Name: Formulacja i modulacja akustyczna optycznie odparowanych nanokropel perfluorowęglowodoru (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-07-16T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 44 s
Description: Poznaj metodę syntezy nanokropel perfluorowęglowodoru z akustyczną modulacją wzmacniającą kontrast obrazowania ultrasonograficznego bez dodatkowego sprzętu. Protokół umożliwia badania pozanaczyniowe.

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

Praca była częściowo wspierana przez Fundację Badań nad Rakiem Piersi w ramach grantu BCRF-20-043.

1. Preparat nanokropelki perfluorowęglowodoru
<ol>
	<li>Wypłukać kolbę okrągłodenną o pojemności 10 ml chloroformem i wypłukać gazoszczelną szklaną strzykawkę o pojemności 10 μl i 1 ml z chloroformem, kilkakrotnie zasysając pełną objętość strzykawki i usuwając ją łącznie trzykrotnie. 
	UWAGA: Chloroform jest lotny i może być toksyczny w przypadku wdychania. Wszystkie prace z tym rozpuszczalnikiem należy wykonywać w dygestorium.</li>
	<li>Za pomocą strzykawek dodać 200 μl DSPE-mPEG2000 (25 mg/ml), 6,3 μl 1,2-distearoilo-sn-glicero-3-fosfocholiny (DSPC, 25 mg/ml) i 1 ml IR 1048 (1 mg/ml w chloroformie) do kolby okrągłodennej. Pamiętaj, aby wyczyścić strzykawki między lipidami/barwnikiem, aby zapobiec zanieczyszczeniu wywaru. 
	UWAGA: Barwniki na podczerwień są wrażliwe na światło, a prace należy wykonywać w słabym oświetleniu lub kolby powinny być pokryte folią aluminiową.</li>
	<li>Usunąć rozpuszczalnik za pomocą wyparki obrotowej. Upewnij się, że podciśnienie jest powoli ustawiane na 332 mbar, aby zapobiec uderzeniom. Po 5 minutach zmniejszyć ciśnienie do 42 mbar, aby usunąć wodę, która mogła dostać się do roztworu. 
	UWAGA: Ciastko lipidowe można przechowywać przez noc w kolbie okrągłodennej pokrytej parafilmem w temperaturze 4 °C.</li>
	<li>Zawiesić ciastko lipidowe w 1 ml soli fizjologicznej buforowanej fosforanem (PBS) i poddać sonikacji lub wirować w temperaturze pokojowej przez 5 minut lub do momentu, gdy cała bulwar lipidowy zostanie zawieszona i rozpuszczona w roztworze. Sonikować przez dodatkowe 2 minuty w celu homogenizacji roztworu.</li>
	<li>Przenieść roztwór do szklanej fiolki o pojemności 7 ml i umieścić fiolkę w szklanym naczyniu wypełnionym lodem, aby roztwór ostygł przez 5 minut przed dodaniem 50 μl perfluoroheksanu za pomocą gazoszczelnej szklanej strzykawki. Należy pamiętać o przepłukaniu strzykawki perfluoroheksanem przed wstrzyknięciem jej do fiolki.</li>
	<li>Umieść szklaną fiolkę zawierającą lipidy i łaźnię lodową w obudowie sonografa sondy i zanurz końcówkę sondy poniżej miniskusa. Upewnij się, że boki sondy sonikatora nie dotykają krawędzi szklanej fiolki.</li>
	<li>Sonda sonifikuje mieszaninę z następującymi ustawieniami: Amplituda 1, Czas procesu: 20 s, Impuls włączony: 1s, Impuls wyłączony: 5s. Następnie wykonaj sonizację z następującymi ustawieniami: Amplituda: 50, Czas procesu: 5 s, Impuls włączony: 1 s, Impuls wyłączony: 10 s.</li>
	<li>Przenieść roztwór nanokropel do probówki wirówkowej o pojemności 1,5 ml i wirować przy 300 x g przez 3 minuty, aby oddzielić większe kropelki (>1 μm) od mniejszych.</li>
	<li>Wyrzucić osad i przenieść supernatant do innej probówki wirówkowej o pojemności 1,5 ml. Przemyć supernatant przez odwirowanie przy 3000 x g przez 5 minut, aby wszystkie kropelki znalazły się w roztworze. Ponownie zawiesić PFCnD w 1 ml PBS, pipetując osad w górę iw dół, a następnie sonikować w kąpieli sonikatora przez 1 minutę.</li>
	<li>Zmierz wielkość kropel za pomocą dynamicznego rozpraszania światła (DLS). Rozcieńczyć podstawowe PFCnD 100-krotnie (10 μL PFCnD w 990 μL PBS) i zanurzyć w sonikacji w celu rozproszenia PFCnD przed pomiarem. Reprezentatywne wyniki są pokazane w Rysunek 1.</li>
	<li>Określić stężenie PFCnD za pomocą analizatora śledzenia nanocząstek (patrz tabela materiałów). Rozcieńczyć PFCnD 100-1000-krotnie, aby zapewnić dokładny pomiar stężenia. Protokół zazwyczaj daje kropelki o stężeniu rzędu 1010 cząstek/ml.</li>
	<li>Przygotować 10 ml żelu sprzęgającego ultradźwięki w probówce wirówkowej o pojemności 50 ml i dodać 1% (v/v) lub 100 μl PFCnD, aby uzyskać roztwór ~108 cząstek/ml. Zmieszaj roztwór, aby wymieszać. Odwirować mieszaninę przy 4000 x g przez 3 minuty, aby usunąć pęcherzyki.</li>
</ol>
2. Preparat fantomowy z poliakrylamidu
<ol>
	<li>Odgazuj wodę, napełniając kolbę próżniową o pojemności 500 ml 400 ml wody dejonizowanej, uszczelnij gumowym korkiem i podłącz kolbę do przewodu próżniowego. Otwórz przewód podciśnieniowy i zanurz dno kolby w sonikatorze do kąpieli. Sonikować przez 5 minut lub do momentu, gdy nie będzie widoczne tworzenie się pęcherzyków gazu.</li>
	<li>Przygotować 10% roztwór nadsiarczanu amonu (APS), rozpuszczając 500 mg w 5 ml odgazowanej wody. Delikatnie zamieszaj roztwór, jeśli nadsiarczan amonu nie rozpuści się całkowicie.</li>
	<li>W zlewce o pojemności 400 ml z mieszadłem umieszczonym na płytce mieszającej dodać 150 ml odgazowanej wody i 50 ml 40% (m/v) roztworu akryloamidu-bisakryloamidu, aby uzyskać 200 ml 10% roztworu akryloamidu-bisakryloamidu. Mieszaj mieszaninę z prędkością 200 obr./min, aby umożliwić prawidłowe wymieszanie bez wprowadzania bąbelków. 
	UWAGA: Akrylamid jest czynnikiem rakotwórczym, a wszystkie prace należy wykonywać pod wyciągiem w rękawicach, zwłaszcza w przypadku pracy z akrylamidem w postaci proszku.</li>
	<li>Odważyć 400 mg krzemionki i dodać ją do 10% roztworu akryloamidu i bisakryloamidu z kroku 2.3, aby uzyskać 0,2% (m/v) roztworu krzemionki i akrylamidu. 
	UWAGA: Krzemionka w następstwie wdychania może być czynnikiem rakotwórczym. Wszystkie prace, w tym ważenie, powinny być wykonywane pod wyciągiem.</li>
	<li>Przygotuj kwadratową formę o wymiarach 58 mm x 58 mm x 78 mm z cylindrycznym wtrąceniem, odcinając końcówki plastikowej pipety transferowej i podtrzymując ją w formie taśmą laboratoryjną. Zobacz Rysunek 2.</li>
	<li>Dodać 2 ml 10 % roztworu APS do zlewki, aby uzyskać końcowe stężenie 0,1% APS i dodać 250 μl tetrametyloetylenodiaminy (TEMED) do roztworu fantomowego. Pozostaw roztwór do krótkiego wymieszania (mniej niż minuta).</li>
	<li>Szybko wlej roztwór do formy, uważając, aby nie wprowadzić pęcherzyków powietrza do roztworu. Roztwór powinien polimeryzować w ciągu 10 minut. Usuń fantom, przesuwając płaski koniec szpatułki laboratoryjnej wokół krawędzi formy i odwracając formę. 
	UWAGA: Te fantomy mogą być wielokrotnie używane i powinny być zanurzone w wodzie i przechowywane w temperaturze 4°C.</li>
</ol>
3. Obrazowanie nanokropel perfluorowęglowodoru
<ol>
	<li>Włącz i rozgrzej pulsacyjny system laserowy przez ~20 minut zgodnie z instrukcjami producenta. Upewnij się, że wiązka światłowodu jest prawidłowo podłączona do wyjścia laserowego, a dwie nogi są prawidłowo umieszczone w uchwycie wiązki światłowodów.</li>
	<li>Włącz system obrazowania ultrasonograficznego, podłącz matrycowy przetwornik obrazowania (L11-4v) do systemu i zamocuj przetwornik w uchwycie, aby wyrównać jego płaszczyznę obrazowania z przekrojem lasera.</li>
	<li>Ustaw częstotliwość powtarzania impulsów systemu laserowego na 10 Hz i umieść miernik mocy na końcu wiązki światłowodów, aby zmierzyć energię. Dostosuj opóźnienie przełącznika q, aż szacowana fluencja wyniesie 70 mJ/cm2. 
	UWAGA: Podczas odpalania lasera należy nosić odpowiednie okulary, a kurtyny laserowe muszą zamykać przestrzeń.</li>
	<li>Wypełnić jeden z kanałów w fantomie poliakryloamidu mieszaniną żelu ultradźwiękowego/PFCnD za pomocą strzykawki z plastikową końcówką o pojemności 1 ml. Obficie pokryj górną część kanału żelem ultradźwiękowym i usuń wszelkie pęcherzyki za pomocą plastikowej strzykawki z plastikową końcówką o pojemności 1 ml. Umieść fantom poliakryloamidu pod przetwornikiem i wiązką włókien, jak pokazano na rysunku <silna klasa="xfig">Rysunek 3.</li>
	<li>Użyj połączonej platformy obrazowania ultrasonograficznego i elastyczności laserowej (CLUE) opartej na oprogramowaniu20, aby zobrazować PFCnD zsynchronizowany z aktywacją optyczną. Zmień ogólne parametry zdefiniowane przez użytkownika w strukturze Param dla obrazowania: ustaw głębokość początkową/końcową na 0/40 mm, częstotliwość środkową na 6,9 MHz, a nazwę przetwornika na "L11-4v".</li>
	<li>Zdefiniuj nowy RunCase i zaprojektuj sekwencję modułów do wielokrotnej aktywacji/rekondensacji optycznej i obrazowania US PFHnD. Odbywa się to poprzez wyszczególnienie predefiniowanych modułów, takich jak ultraszybkie obrazowanie (mUF), zewnętrzny laser (mExtLaser) i idle (mIdle).
	<ol>
		<li>Powtórz zestaw sekwencji mExtLaser-mIdle-mUF-mExtLaser-mUF dwukrotnie, aby uzyskać dane obrazowania zarówno impulsu n, jak i impulsu p. 
		UWAGA: Pierwszy moduł mExtLaser w każdej sekwencji jest ustawiany jako laser pozorowany poprzez ustawienie ExtLaser.Enable na 0, a "mIdle" jest dołączany, aby zminimalizować czas między obrazami US w tle a obrazami US n/p-pulse po aktywacji lasera.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Ustaw parametry modułu dla każdego modułu umieszczonego w sekwencji modułów bieżącego przypadku uruchomienia. Uzyskaj dostęp do każdego parametru modułu według indeksu odpowiadającego jego kolejności w sekwencji modułów. Moduły będą wykonywać predefiniowane operacje z parametrami modułu ustawionymi przez użytkownika w tym miejscu.
	<ol>
		<li>Ustaw ExtLaser.QSdelay w zewnętrznych modułach laserowych na wartość opóźnienia przełącznika Q lasera dostrojoną w kroku 3.3 w mikrosekundach. Moduł ten czeka na wyzwolenie latarki systemu laserowego i generuje wyzwolenie przełącznika Q po opóźnieniu określonym w QSdelay.</li>
		<li>W ultraszybkim module obrazowania ustaw Resource.numFrame na 100, ustaw SeqControl.PRI na 200 (μs) i ustaw TW.polarity na 1 dla impulsu P i -1 dla impulsu N (patrz <silna klasa="xfig">Rysunek 4, aby zapoznać się z odpowiednim kształtem impulsu). Ten moduł będzie przesyłał ultraszybką falę planarną 0 stopni o typie impulsu określonym w TW. polarność.
		<ol>
			<li>Uzyskaj pełne okno obrazowania przysłony o szerokości 38,8 mm dla liczby klatek w Resource.numFrame, interwał powtarzania impulsów SeqControl.PRI, a następnie zapisz dane do przetwarzania w trybie off-line.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Ustaw SeqControl.lastPRI_Module w module bezczynności na czas między impulsami laserowymi (100 ms) odjęty przez opóźnienie przełącznika Q, czas akwizycji danych obrazowych (20 ms) i margines 20 μs na podróż sygnału. Moduł ten utrzymuje system w stanie "bezczynności" przez czas w SeqControl.lastPRI_Module wypełnić lukę czasową między zakończeniem akwizycji danych obrazowych a kolejnym wzbudzeniem impulsu laserowego.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Schutt, E. G., Klein, D. H., Mattrey, R. M., Riess, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Injectable+microbubbles+as+contrast+agents+for+diagnostic+ultrasound+imaging%3A+the+key+role+of+perfluorochemicals%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Injectable microbubbles as contrast agents for diagnostic ultrasound imaging: the key role of perfluorochemicals.</a> Angewandte Chemie International Edition. 42 (28), 3218-3235 (2003).</li>
<li>Lee, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microbubbles+used+for+contrast+enhanced+ultrasound+and+theragnosis%3A+a+review+of+principles+to+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Engineering+Letters%22%5BJournal%5D)">Microbubbles used for contrast enhanced ultrasound and theragnosis: a review of principles to applications.</a> Biomedical Engineering Letters. 7 (2), 59-69 (2017).</li>
<li>Hobbs, S. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regulation+of+transport+pathways+in+tumor+vessels%3A+Role+of+tumor+type+and+microenvironment%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Regulation of transport pathways in tumor vessels: Role of tumor type and microenvironment.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 95 (8), 4607-4612 (1998).</li>
<li>Ishida, O., Maruyama, K., Sasaki, K., Iwatsuru, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Size-dependent+extravasation+and+interstitial+localization+of+polyethyleneglycol+liposomes+in+solid+tumor-bearing+mice%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Pharmaceutics%22%5BJournal%5D)">Size-dependent extravasation and interstitial localization of polyethyleneglycol liposomes in solid tumor-bearing mice.</a> International Journal of Pharmaceutics. 190 (1), 49-56 (1999).</li>
<li>Wong, Z. Z., Kripfgans, O. D., Qamar, A., Fowlkes, J. B., Bull, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bubble+evolution+in+acoustic+droplet+vaporization+at+physiological+temperature+via+ultra-high+speed+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Bubble evolution in acoustic droplet vaporization at physiological temperature via ultra-high speed imaging.</a> Soft Matter. 7 (8), 4009(2011).</li>
<li>Yu, J., Chen, X., Villanueva, F. S., Kim, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vaporization+and+recondensation+dynamics+of+indocyanine+green-loaded+perfluoropentane+droplets+irradiated+by+a+short+pulse+laser%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Vaporization and recondensation dynamics of indocyanine green-loaded perfluoropentane droplets irradiated by a short pulse laser.</a> Applied Physics Letters. 109 (24), 243701(2016).</li>
<li>Kripfgans, O. D., Fowlkes, J. B., Miller, D. L., Eldevik, O. P., Carson, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acoustic+droplet+vaporization+for+therapeutic+and+diagnostic+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+in+Medicine+%26+Biology%22%5BJournal%5D)">Acoustic droplet vaporization for therapeutic and diagnostic applications.</a> Ultrasound in Medicine & Biology. 26 (7), 1177-1189 (2000).</li>
<li>Aliabouzar, M., Kumar, K. N., Sarkar, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acoustic+vaporization+threshold+of+lipid-coated+perfluoropentane+droplets%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+the+Acoustical+Society+of+America%22%5BJournal%5D)">Acoustic vaporization threshold of lipid-coated perfluoropentane droplets.</a> The Journal of the Acoustical Society of America. 143 (4), 2001-2012 (2018).</li>
<li>Sheeran, P. S., Luois, S., Dayton, P. A., Matsunaga, T. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formulation+and+acoustic+studies+of+a+new+phase-shift+agent+for+diagnostic+and+therapeutic+ultrasound%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Formulation and acoustic studies of a new phase-shift agent for diagnostic and therapeutic ultrasound.</a> Langmuir. 27 (17), 10412-10420 (2011).</li>
<li>Sheeran, P. S., Luois, S. H., Mullin, L. B., Matsunaga, T. O., Dayton, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+of+ultrasonically-activatable+nanoparticles+using+low+boiling+point+perfluorocarbons%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Design of ultrasonically-activatable nanoparticles using low boiling point perfluorocarbons.</a> Biomaterials. 33 (11), 3262-3269 (2012).</li>
<li>Wilson, K., Homan, K., Emelianov, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomedical+photoacoustics+beyond+thermal+expansion+using+triggered+nanodroplet+vaporization+for+contrast-enhanced+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Biomedical photoacoustics beyond thermal expansion using triggered nanodroplet vaporization for contrast-enhanced imaging.</a> Nature Communications. 3 (1), 618(2012).</li>
<li>Strohm, E., Rui, M., Gorelikov, I., Matsuura, N., Kolios, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vaporization+of+perfluorocarbon+droplets+using+optical+irradiation%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Vaporization of perfluorocarbon droplets using optical irradiation.</a> Biomedical Optics Express. 2 (6), 1432(2011).</li>
<li>Wei, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser-induced+cavitation+in+nanoemulsion+with+gold+nanospheres+for+blood+clot+disruption%3A+in+vitro+results%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Laser-induced cavitation in nanoemulsion with gold nanospheres for blood clot disruption: in vitro results.</a> Optics Letters. 39 (9), 2599(2014).</li>
<li>Hannah, A., Luke, G., Wilson, K., Homan, K., Emelianov, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Indocyanine+green-loaded+photoacoustic+nanodroplets%3A+Dual+contrast+nanoconstructs+for+enhanced+photoacoustic+and+ultrasound+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Indocyanine green-loaded photoacoustic nanodroplets: Dual contrast nanoconstructs for enhanced photoacoustic and ultrasound imaging.</a> ACS Nano. 8 (1), 250-259 (2014).</li>
<li>Lajoinie, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrafast+vapourization+dynamics+of+laser-activated+polymeric+microcapsules%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Ultrafast vapourization dynamics of laser-activated polymeric microcapsules.</a> Nature Communications. 5 (1), 3671(2014).</li>
<li>Hannah, A. S., Luke, G. P., Emelianov, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Blinking+phase-change+nanocapsules+enable+background-free+ultrasound+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Theranostics%22%5BJournal%5D)">Blinking phase-change nanocapsules enable background-free ultrasound imaging.</a> Theranostics. 6 (11), 1866-1876 (2016).</li>
<li>Santiesteban, D. Y., Hallam, K. A., Yarmoska, S. K., Emelianov, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Color-coded+perfluorocarbon+nanodroplets+for+multiplexed+ultrasound+and+photoacoustic+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Research%22%5BJournal%5D)">Color-coded perfluorocarbon nanodroplets for multiplexed ultrasound and photoacoustic imaging.</a> Nano Research. 12 (4), 741-747 (2019).</li>
<li>Luke, G. P., Hannah, A. S., Emelianov, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Super-resolution+ultrasound+imaging+in+vivo+with+transient+laser-activated+nanodroplets%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Super-resolution ultrasound imaging in vivo with transient laser-activated nanodroplets.</a> Nano Letters. 16 (4), 2556-2559 (2016).</li>
<li>Zhu, Y. I., Yoon, H., Zhao, A. X., Emelianov, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Leveraging+the+imaging+transmit+pulse+to+manipulate+phase-change+nanodroplets+for+contrast-enhanced+ultrasound%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Ultrasonics%2C+Ferroelectrics%2C+and+Frequency+Control%22%5BJournal%5D)">Leveraging the imaging transmit pulse to manipulate phase-change nanodroplets for contrast-enhanced ultrasound.</a> IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 66 (4), 692-700 (2019).</li>
<li>Yoon, H., Zhu, Y. I., Yarmoska, S. K., Emelianov, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+demonstration+of+a+configurable+imaging+platform+for+combined+laser%2C+ultrasound%2C+and+elasticity+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Medical+Imaging%22%5BJournal%5D)">Design and demonstration of a configurable imaging platform for combined laser, ultrasound, and elasticity imaging.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 38 (7), 1622-1632 (2019).</li>
<li>Taylor, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ostwald+ripening+in+emulsions%5BTitle%5D)+AND+%22Advances+in+Colloid+and+Interface+Science%22%5BJournal%5D)">Ostwald ripening in emulsions.</a> Advances in Colloid and Interface Science. 75 (2), 107-163 (1998).</li>
<li>Freire, M. G., Dias, A. M. A., Coelho, M. A. Z., Coutinho, J. A. P., Marrucho, I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aging+mechanisms+of+perfluorocarbon+emulsions+using+image+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Colloid+and+Interface+Science%22%5BJournal%5D)">Aging mechanisms of perfluorocarbon emulsions using image analysis.</a> Journal of Colloid and Interface Science. 286 (1), 224-232 (2005).</li>
<li>Yarmoska, S. K., Yoon, H., Emelianov, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lipid+shell+composition+plays+a+critical+role+in+the+stable+size+reduction+of+perfluorocarbon+nanodroplets%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+in+Medicine+%26+Biology%22%5BJournal%5D)">Lipid shell composition plays a critical role in the stable size reduction of perfluorocarbon nanodroplets.</a> Ultrasound in Medicine & Biology. 45 (6), 1489-1499 (2019).</li>
<li>Sheeran, P. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Decafluorobutane+as+a+phase-change+contrast+agent+for+low-energy+extravascular+ultrasonic+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+in+Medicine+%26+Biology%22%5BJournal%5D)">Decafluorobutane as a phase-change contrast agent for low-energy extravascular ultrasonic imaging.</a> Ultrasound in Medicine & Biology. 37 (9), 1518-1530 (2011).</li>
<li>Lin, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optically+and+acoustically+triggerable+sub-micron+phase-change+contrast+agents+for+enhanced+photoacoustic+and+ultrasound+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Photoacoustics%22%5BJournal%5D)">Optically and acoustically triggerable sub-micron phase-change contrast agents for enhanced photoacoustic and ultrasound imaging.</a> Photoacoustics. 6, 26-36 (2017).</li>
<li>Sheeran, P. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Methods+of+generating+submicrometer+phase-shift+perfluorocarbon+droplets+for+applications+in+medical+ultrasonography%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Ultrasonics%2C+Ferroelectrics%2C+and+Frequency+Control%22%5BJournal%5D)">Methods of generating submicrometer phase-shift perfluorocarbon droplets for applications in medical ultrasonography.</a> IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 64 (1), 252-263 (2017).</li>
<li>Shui, L., vanden Berg, A., Eijkel, J. C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scalable+attoliter+monodisperse+droplet+formation+using+multiphase+nano-microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluidics+and+Nanofluidics%22%5BJournal%5D)">Scalable attoliter monodisperse droplet formation using multiphase nano-microfluidics.</a> Microfluidics and Nanofluidics. 11 (1), 87-92 (2011).</li>
<li>Jeong, W. -C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+generation+of+submicron+emulsion+droplets+via+highly+stable+tip-streaming+mode+in+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Controlled generation of submicron emulsion droplets via highly stable tip-streaming mode in microfluidic devices.</a> Lab on a Chip. 12 (8), 1446(2012).</li>
<li>Xu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+production+of+nanoscale+perfluorocarbon+droplets+as+liquid+contrast+agents+for+ultrasound+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Microfluidic production of nanoscale perfluorocarbon droplets as liquid contrast agents for ultrasound imaging.</a> Lab on a Chip. 17 (20), 3504-3513 (2017).</li>
<li>Song, R., Peng, C., Xu, X., Zou, R., Yao, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Facile+fabrication+of+uniform+nanoscale+perfluorocarbon+droplets+as+ultrasound+contrast+agents%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluidics+and+Nanofluidics%22%5BJournal%5D)">Facile fabrication of uniform nanoscale perfluorocarbon droplets as ultrasound contrast agents.</a> Microfluidics and Nanofluidics. 23 (1), 12(2019).</li>
<li>Liedtke, S., Wissing, S., Müller, R. H., Mäder, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+high-pressure+homogenisation+equipment+on+nanodispersions+characteristics%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Pharmaceutics%22%5BJournal%5D)">Influence of high-pressure homogenisation equipment on nanodispersions characteristics.</a> International Journal of Pharmaceutics. 196 (2), 183-185 (2000).</li>
<li>Reznik, N., Williams, R., Burns, P. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigation+of+vaporized+submicron+perfluorocarbon+droplets+as+an+ultrasound+contrast+agent%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+in+Medicine+%26+Biology%22%5BJournal%5D)">Investigation of vaporized submicron perfluorocarbon droplets as an ultrasound contrast agent.</a> Ultrasound in Medicine & Biology. 37 (8), 1271-1279 (2011).</li>
<li>Grapentin, C., Barnert, S., Schubert, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monitoring+the+stability+of+perfluorocarbon+nanoemulsions+by+cryo-TEM+image+analysis+and+dynamic+light+scattering%5BTitle%5D)+AND+%22Plos+One%22%5BJournal%5D)">Monitoring the stability of perfluorocarbon nanoemulsions by cryo-TEM image analysis and dynamic light scattering.</a> Plos One. 10 (6), 0130674(2015).</li>
<li>de Gracia Lux, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+method+for+the+formation+of+monodisperse+superheated+perfluorocarbon+nanodroplets+as+activatable+ultrasound+contrast+agents%5BTitle%5D)+AND+%22RSC+Advances%22%5BJournal%5D)">Novel method for the formation of monodisperse superheated perfluorocarbon nanodroplets as activatable ultrasound contrast agents.</a> RSC Advances. 7 (77), 48561-48568 (2017).</li>
<li>Zell, K., Sperl, J. I., Vogel, M. W., Niessner, R., Haisch, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acoustical+properties+of+selected+tissue+phantom+materials+for+ultrasound+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+in+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">Acoustical properties of selected tissue phantom materials for ultrasound imaging.</a> Physics in Medicine and Biology. 52 (20), 475-484 (2007).</li>
<li>Hariri, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polyacrylamide+hydrogel+phantoms+for+performance+evaluation+of+multispectral+photoacoustic+imaging+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Photoacoustics%22%5BJournal%5D)">Polyacrylamide hydrogel phantoms for performance evaluation of multispectral photoacoustic imaging systems.</a> Photoacoustics. 22, 100245(2021).</li>
<li>Denisin, A. K., Pruitt, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tuning+the+range+of+polyacrylamide+gel+stiffness+for+mechanobiology+applications%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Tuning the range of polyacrylamide gel stiffness for mechanobiology applications.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 8 (34), 21893-21902 (2016).</li>
<li>Rajagopal, S., Sadhoo, N., Zeqiri, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reference+characterisation+of+sound+speed+and+attenuation+of+the+iec+agar-based+tissue-mimicking+material+up+to+a+frequency+of+60+MHz%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+in+Medicine+%26+Biology%22%5BJournal%5D)">Reference characterisation of sound speed and attenuation of the iec agar-based tissue-mimicking material up to a frequency of 60 MHz.</a> Ultrasound in Medicine & Biology. 41 (1), 317-333 (2015).</li>
<li>Madsen, E. L., Zagzebski, J. A., Banjavie, R. A., Jutila, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue+mimicking+materials+for+ultrasound+phantoms%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+Physics%22%5BJournal%5D)">Tissue mimicking materials for ultrasound phantoms.</a> Medical Physics. 5 (5), 391-394 (1978).</li>
<li>Kharine, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Poly%28vinyl+alcohol%29+gels+for+use+as+tissue+phantoms+in+photoacoustic+mammography%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+in+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">Poly(vinyl alcohol) gels for use as tissue phantoms in photoacoustic mammography.</a> Physics in Medicine and Biology. 48 (3), 357-370 (2003).</li>
<li>Kim, H., Chang, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multimodal+photoacoustic+imaging+as+a+tool+for+sentinel+lymph+node+identification+and+biopsy+guidance%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Engineering+Letters%22%5BJournal%5D)">Multimodal photoacoustic imaging as a tool for sentinel lymph node identification and biopsy guidance.</a> Biomedical Engineering Letters. 8 (2), 183-191 (2018).</li>
<li>Zhou, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+nanoparticle-promoted+droplet+vaporization+for+in+vivo+stimuli-responsive+cancer+theranostics%5BTitle%5D)+AND+%22NPG+Asia+Materials%22%5BJournal%5D)">Magnetic nanoparticle-promoted droplet vaporization for in vivo stimuli-responsive cancer theranostics.</a> NPG Asia Materials. 8 (9), 313(2016).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Sonikacja sondy jest stosunkowo prostą i łatwą do nauczenia się metodą wytwarzania PFCnD. Jest kilka kroków, w których należy zachować ostrożność. Podczas pracy z chloroformem konieczne jest użycie pipety wyporowej lub szklanych strzykawek, ponieważ jest on lotny i "wycieka" ze standardowych pipet wyporowych. Ponadto, jeśli używasz wyporności, upewnij się, że używana jest odpowiednia końcówka, ponieważ chloroform rozpuści większość plastikowych końcówek, które mogą wprowadzić zanieczyszczenia do roztworu. Pipeta wyporowa...

Mikropęcherzyki są najbardziej wszechobecnym środkiem kontrastowym ultradźwięków ze względu na ich biokompatybilność i doskonałą echogeniczność w porównaniu do tkanek miękkich. To sprawia, że są cennymi narzędziami do wizualizacji przepływu krwi, wyznaczania narządów i innych zastosowań1. Jednak ich rozmiar (1-10 μm), który czyni je wyjątkowymi do obrazowania na podstawie ich częstotliwości rezonansowej, ogranicza ich zastosowanie do układu naczyniowego2.
To ograniczenie doprowadziło do rozwoju PFCnD, które są nano-emulsjami składającymi się z surfaktantu otoczonego ciekłym rdzeniem perfluorowęglowym. Te nanocząstki mogą być syntetyzowane w rozmiarach tak małych jak 200 nm i są zaprojektowane tak, aby wykorzystywać "nieszczelne" naczynia krwionośne lub pory i otwarte okna znajdujące się w naczyniach krwionośnych guza. Chociaż te zakłócenia są zależne od guza, ta przepuszczalność pozwala na wynaczynienie nanocząstek od ~200 nm - 1,2 μm w zależności od guza3,4. W swojej początkowej postaci cząstki te wytwarzają niewielki lub żaden kontrast ultradźwiękowy. Po odparowaniu - wywołanym akustycznie lub optycznie - faza rdzenia zmienia się z ciekłej w gazową, powodując dwuipół- do pięciokrotnego wzrostu średnicy5,6,7 i generując kontrast fotoakustyczny i ultradźwiękowy. Podczas gdy waporyzacja akustyczna jest najczęstszą metodą aktywacji, takie podejście tworzy artefakty akustyczne, które ograniczają obrazowanie parowania. Dodatkowo, większość perfluorowęglowodorów wymaga skoncentrowanych ultradźwięków o indeksie mechanicznym przekraczającym próg bezpieczeństwa, aby można było je odparować8. Doprowadziło to do opracowania PFCnD o niższej temperaturze wrzenia, które można syntetyzować poprzez kondensację mikropęcherzyków w nanokropelki9. Jednak te kropelki są bardziej lotne i podlegają spontanicznej parowaniu10.
Optyczna waporyzacja kropelkowa (ODV), z drugiej strony, wymaga dodania optycznego wyzwalacza, takiego jak nanocząsteczki11,12,13 lub dye6,14,15 i może odparowywać perfluorowęglowodory o wyższej temperaturze wrzenia, używając fluencji mieszczących się w limicie bezpieczeństwa ANSI11. PFCnD syntetyzowane z rdzeniami o wyższej temperaturze wrzenia są bardziej stabilne i rekondensują się po waporyzacji, co pozwala na obrazowanie bez tła16, multiplexing17, and super-resolution18. Jednym z głównych ograniczeń tych technik jest fakt, że PFCnD o wysokiej temperaturze wrzenia są echogeniczne po odparowaniu tylko przez krótki okres czasu, w skali milisekund19, i są stosunkowo słabe. Chociaż problem ten można złagodzić poprzez wielokrotne waporyzowanie i uśrednianie, wykrywanie i oddzielanie sygnału kropelkowego pozostaje wyzwaniem.
Czerpiąc inspirację z inwersji pulsu, czas trwania i kontrast można poprawić, modyfikując fazę obrazowania ultradźwiękowego pulse19. Rozpoczynając impuls obrazowania ultrasonograficznego od fazy rozrzedzenia (impulsu n), zwiększa się zarówno czas trwania, jak i kontrast odparowanych PFCnD. Natomiast rozpoczęcie impulsu obrazowania ultrasonograficznego od fazy kompresji (impulsu p) skutkuje zmniejszeniem kontrastu i krótszym czasem trwania. W tym artykule opiszemy, jak zsyntetyzować optycznie wyzwalane nanokropelki perfluorowęglowodoru, fantomy poliakrylamidu powszechnie stosowane w obrazowaniu, a także zademonstrować wzmocnienie kontrastu i poprawę trwałości sygnału poprzez modulację akustyczną.

<table><tbody><tr><td>Nadsiarczan amonu (APS)</td><td>VWR</td><td>97064-592</td><td></td></tr><tr><td>1,2-distearoilo-sn-glycero-3-fosfocholina (DSPC)</td><td>Avanti Polar Lipids</td><td>850365C</td><td>Lipidy, można je kupić zawieszone w chloroformie lub w postaci proszku. Do długotrwałego przechowywania najlepsza jest forma proszku, ale chloroform jest bardziej praktyczny.</td></tr><tr><td>1,2-distearoilo-sn-glycero-3-fosphoethanolamine-N-[metoksy(glikol polietylenowy)-2000] (sól amonowa) (DSPE-PEG)</td><td>Avanti Polar Lipids</td><td>880120C</td><td>Lipids, można je kupić zawieszone w postaci chloroformu lub w postaci proszku. Do długotrwałego przechowywania najlepsza jest forma proszku, ale chloroform jest bardziej praktyczny.</td></tr><tr><td>Akrylamid : Roztwór bisakryloamidu (19:1) 40% (w/v), OmniPur&reg;</td><td>VWR</td><td>EM-1300</td><td>roztwór akryloamidu, niższe stężenie / proszek</td></tr><tr><td>IR-1048</td><td>Sigma</td><td>405175</td><td>Barwnik na podczerwień</td></tr><tr><td>L11-4v</td><td>Verasonics-ultradźwiękowy</td><td></td> <td>przetwornik liniowy</td></tr><tr><td>Microtip 1/8"</td><td>Qsonica LLC</td><td>4418</td><td>mikrokońcówka do sonografu sondy</td></tr><tr><td>N, N, N&prime;, N&prime; -Tetramethyloethelenodiamine (TEMED)</td><td>VWR</td><td>97064-902</td><td>Służy do polimeryzacji poliakrylamidu poprzez tworzenie wolnych rodników w obecności nadsiarczanu amonu</td></tr><tr><td>Nova II</td><td>Ophir-Spiricon</td><td>7Z01550</td> miernik <td>mocy lasera</td></tr><tr><td>Perfluoroheksan</td><td>Fluoromed</td><td>APF-60M</td><td>płyn perfluorowęglowy</td></tr><tr><td>Tabletki soli fizjologicznej buforowanej fosforanami (PBS)</td><td>VWR</td><td>97062-732</td><td>Tabletki używane do produkcji PBS</td></tr><tr><td>Q500</td><td>Qsonica LLC</td><td>Q500-110</td><td>Sonizator sondy</td></tr><tr><td>Żel krzemionkowy</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>288500</td><td>2-25 &mu; m wielkość cząstek</td></tr><tr><td>Tempest 30</td><td>Badania nowej fali</td> <td>-</td> <td>Pulsacyjny system</td></tr><tr><td>laserowy Vantage 128</td><td>Verasonics</td> <td>-</td> <td>badawczy system obrazowania ultrasonograficznego</td></tr><tr><td>Zetasizer Nano ZS</td><td>Malvern Instruments Ltd</td> <td>-</td> <td>Wykonuje pomiary wielkości w oparciu o dynamiczne rozpraszanie światła</td></tr></tbody></table>

formulacja i modulacja akustyczna optycznie odparowanych nanokropel perfluorowęglowodoru

Formulation and Acoustic Modulation of Optically Vaporized Perfluorocarbon Nanodroplets

Mikropęcherzyki są najczęściej używanym środkiem kontrastowym do obrazowania w ultrasonografii. Jednak ze względu na swój rozmiar są one ograniczone do przedziałów naczyniowych. Te mikropęcherzyki mogą być skondensowane lub sformułowane jako nanokropelki perfluorowęglowodoru (PFCnD), które są wystarczająco małe, aby wynaczynić, a następnie zostać wyzwolone akustycznie w miejscu docelowym. Te nanocząstki można dodatkowo wzmocnić, dodając absorber optyczny, taki jak barwnik organiczny bliskiej podczerwieni lub nanocząstki (np. nanocząstki siarczku miedzi lub nanocząstki/nanopręty złota). Optycznie znakowane PFCnD mogą być odparowywane poprzez naświetlanie laserowe w procesie znanym jako optyczna waporyzacja kropelkowa (ODV). Ten proces aktywacji umożliwia zastosowanie rdzeni perfluorowęglowych o wysokiej temperaturze wrzenia, które nie mogą być odparowane akustycznie poniżej maksymalnego progu indeksu mechanicznego do obrazowania diagnostycznego. Rdzenie o wyższej temperaturze wrzenia powodują powstawanie kropelek, które po odparowaniu ponownie się skondensują, co skutkuje "mrugającymi" PFCnD, które na krótko wytwarzają kontrast po odparowaniu, zanim skondensują się z powrotem do postaci nanokropel. Proces ten można powtarzać w celu uzyskania kontrastu na żądanie, co pozwala na obrazowanie bez tła, multipleksowanie, superrozdzielczość i poprawę kontrastu zarówno poprzez modulację optyczną, jak i akustyczną. W tym artykule pokażemy, jak zsyntetyzować optycznie wyzwalane PFCnD w otoczce lipidowej za pomocą sonifikacji sondy, stworzyć fantomy poliakrylamidowe w celu scharakteryzowania nanokropel i akustycznie modulować PFCnD po ODV w celu poprawy kontrastu.

Prawidłowe przygotowanie i separacja odśrodkowa PFCnDs powinny przynieść krople o średnicy około 200-300 nm (Rycyna 1A). Nieprawidłowo odseparowane krople mogą wykazywać niewielkie piki w okolicach 1 µm. Roztwory te można poddać dalszej sonikacji w kąpieli w celu rozbicia większych kropel. Rozmiar kropel będzie zwiększał się z czasem z powodu koalescencji i/lub dyfuzji w procesie znanym jako dojrzewanie Ostwalda21,22 (<strong class="...

Optycznie aktywowane nanokropelki perfluorocarbonu są obiecujące w zastosowaniach obrazowania poza układem naczyniowym. W tym artykule pokażemy, jak syntetyzować te cząstki, sieciować fantomy poliakrylamidu i modulować kropelki akustycznie, aby wzmocnić ich sygnał.

Formulacja i modulacja akustyczna optycznie odparowanych nanokropel perfluorowęglowodoru

Microbubbles are the most commonly used imaging contrast agent in ultrasound. However, due to their size, they are limited to vascular compartments. These ...

Protokół ten pozwala na prostą i szybką syntezę optycznie odparowanych nanokropel perfluorowęglowych i zapewnia metodę zwiększania wydajności tych cząstek. Wersja osobista pozwala na zwiększenie kontrastu poprzez manipulację fazą obrazowania ultrasonograficznego w pierwszej kolejności. Nie wymaga dodatkowego sprzętu i może być wykonywany na dowolnym programowalnym systemie ultrasonograficznym.Rozpocząć od przepłukania 10-mililitrowej kolby okrągłodennej chloroformem i wypłukać 10-mililitrową i jedną mililitrową strzykawkę ze szkła gazoszczelnego chloroformem, kilkakrotnie zasysając pełną objętość strzykawki i wydychając ją w sumie trzy razy. Za pomocą strzykawek dodaj 200 mikrolitrów po 25 miligramów na mililitr DSPE-mPEG-2000, osiem mikrolitrów po 10 miligramów na mililitr DSPC i jeden mililitr po mililitr IR-1048 do kolby okrągłodennej. Należy pamiętać o oczyszczeniu strzykawek między lipidami lub barwnikiem, aby zapobiec zanieczyszczeniu zapasu.Usunąć rozpuszczalnik za pomocą wyparki obrotowej. Upewnij się, że podciśnienie jest powoli dostosowywane do 332 milibarów, aby zapobiec uderzeniom. Po pięciu minutach zmniejsz ciśnienie do 42 milibarów, aby usunąć wodę, która mogła dostać się do roztworu.Zawiesić ciastko lipidowe w jednym mililitrze PBS i sonikować lub wirować w temperaturze pokojowej przez pięć minut lub do momentu, gdy całe ciastko lipidowe zostanie zawieszone i rozpuszczone w roztworze. Przenieść roztwór do szklanej fiolki o pojemności siedmiu mililitrów i umieścić fiolkę w szklanym naczyniu wypełnionym lodem, aby roztwór ostygł przez pięć minut. Wypłukać gazoszczelną szklaną strzykawkę z perfluoroheksanem.Następnie dodać 50 mikrolitrów perfluoroheksanu do fiolki za pomocą strzykawki. Sonda sonikuje mieszaninę z amplitudą ustawioną na jeden, czasem procesu ustawionym na 20 sekund, impulsem włączonym ustawionym na jedną sekundę i impulsem wyłączonym ustawionym na pięć sekund. Następnie zmień ustawienia zgodnie z opisem w manuskrypcie tekstowym i ponownie poddaj mieszaninę sonikacji.Przenieś roztwór nano kropelek do 1,5 mililitrowej probówki wirówkowej i wiruj przy 300 g przez trzy minuty, aby oddzielić większe kropelki, które mają więcej niż jeden mikrometr od mniejszych kropel. Wyrzuć osad i przenieś supernatant do innej 1,5-mililitrowej probówki wirówkowej. Przemyć sklarowany szwanek, odwirowując stężenie 3 000 g przez pięć minut, aby wszystkie kropelki znalazły się w roztworze.Ponownie zawiesić PFCnD w jednym mililitrze PBS, pipetując osad w górę iw dół, a następnie sonikować w kąpieli sonicater przez jedną minutę. Rozcieńczyć podstawowe PFCnD 100 razy, dodając 10 mikrolitrów PFCnD do 990 mikrolitrów PBS i zanurzyć w kąpieli w celu rozproszenia PFCnD przed pomiarem ich wielkości. Zmierz wielkość kropel za pomocą dynamicznego rozpraszania światła.Odgazuj wodę, napełniając 500-mililitrową kolbę próżniową 400 mililitrami wody dejonizowanej, uszczelnij gumowym korkiem i podłącz kolbę do przewodu próżniowego. Otwórz przewód podciśnieniowy i zanurz dno kolby w sonicaterze wanny. Sonikować przez pięć minut lub do momentu, gdy nie będzie widać tworzenia się pęcherzyków gazu.Przygotuj 10% amonu na roztwór siarczanu, rozpuszczając 500 miligramów w pięciu mililitrach odgazowanej wody. Delikatnie zamieszaj roztwór, jeśli nadsiarczan amonu nie rozpuści się całkowicie. W 400-mililitrowej zlewce z mieszadłem na płytce mieszającej dodaj 150 mililitrów odgazowanej wody i 50 mililitrów 40 roztworu bisakryloamidu, aby uzyskać 200 mililitrów 10% roztworu bisakryloamidu.Mieszaj mieszaninę z prędkością 200 obr./min, aby umożliwić prawidłowe wymieszanie bez wprowadzania bąbelków. Odważyć 400 miligramów krzemionki i dodać ją do 10% roztworu bisakryloamidu akryloamidu, aby utworzyć 0,2% roztworu krzemionki i akrylamidu. Przygotuj kwadratową formę z cylindrycznym wtrąceniem, odcinając końcówki z plastikowej pipety transferowej i podtrzymując ją w formie taśmą laboratoryjną.Dodaj dwa mililitry 10% roztworu nadsiarczanu amonu do zlewki, aby uzyskać końcowe stężenie 0,1% i dodaj 250 mikrolitrów TEMED do roztworu fantomowego. Pozostaw roztwór do mieszania przez mniej niż minutę. Szybko wlej roztwór do formy, uważając, aby nie wprowadzić pęcherzyków powietrza do roztworu.Roztwór powinien polimeryzować w ciągu 10 minut. Usuń fantom, przesuwając płaski koniec szpatułki laboratoryjnej wokół krawędzi formy i odwracając formę. Włącz i rozgrzej pulsacyjny system laserowy przez około 20 minut zgodnie z instrukcjami producenta.Upewnij się, że wiązka światłowodu jest prawidłowo podłączona do wyjścia laserowego, a dwie nogi są prawidłowo umieszczone w uchwycie wiązki światłowodów. Po włączeniu systemu obrazowania ultrasonograficznego podłącz matrycowy przetwornik obrazowania do systemu i zamocuj przetwornik w uchwycie, aby wyrównać jego płaszczyznę obrazowania z przekrojem lasera. Ustaw częstotliwość powtarzania impulsów systemu laserowego na 10 Hz i umieść miernik mocy na końcu wiązki światłowodów, aby zmierzyć energię.Dostosuj opóźnienie przełącznika Q, aż szacowana fluencja wyniesie 70 milidżuli na centymetr kwadratowy. Wypełnij jeden z kanałów w fantomie z poliakryloamidu żelem ultradźwiękowym i mieszaniną PFCnD za pomocą jednomililitrowej plastikowej strzykawki z końcówką ślizgową. Obficie pokryj górną część kanału żelem ultradźwiękowym i usuń wszelkie pęcherzyki za pomocą jednomililitrowej plastikowej strzykawki z końcówką.Na koniec umieść fantom z poliakrylamidu pod przetwornikiem i wiązką włókien. Pomyślne opracowanie i separacja odśrodkowa PFCnD daje kropelki o średnicy około 200 do 300 nanometrów. Wielkość kropel zwiększa się z czasem w wyniku koalescencji i dyfuzji w procesie znanym jako dojrzewanie Ostwalda.Stwierdzono, że kontrast z włączeniem dla impulsu końcowego jest około 3,2 razy większy, czyli o 220% lepszy niż w przypadku impulsu P. Obszar hiperechogeniczny został obliczony dla każdej klatki i znormalizowany przez obszar hiperechogeniczny pierwszej klatki, a następnie dopasowany do modelu rozpadu wykładniczego. Charakterystyczny czas zaniku znormalizowanego obszaru hiperechogenicznego był do 3,5 razy dłuższy w obrazowaniu impulsów N w porównaniu z impulsami P.Różnicowe klatki obrazu w trybie B zostały zarejestrowane w czasie dla każdego obrazowania impulsu N i impulsu P. Jedną z najważniejszych rzeczy jest wydalenie lipidów z dna kolby, aby upewnić się, że zostaną one prawidłowo włączone do ciasta lipidowego.

formulation-acoustic-modulation-optically-vaporized-perfluorocarbon

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Mikrofluidyczne platformy kropelkowe są obiecującymi narzędziami do eksperymentów wysokoprzepustowych, ponieważ umożliwiają one niskokosztowe generowanie piko-litrowych, samoczynnie odseparowanych komór z częstotliwością rzędu kHz. Dzięki integracji z szybkimi, czułymi i wysokorozdzielczymi metodami spektroskopii fluorescencyjnej, duże ilości informacji generowanych w tych systemach mogą być efektywnie wydobywane, przetwarzane i wykorzystywane.

Metody detekcji fluorescencyjnej dla mikroprzepływowych platform kroplkowych

Nanoemulsje przesunięcia fazowego (PSNE) mogą być waporyzowane przy użyciu wysokointensywnego skupionego ultradźwięku w celu wzmocnienia lokalnego ogrzewania i poprawy ablacji termicznej w guzach. W niniejszym raporcie opisano przygotowanie stabilnych PSNE o wąskim rozkładzie wielkości. Ponadto zademonstrowano wpływ waporyzowanych PSNE na ablację indukowaną ultradźwiękami w fantomach imitujących tkankę.

Synteza nanoemulsji przesunięcia fazowego o wąskim rozkładzie wielkości do akustycznej waporyzacji kropli i ablacji wspomaganej ultradźwiękami z wykorzystaniem pęcherzyków

Tutaj opisane są procedury chemicznego osadzania perfluoroalkanów metodą plazmy na mikroporowatych materiałach, takich jak struktury metaloorganiczne, w celu zwiększenia ich stabilności i hydrofobowości. Ponadto szczegółowo opisano przełomowe badania miligramowych ilości próbek.

Otrzymywanie hydrofobowych struktur metaloorganicznych poprzez chemiczne osadzanie perfluoroalkanów z fazy gazowej wspomagane plazmą w celu usunięcia amoniaku

Przedstawiono protokół wytwarzania pustych w środku cząstek polimeru i mikrokapsułek metodą polimeryzacji rodnikowej przy użyciu emulsji składających się ze styrenu, perfluoro-n-oktanu i wodnego roztworu SDS (dodecylosiarczan sodu).

Otrzymywanie pustych w środku cząstek polistyrenu i mikrokapsułek przez radykalną polimeryzację kropelek janusa składających się z olejów węglowodorowych i fluorowęglowodorowych

Tutaj prezentujemy protokół ilustrujący procesy produkcji i eksperymenty weryfikacyjne pół-trójwymiarowego (pół-3D) mikroprzepływowego chipa skupiającego przepływ do tworzenia kropel.

Wytwarzanie kropelek diakrylanu z poli(glikolu etylenowego) o kontrolowanej wielkości za pomocą pół-3-wymiarowych urządzeń mikroprzepływowych z ogniskowaniem przepływu

Ustalamy tutaj metodę pokrywania powierzchni urządzenia do powierzchniowej fali akustycznej (SAW) amorficzną folią teflonową, aby poprawić wydajność atomizacji wymaganą do zastosowania na wyświetlaczu węchowym.

Metoda poprawy wydajności rozpylacza powierzchniowej fali akustycznej do wyświetlania węchowego

Ogólnym celem protokołu jest przygotowanie ponad miliona uporządkowanych, jednolitych, stabilnych i biokompatybilnych kropel femtolitru na płaskim podłożu o powierzchni 1cm2, który może być użyty do syntezy białek bez komórek.

Femtolitrowa matryca kropelkowa do masowo równoległej syntezy białek z pojedynczych cząsteczek DNA

Opisano wytwarzanie piezoelektrycznych przetworników grubości poprzez rozpylanie elektrod płytkowych prądem stałym na niobianie litu. Dodatkowo, niezawodna praca jest osiągana dzięki uchwytowi przetwornika i systemowi zasilania płynem, a charakteryzacja jest demonstrowana za pomocą analizy impedancji, laserowej wibrometrii dopplerowskiej, szybkiego obrazowania i rozkładu wielkości kropel za pomocą rozpraszania laserowego.

Wytwarzanie i charakterystyka urządzeń piezoelektrycznych w trybie grubości do atomizacji i akustofluidyki

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

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

W tym protokole opisane są metody syntezy i charakterystyki kropel porfiryny o wielomodalnej przemianie fazowej.

Synteza i charakterystyka multimodalnych kropelek porfiryny zmiennofazowej

Tutaj przedstawiono protokół produkcji urządzeń mikroprzepływowych na bazie szkła, używanych do generowania wysoce monodyspersyjnych emulsji o kontrolowanej wielkości kropli.

Urządzenia na bazie szkła do generowania kropli i emulsji

Poznaj metodę syntezy nanokropel perfluorowęglowodoru z akustyczną modulacją wzmacniającą kontrast obrazowania ultrasonograficznego bez dodatkowego sprzętu. Protokół umożliwia badania pozanaczyniowe.

Formulacja i modulacja akustyczna optycznie odparowanych nanokropel perfluorowęglowodoru

Przeglądaj więcej filmów