząstki można nanosić bezpośrednio na kolumnę do filtracji żelowej w temperaturze 60 °C.</li>
	<li>Dodać 3 mL wody destylowanej do kolumny i zebrać nanocząstki do szklanej fiolki.</li>
	<li>Obliczyć wydajność znakowania radiologicznego za pomocą detektora otworowego NaI. Parametr ten zazwyczaj określa aktywność 68Ga wbudowanego w reakcję. Po procesach syntezy i oczyszczania mierzy się aktywność oczyszczonej próbki. Ze względu na krótki okres półtrwania 68Ga, aktywność początkową należy skorygować o czas (t). Normalizacja w czasie odbywa się zgodnie ze standardowym równaniem: 
	NT = N0 · e-λt 
	Gdzie: 
	NT: Liczba zliczeń w czasie (t) 
	N0: Liczba zliczeń w czasie (t) = 0 
	λ: Stała rozpadu 
	t: Czas, który upłynął 
	<img alt="Wzór na wydajność znakowania radiologicznego, schemat obliczania procentu oczyszczania radioaktywnego." src="/files/ftp_upload/58269/58269eq1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie"> 
	UWAGA: Wydajność znakowania radiologicznego powinna wynosić od 90% do 95%.</li>
</ol>
4. Analiza nanocząstek tlenku żelaza z domieszkowanym rdzeniem 68Ga (68Ga-C-IONP)
<ol>
	<li>Dynamiczne rozpraszanie światła
	<ol>
		<li>Wykorzystać metodę dynamicznego rozpraszania światła (DLS) do pomiaru rozmiaru hydrodynamicznego 68Ga-C-IONP. Do kuwety pipetować 60 µL próbki i wykonać trzy pomiary rozmiaru dla każdej próbki. W celu zapewnienia powtarzalności procedurę tę należy powtórzyć dla kilku partii nanocząsteczek.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Stabilność koloidalna
	<ol>
		<li>Ocenić stabilność koloidalną 68Ga-C-IONP poprzez pomiar rozmiaru hydrodynamicznego próbki po inkubacji w różnych buforach (PBS, roztwór soli fizjologicznej oraz surowica mysia) przez różne odstępy czasu, od 0 do 24 h. Inkubować 500 µL próbki w każdym buforze w temperaturze 37 °C. W wybranych punktach czasowych pobrać aliquoty o objętości 60 µL i przenieść je do kuwet DLS w celu pomiaru rozmiaru hydrodynamicznego.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Mikroskopia elektronowa
	<ol>
		<li>Przeanalizować rozmiar rdzenia 68Ga-C-IONP za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) oraz obrazowania w ciemnym polu pierścieniowym (STEM-HAADF) (protokół TEM: NIST - NCL Joint Assay Protocol, PCC-X, Measuring the Size of Nanoparticles Using Transmission Electron Microscopy).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Radiochromatogram żelowej filtracji
	<ol>
		<li>Podczas etapu oczyszczania metodą filtracji żelowej rozdzielić eluat na aliquoty o objętości 500 µL i zmierzyć aktywność promieniotwórczą w każdej z nich za pomocą aktywimetru, uzyskując w ten sposób chromatogram filtracji żelowej.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Stabilność radiochemiczna 68Ga-C-IONP
	<ol>
		<li>Inkubować 68Ga-C-IONP w surowicy mysiej przez 30 min w temperaturze 37 °C (powtórzyć 3x). Po tym czasie oczyścić nanocząsteczki metodą ultrafiltracji i zmierzyć aktywność promieniotwórczą obecną w nanocząsteczkach oraz w filtracie. W poszczególnych filtratach nie powinna zostać wykryta żadna aktywność.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Relaksometria
	<ol>
		<li>Zmierzyć czasy relaksacji podłużnej (T1) i poprzecznej (T2) w relaksometrze przy 1,5 T i 37 °C. Należy zmierzyć cztery różne stężenia 68Ga-C-IONP (2 mM, 1 mM, 0,5 mM i 0,25 mM). Wykreślić szybkości relaksacji (r1=1/T1, r2=1/T2) w funkcji stężenia żelaza. Nachylenie otrzymanej krzywej pozwala wyznaczyć wartości r1 i r2.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Obrazy fantomowe MR i PET
	<ol>
		<li>Pozyskać obrazy fantomowe MR (sekwencja T1-zależna) oraz PET in situ dla serii rozcieńczeń 68Ga-C-IONP (0 mM, 1 mM, 6,5 mM i 9,0 mM), aby zaobserwować wzrost sygnału w korelacji z aktywnością PET i obrazowaniem MRI.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Jennings, L. E., Long, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%27Two+is+better+than+one%27--probes+for+dual-modality+molecular+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">'Two is better than one'--probes for dual-modality molecular imaging.</a> Chemical Communications. (24), Cambridge, UK. 3511-3524 (2009).</li>
<li>Lee, S., Chen, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dual-modality+probes+for+in+vivo+molecular+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+Imaging%22%5BJournal%5D)">Dual-modality probes for in vivo molecular imaging.</a> Molecular Imaging. 8 (2), 87-100 (2009).</li>
<li>Louie, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multimodality+Imaging+Probes%3A+Design+and+Challenges%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Multimodality Imaging Probes: Design and Challenges.</a> Chemical Reviews. 110 (5), 3146-3195 (2010).</li>
<li>Judenhofer, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+PET-MRI%3A+a+new+approach+for+functional+and+morphological+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Medicine%22%5BJournal%5D)">Simultaneous PET-MRI: a new approach for functional and morphological imaging.</a> Nature Medicine. 14 (4), 459-465 (2008).</li>
<li>Burtea, C., Laurent, S., Vander Elst, L., Muller, R. N. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18626802">Contrast agents: magnetic resonance.</a> Handbook of Experimental Pharmacology. (185 Pt 1), 135-165 (2008).</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+%22Journal+of+Nanoscience+and+Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Ultrasmall superparamagnetic iron oxide nanoparticles for magnetic resonance imaging contrast agent.</a> Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 14 (1), 210-220 (2014).</li>
<li>Cheng, W., et al. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jm401124b">Complementary Strategies for Developing Gd-Free High-Field T 1 MRI Contrast Agents Based on Mn III Porphyrins.</a> Journal of Medicinal Chemistry. 57 (2), 516-520 (2014).</li>
<li>Kim, H. -K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gd-complexes+of+macrocyclic+DTPA+conjugates+of+1%2C1%E2%80%B2-bis%28amino%29ferrocenes+as+high+relaxivity+MRI+blood-pool+contrast+agents+%28BPCAs%29%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">Gd-complexes of macrocyclic DTPA conjugates of 1,1′-bis(amino)ferrocenes as high relaxivity MRI blood-pool contrast agents (BPCAs).</a> Chemical Communications. 46 (44), 8442(2010).</li>
<li>Sanyal, S., Marckmann, P., Scherer, S., Abraham, J. L. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21441397">Multiorgan gadolinium (Gd) deposition and fibrosis in a patient with nephrogenic systemic fibrosis--an autopsy-based review.</a> Nephrology, Dialysis, Transplantation: Official Publication of the European Dialysis and Transplant Association - European Renal Association. 26 (11), 3616-3626 (2011).</li>
<li>Hu, F., Jia, Q., Li, Y., Gao, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Facile+synthesis+of+ultrasmall+PEGylated+iron+oxide+nanoparticles+for+dual-contrast+T1-+and+T2-weighted+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Facile synthesis of ultrasmall PEGylated iron oxide nanoparticles for dual-contrast T1- and T2-weighted magnetic resonance imaging.</a> Nanotechnology. 22, 245604(2011).</li>
<li>Kim, B. H., et al. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja203340u">Large-Scale Synthesis of Uniform and Extremely Small-Sized Iron Oxide Nanoparticles for High-Resolution T 1 Magnetic Resonance Imaging Contrast Agents.</a> Journal of the American Chemical Society. 133 (32), 12624-12631 (2011).</li>
<li>Banerjee, S. R., Pomper, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+applications+of+Gallium-68%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Radiation+and+Isotopes%22%5BJournal%5D)">Clinical applications of Gallium-68.</a> Applied Radiation and Isotopes. 76, 2-13 (2013).</li>
<li>Breeman, W. A. P., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0001299811000304">68Ga-labeled DOTA-Peptides and 68Ga-labeled Radiopharmaceuticals for Positron Emission Tomography: Current Status of Research, Clinical Applications, and Future Perspectives.</a> Seminars in Nuclear Medicine. 41 (4), 314-321 (2011).</li>
<li>Morgat, C., Hindié, E., Mishra, A. K., Allard, M., Fernandez, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gallium-68%3A+chemistry+and+radiolabeled+peptides+exploring+different+oncogenic+pathways%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Biotherapy+%26+Radiopharmaceuticals%22%5BJournal%5D)">Gallium-68: chemistry and radiolabeled peptides exploring different oncogenic pathways.</a> Cancer Biotherapy & Radiopharmaceuticals. 28 (2), 85-97 (2013).</li>
<li>Moon, S. -H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+complementary+PET%2FMR+dual-modal+imaging+probe+for+targeting+prostate-specific+membrane+antigen+%28PSMA%29%5BTitle%5D)+AND+%22Nanomedicine%3A+Nanotechnology%2C+Biology+and+Medicine%22%5BJournal%5D)">Development of a complementary PET/MR dual-modal imaging probe for targeting prostate-specific membrane antigen (PSMA).</a> Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine. 12 (4), 871-879 (2016).</li>
<li>Kim, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hybrid+PET%2FMR+imaging+of+tumors+using+an+oleanolic+acid-conjugated+nanoparticle%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Hybrid PET/MR imaging of tumors using an oleanolic acid-conjugated nanoparticle.</a> Biomaterials. 34 (33), 8114-8121 (2013).</li>
<li>Yang, B. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+multimodal+imaging+probe+by+encapsulating+iron+oxide+nanoparticles+with+functionalized+amphiphiles+for+lymph+node+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Nanomedicine%22%5BJournal%5D)">Development of a multimodal imaging probe by encapsulating iron oxide nanoparticles with functionalized amphiphiles for lymph node imaging.</a> Nanomedicine. 10 (12), 1899-1910 (2015).</li>
<li>Comes Franchini, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biocompatible+nanocomposite+for+PET%2FMRI+hybrid+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Nanomedicine%22%5BJournal%5D)">Biocompatible nanocomposite for PET/MRI hybrid imaging.</a> International Journal of Nanomedicine. 7, 6021(2012).</li>
<li>Karageorgou, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gallium-68+Labeled+Iron+Oxide+Nanoparticles+Coated+with+2%2C3-Dicarboxypropane-1%2C1-diphosphonic+Acid+as+a+Potential+PET%2FMR+Imaging+Agent%3A+A+Proof-of-Concept+Study%5BTitle%5D)+AND+%22Contrast+Media+%26+Molecular+Imaging%22%5BJournal%5D)">Gallium-68 Labeled Iron Oxide Nanoparticles Coated with 2,3-Dicarboxypropane-1,1-diphosphonic Acid as a Potential PET/MR Imaging Agent: A Proof-of-Concept Study.</a> Contrast Media & Molecular Imaging. 2017, 1-13 (2017).</li>
<li>Madru, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%2868%29Ga-labeled+superparamagnetic+iron+oxide+nanoparticles+%28SPIONs%29+for+multi-modality+PET%2FMR%2FCherenkov+luminescence+imaging+of+sentinel+lymph+nodes%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Nuclear+Medicine+and+Molecular+Imaging%22%5BJournal%5D)">(68)Ga-labeled superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) for multi-modality PET/MR/Cherenkov luminescence imaging of sentinel lymph nodes.</a> American Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 4 (1), 60-69 (2013).</li>
<li>Lahooti, A., et al. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s10967-016-5058-0">PEGylated superparamagnetic iron oxide nanoparticles labeled with 68Ga as a PET/MRI contrast agent: a biodistribution study.</a> Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 311 (1), 769-774 (2017).</li>
<li>Lee, H. -Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PET%2FMRI+dual-modality+tumor+imaging+using+arginine-glycine-aspartic+%28RGD%29-conjugated+radiolabeled+iron+oxide+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Nuclear+Medicine%22%5BJournal%5D)">PET/MRI dual-modality tumor imaging using arginine-glycine-aspartic (RGD)-conjugated radiolabeled iron oxide nanoparticles.</a> Journal of Nuclear Medicine. 49 (8), 1371-1379 (2008).</li>
<li>Patel, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+cell+labeling+efficacy%2C+cytotoxicity+and+relaxivity+of+copper-activated+MRI%2FPET+imaging+contrast+agents%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">The cell labeling efficacy, cytotoxicity and relaxivity of copper-activated MRI/PET imaging contrast agents.</a> Biomaterials. 32 (4), 1167-1176 (2011).</li>
<li>Choi, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Hybrid+Nanoparticle+Probe+for+Dual-Modality+Positron+Emission+Tomography+and+Magnetic+Resonance+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">A Hybrid Nanoparticle Probe for Dual-Modality Positron Emission Tomography and Magnetic Resonance Imaging.</a> Angewandte Chemie International Edition. 47 (33), 6259-6262 (2008).</li>
<li>Wong, R. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+size-controlled+synthesis+of+dextran-coated%2C+64Cu-doped+iron+oxide+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Rapid size-controlled synthesis of dextran-coated, 64Cu-doped iron oxide nanoparticles.</a> ACS Nano. 6 (4), 3461-3467 (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 (21), 215602(2012).</li>
<li>Pellico, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+synthesis+and+bioconjugation+of+68+Ga+core-doped+extremely+small+iron+oxide+nanoparticles+for+PET%2FMR+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Contrast+Media+%26+Molecular+Imaging%22%5BJournal%5D)">Fast synthesis and bioconjugation of 68 Ga core-doped extremely small iron oxide nanoparticles for PET/MR imaging.</a> Contrast Media & Molecular Imaging. 11 (3), 203-210 (2016).</li>
<li>Pellico, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+imaging+of+lung+inflammation+with+neutrophil-specific+68Ga+nano-radiotracer%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">In vivo imaging of lung inflammation with neutrophil-specific 68Ga nano-radiotracer.</a> Scientific Reports. 7 (1), 13242(2017).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Nanocząstki tlenku żelaza są dobrze znanym środkiem kontrastowym w rezonansie magnetycznym T 2-zależnym. Jednak ze względu na wady tego rodzaju kontrastu w diagnostyce niektórych patologii, wielokrotnie preferowany jest kontrast T1 lub jasny. Zaprezentowane tutaj nanocząstki nie tylko pokonują te ograniczenia, oferując dodatni kontrast w rezonansie magnetycznym, ale także oferują sygnał w funkcjonalnej technice obrazowania, takiej jak PET, poprzez włączenie 68Ga do ich rdzenia. T...

Połączenie technik obrazowania do celów medycznych wywołało poszukiwanie różnych metod syntezy sond multimodalnych1,2,3. Ze względu na czułość skanerów pozytonowej tomografii emisyjnej (PET) i rozdzielczość przestrzenną rezonansu magnetycznego, kombinacje PET/MRI wydają się być jedną z najbardziej atrakcyjnych możliwości, dostarczając jednocześnie informacji anatomicznych i funkcjonalnych4. W MRI można stosować sekwencje T2-zależne, przyciemniające tkanki, w których się gromadzą. Można również stosować sekwencje T1-zależne, powodujące rozjaśnienie określonego miejsca akumulacji5. Wśród nich kontrast dodatni jest często najbardziej odpowiednią opcją, ponieważ kontrast ujemny znacznie utrudnia odróżnienie sygnału od endogennych obszarów hipointensywnych, w tym często prezentowanych przez narządy, takie jak płuca6. Tradycyjnie, w celu uzyskania dodatniego kontrastu, zastosowano sondy molekularne oparte na Gd. Jednak środki kontrastowe na bazie GD mają główną wadę, a mianowicie ich toksyczność, która ma kluczowe znaczenie u pacjentów z problemami z nerkami7,8,9. Zmotywowało to do badań nad syntezą materiałów biokompatybilnych do ich stosowania jako środków kontrastowychT1. Ciekawym podejściem jest zastosowanie nanocząstek tlenku żelaza (IONP), o niezwykle małym rozmiarze rdzenia, które zapewniają dodatni kontrast10. Ze względu na to niezwykle małe jądro (~2 nm), większość jonów Fe3+ znajduje się na powierzchni, z 5 niesparowanymi elektronami każdy. Zwiększa to wartości czasu relaksacji podłużnej (r1) i daje znacznie niższe proporcje poprzeczne/podłużne (r2 / r1) w porównaniu z tradycyjnymi IONP, tworząc pożądany dodatni kontrast11.
Aby połączyć IONPs z emiterem pozytonów dla PET, należy wziąć pod uwagę dwie kluczowe kwestie: wybór radioizotopów i radioznakowanie nanocząstek. Jeśli chodzi o pierwszą kwestię, 68Ga jest kuszącym wyborem. Ma stosunkowo krótki okres półtrwania (67,8 min). Jego okres półtrwania nadaje się do znakowania peptydów, ponieważ odpowiada powszechnym czasom biodystrybucji peptydów. Co więcej, 68Ga jest wytwarzane w generatorze, co umożliwia syntezę w modułach laboratoryjnych i pozwala uniknąć konieczności stosowania cyklotronu w pobliżu12,13,14. W celu znakowania radioizotopowego nanocząstki dominującą strategią jest inkorporacja radioizotopów znakowania powierzchniowego. Można to zrobić za pomocą liganda, który chelatuje 68Ga lub wykorzystując powinowactwo radiometalu do powierzchni nanocząstki. Większość przykładów w literaturze dotyczącej IONP wykorzystuje chelator. Istnieją przykłady zastosowania ligandów heterocyklicznych, takich jak kwas 1,4,7,10-tetraazacyklododekan-1,4,7,10-tetraoctowy (DOTA)15, 1,4,7-triazacyklononon-1,4,7-trioctowy kwas (NOTA)16,17 i 1,4,7-triazacyklononon,1-glutarowy-4,7-kwas octowy (NODAGA)18, oraz użycie kwasu 2,3-dikarboksypano-1,1-difosfonowego (DPD), ligandu tetradentanowego 19. Madru i wsp.20 opracował w 2014 roku strategię bez chelatorów, aby oznaczać IONPs metodą bez chelatorów, używaną przez inną grupę posteriorly21.
Jednak główne wady tego podejścia to wysokie ryzyko transmetalizacji in vivo, niska wydajność radioznakowania i długie protokoły nieodpowiednie dla krótkożyciowych izotopów22,23,24. Z tego powodu Wong i wsp.25 opracował pierwszy przykład nanocząsteczek domieszkowanych rdzeniem, udało mu się wprowadzić 64Cu do rdzenia IONPs w 5-minutowej syntezie przy użyciu technologii mikrofalowej.
Tutaj opisujemy szybką i efektywną procedurę wprowadzania radionuklidu do rdzenia nanocząstki, unikając wielu wad oferowanych tradycyjnymi metodami. W tym celu proponujemy zastosowanie syntezy sterowanej mikrofalami (MWS), która znacznie skraca czas reakcji, zwiększa wydajność i poprawia odtwarzalność, co jest niezwykle ważnymi parametrami w syntezie IONP. Udoskonalona wydajność MWS wynika z ogrzewania dielektrycznego: szybkiego nagrzewania próbki, gdy dipole molekularne próbują dostosować się do zmiennego pola elektrycznego, będąc polarnymi rozpuszczalnikami i odczynnikami bardziej wydajnymi dla tego typu syntezy. Ponadto, zastosowanie kwasu cytrynowego jako środka powierzchniowo czynnego, wraz z technologią mikrofalową, skutkuje powstawaniem niezwykle małych nanocząstek, wytwarzających podwójny sygnał MRI/PET26, oznaczony tutaj jako nanocząstki tlenku żelaza domieszkowane rdzeniem 68Ga (68Ga-C-IONP).
Protokół łączy użycie technologii mikrofalowej, 68GaCl3 jako emitera pozytonów, chlorku żelaza, cytrynianu sodu i hydratu hydrazyny, co daje w wyniku podwójne T1-ważone nanocząstki materiału MRI/PET w zaledwie 20 minut. Co więcej, daje spójne wyniki w zakresie 68aktywności Ga (37 MBq, 111 MBq, 370 MBq i 1110 MBq) bez znaczącego wpływu na główne właściwości fizykochemiczne nanocząstek. Powtarzalność metody wykorzystującej wysokie aktywności 68Ga rozszerza pole możliwych zastosowań, w tym dużych modeli zwierzęcych lub badań na ludziach. Ponadto w metodzie zawarty jest pojedynczy etap oczyszczania. W tym procesie nadmiar wolnego galu, chlorku żelaza, cytrynianu sodu i hydratu hydrazyny jest usuwany przez filtrację żelową. Całkowita eliminacja wolnych izotopów i czystość próbki zapewniają brak toksyczności i poprawiają rozdzielczość obrazowania. W przeszłości wykazaliśmy już przydatność tego podejścia w ukierunkowanym obrazowaniu molekularnym27,28.

<table><tbody><tr><td>Chlorek żelaza (III) sześciowodny</td><td>POCH</td><td>2317294</td><td></td></tr><tr><td>Kwas cytrynowy, sól trisodowa dwuwodna 99%</td><td>Acros organics</td><td>227130010</td><td></td></tr><tr><td>Hydrat hydrazyny</td><td>Aldrich</td><td>225819</td><td></td></tr><tr><td>Kwas solny 37%</td><td>Fisher Scientific</td><td>10000180</td><td></td></tr><tr><td>Diwodorofosforan sodu jednowodny</td><td>Aldrich</td><td>S9638</td><td></td></tr><tr><td>Fosforan disodowy dwuzasadowy</td><td>Aldrich</td><td>S7907</td><td></td></tr><tr><td>Chlorek sodu</td><td>Aldrich</td><td>746398</td><td></td></tr><tr><td>Azydek sodu</td><td>Aldrich</td><td>S2002</td><td></td></tr><tr><td>Diwodorofosforan sodu bezwodny</td><td>POCH</td><td>799200119</td><td></td></tr><tr><td>68Ga Chlorek</td><td>&nbsp; ITG Isotope Technologies Garching GmbH, Niemcy</td> System <td></td><td>generatora 68Ge/68Ga</td></tr><tr><td>Mikrofalówka</td><td>Wirówka Anton Paar</td><td>Monowave 300</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Hettich</td><td>Universal 320</td><td></td></tr><tr><td>Rozmiar Kolumny wykluczające</td><td>GE Healthcare</td><td>PD-10</td><td></td></tr></tbody></table>

synteza nanocząstek tlenku żelaza domieszkowanego rdzeniem 68ga do podwójnej pozytonowej tomografii emisyjnej /(t1)obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego

Synthesis of 68Ga Core-doped Iron Oxide Nanoparticles for Dual Positron Emission Tomography /(T1)Magnetic Resonance Imaging

Tutaj opisujemy syntezę mikrofalową w celu uzyskania nanocząsteczek tlenku żelaza domieszkowanych rdzeniem ostężeniu 68 Ga. Technologia mikrofalowa umożliwia szybkie i powtarzalne procedury syntezy. W tym przypadku, zaczynając od FeCl3 i soli trisodowej cytrynianu, nanocząstki tlenku żelaza pokryte kwasem cytrynowym uzyskuje się w ciągu 10 minut w kuchence mikrofalowej. Nanocząstki te mają mały rozmiar rdzenia wynoszący 4,2 ± 1,1 nm i rozmiar hydrodynamiczny 7,5 ± 2,1 nm. Ponadto charakteryzują się wysoką wartością relaksatywności wzdłużnej (r 1) wynoszącą 11,9 mM-1·s-1 i umiarkowaną wartością relaksatywności poprzecznej (r2) wynoszącą 22,9 mM-1·s-1, co skutkuje niskim stosunkiem r2/r 1 wynoszącym 1,9. Wartości te umożliwiają generowanie dodatniego kontrastu w obrazowaniu rezonansu magnetycznego (MRI) zamiast kontrastu ujemnego, powszechnie stosowanego w przypadku nanocząstek tlenku żelaza. Ponadto, jeśli do materiałów wyjściowych doda się elucję 68GaCl3 z generatora 68Ge/68Ga, otrzymuje się nanoradioznacznik domieszkowany 68Ga. Produkt uzyskuje się z wysoką wydajnością znakowania radioizotopowego (> 90%), niezależnie od zastosowanej aktywności początkowej. Co więcej, pojedynczy etap oczyszczania sprawia, że nanoradiomateriał jest gotowy do użycia in vivo.

68Ga-C-IONP zsyntetyzowano poprzez połączenie FeCl3, 68GaCl3, kwasu cytrynowego, wody oraz hydrazyny hydratu. Mieszaninę tę poddano działaniu mikrofal przez 10 min w temperaturze 120 °C i mocy 240 W pod kontrolowanym ciśnieniem. Po ochłodzeniu próbki do temperatury pokojowej nanocząsteczki oczyszczono metodą filtracji żelowej w celu usunięcia nieprzereagowanych substancji (FeCl3, cytrynianu, hydrazyny hydratu) oraz wolnego 68</su...

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

Here, we describe a microwave synthesis to obtain iron oxide nanoparticles core-doped with 68Ga. Microwave technology enables fast and reproducible ...

Metoda ta zapewnia fascynującą syntezę nanocząstek domieszkowanych rdzeniem galu-68 do hybrydowego obrazowania molekularnego PET/MR. Główną zaletą tej techniki jest to, że dzięki zastosowaniu technologii mikrofalowej synteza jest szybka i co ważniejsze, całkowicie powtarzalna. Najpierw rozpuść 75 miligramów sześciowodnego chlorku żelaza i 80 miligramów dwuwodnej soli trisodowej kwasu cytrynowego w dziewięciu mililitrach wody.Przenieść mieszaninę do kolby przystosowanej do kuchenki mikrofalowej. Następnie załaduj protokół dynamiczny do kuchenki mikrofalowej. Ustaw temperaturę na 120 stopni Celsjusza, czas na 10 minut, ciśnienie na 250 psi, a moc na 240 watów.Dodaj jeden mililitr hydratu hydrazyny do mieszaniny reakcyjnej. Następnie uruchom protokół mikrofalowy. W międzyczasie przepłucz kolumnę odsalającą z filtracją żelową 20 mililitrami wody destylowanej.Po zakończeniu protokołu i schłodzeniu kolby do temperatury pokojowej, należy odpipetować 2,5 mililitra końcowej mieszaniny na kolumnę i wyrzucić przepływ. Następnie dodaj trzy mililitry wody destylowanej do kolumny i zbierz nanocząstki w plastikowej tubie. Dodać 75 miligramów sześciowodnego chlorku żelaza i 80 miligramów dwuwodnej

synthesis-68ga-core-doped-iron-oxide-nanoparticles-for-dual-positron

Research

JoVE Journal

Biology

Biologia

Metody obrazowania biologicznego stosowane do oceny biodystrybucji komórkowej nanocząsteczek znajdują zastosowanie w monitorowaniu terapeutycznym i diagnostycznym związków sformułowanych w nanostruktury. Metody opisane w niniejszym opracowaniu są czułe i swoiste w ocenie za pomocą korejestracji histologicznej. Przedstawione metodologie zapewniają ścieżkę translacyjną od zastosowań na modelach gryzoni do zastosowań u ludzi.

Rejestrowane obrazowanie biomedyczne nanomateriałów w monitorowaniu diagnostyki i terapii

Prezentujemy proces metalacji, oczyszczania i charakterystyki kompleksów lantanowców. Opisane tutaj kompleksy mogą być sprzęgane z makrocząsteczkami, co umożliwia śledzenie tych cząsteczek za pomocą obrazowania rezonansem magnetycznym.

Przygotowanie, oczyszczanie i charakterystyka kompleksów lantanowców do zastosowania jako środki kontrastowe w obrazowaniu rezonansem magnetycznym

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

Ten protokół opisuje syntezę biofunkcjonalizowanych pruskich niebieskich nanocząstek i ich zastosowanie jako multimodalnych, molekularnych środków obrazowania. Nanocząstki mają konstrukcję rdzeń-powłoka, w której jony gadolinu lub manganu w rdzeniu nanocząstki generują kontrast MRI. Otoczka biofunkcjonalna zawiera fluorofory do obrazowania fluorescencyjnego i ligandy celujące do celowania molekularnego.

Biofunkcjonalizowane nanocząstki błękitu pruskiego do zastosowań w multimodalnym obrazowaniu molekularnym

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

Przedstawiono tu procedurę izolacji EOB-DTPA i późniejszej kompleksacji z naturalnym Ga(III) i 68Ga, a także dokładną analizę wszystkich związków i badania nad skutecznością znakowania, stabilnością in vitro i współczynnikiem dystrybucji n-oktanol/woda w radioznakowanym kompleksie.

Badania kompleksu Ga(III) EOB-DTPA i jego analogu znakowanego radioizotopowo o masie 68Ga

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

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

Ta praca opisuje zautomatyzowaną produkcję do 1,7 GBq [68Ga]Ga-FAPI-46 na syntezatorze iPHASE MultiSyn do obrazowania PET białka aktywującego fibroblasty.

Zautomatyzowana radiosynteza [68Ga]Ga-FAPI-46 do rutynowego stosowania klinicznego

Ten artykuł opisuje radiosyntezę, formułowanie, kontrolę jakości nowej sondy znakowanej radioaktywnie (tj. nanoniki NM-02 znakowanej 68Ga) oraz jej zastosowanie do obrazowania PET/CT małych zwierząt w modelu ksenoprzeszczepu.

Radiosynteza, kontrola jakości i obrazowanie pozytonowej tomografii emisyjnej małych zwierząt 68nanocząsteczek znakowanych Ga

To badanie opisuje zautomatyzowany proces produkcji [68Ga]Ga-3BP-3940 za pomocą syntezatora GAIA V2, do obrazowania PET białka aktywującego fibroblasty. Przedstawiono również wyniki badań kontroli jakości przeprowadzonych na trzech seriach testowych.

Automatyczne przygotowanie [68Ga]GA-3BP-3940 na module syntezy do obrazowania PET mikrośrodowiska guza

Poznaj szybką syntezę mikrofalową nanocząstek tlenku żelaza domieszkowanych rdzeniem ⁶⁸Ga do hybrydowego obrazowania PET/MR. Metoda zapewnia wydajność radiomarkowania powyżej 90% i czystość radiochemiczną 99% w ciągu 20 minut.

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

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

Przeglądaj więcej filmów