Name: Síntese de nanopartículas de núcleo dopado com óxido de ferro Ga 68para tomografia por emissão de pósitrons Dual/imagem latente de ressonância magnética de (T1) (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-11-20T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 26 s
Description: Aprenda a síntese de nanopartículas de óxido de ferro dopadas com gálio-68 por micro-ondas para imagem molecular híbrida PET/RM. Este método rápido e reprodutível alcança eficiência de radiomarcação superior a 90% com pureza de 99%.

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Este estudo foi suportado por uma concessão do Ministério espanhol de economia e competitividade (MEyC) (número de concessão: SAF2016-79593-P) e do Instituto de pesquisa de saúde Carlos III (número de concessão: 00059/DTS16). A CNIC é suportado pelo Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades) e a Fundação Pro CNIC e é um Severo Ochoa centro de excelência (prêmio MEIC SEV-2015-0505).

1. preparação do reagente
<ol><li>
HCl 0,05 M
	<ol>
<li>Prepare-se 0,05 M HCl adicionando µ l 208 de 37% HCl a 50 mL de água destilada.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Eluente de cromatografia líquida de alta eficiência
	<ol>
<li>Prepare-se cromatografia líquida de alto desempenho (HPLC) eluente dissolvendo 6,9 g de sódio dihidrogeno fosfato mono-hidratado, 7,1 g de hidrogenofosfato dissódico, 8,7 g de cloreto de sódio e 0,7 g de azida de sódio em 1 litro de água. Misture bem e verifique o pH. Passe o eluente através de um filtro estéril corte de 0,1 µm e desgaseificar antes do uso. Intervalo de aceitação: pH 6,2-7,0 (se não, ajustar com NaOH [1 M] ou [5m] de HCl).</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. síntese de nanopartículas de óxido de ferro revestido de citrato
<ol><li>Dissolva 75 mg de FeCl3·6H2O e 80 mg de ácido cítrico trissódico dihidratado sal em 9 mL de água. Nota: Estas quantidades fornecem 12 mL de nanopartículas purificadas finais ([Fe] ~1.4 mg·mL-1). As quantidades podem ser escaladas para baixo para obter um volume final de 2,5 mL.</li>
	<li>Coloque a mistura no recipiente de microondas-adaptado.</li>
	<li>Carrega um protocolo dinâmico no microondas. Definir a temperatura de 120 ° C, o tempo de 10 min, a pressão de 250 psi e o poder de 240 w.</li>
	<li>Adicione 1 mL de hidrato de hidrazina para a reação. Nota: Hidrato de hidrazina inicia redução de ferro. Portanto, uma mudança na aparência da solução, do amarelo claro ao marrom, é observada.</li>
	<li>Inicie o protocolo de microondas.</li>
	<li>Enquanto isso, lave uma coluna do desalting filtração de gel com 20 mL de água destilada.</li>
	<li>Quando tiver terminado o protocolo, permitir que o balão arrefecer à temperatura ambiente.</li>
	<li>Pipetar 2,5 mL da mistura final para a coluna e descartar o escoamento. Nota: O microondas para o protocolo a 60 ° C; as nanopartículas podem ser adicionadas diretamente à coluna de filtração de gel a 60 ° C.</li>
	<li>Adicionar 3 mL de água destilada à coluna e coletar as nanopartículas em um frasco de vidro. Nota: Nanopartículas podem ser armazenadas à temperatura ambiente durante 1 semana. Após este tempo, agregação de nanopartículas aparece, aumentando seu tamanho hidrodinâmico.</li>
</ol>3. síntese de nanopartículas de óxido de ferro dopado com núcleo Ga 68(68Ga-C-IONP)
<ol><li>Coloque 75 mg de FeCl3·6H2O e 80 mg de ácido cítrico trissódico dihidratado sal para o balão de microondas-adaptado.</li>
	<li>Eluir a 68Ge / gerador de68Ga usando o volume recomendado e a concentração de HCl, de acordo com o fornecedor (no nosso caso, 4 mL de 0,05 M de HCl). Após a injeção do volume no gerador autoprotegido, (4 mL) 68GaCl3 é obtido, pronta para uso sem processamento adicional. Nota: Siga as medidas de segurança de radioatividade correspondente para etapas 3.2-3.12. 68 GA é um isótopo de emissor de pósitrons e raios gama. A utilização das medidas de segurança adequadas para evitar a exposição à radiação pelo operador é crucial. Os investigadores devem seguir um protocolo ALARA (tão baixo quanto razoavelmente possível) usando blindagem típica e procedimentos de manipulação de radionuclídeos. Além disso, o uso de um anel, emblemas do corpo e um detector de contaminação é obrigatório.</li>
	<li>Adicione 4 mL de 68GaCl3 no balão de microondas-adaptado. Este volume pode ser menor, dependendo da atividade do gerador e atividade desejada de nanopartículas finais.</li>
	<li>Pipetar 5 mL de água destilada para o frasco e misture bem.</li>
	<li>Carrega um protocolo dinâmico no microondas. Definir a temperatura de 120 ° C, o tempo de 10 min, a pressão de 250 psi e o poder de 240 w.</li>
	<li>Adicione 1 mL de hidrato de hidrazina para a reação. Nota: Hidrato de hidrazina inicia redução de ferro. Portanto, uma mudança na aparência da solução, do amarelo claro ao marrom, é observada.</li>
	<li>Inicie o protocolo de microondas.</li>
	<li>Enquanto isso, lave uma coluna do desalting filtração de gel com 20 mL de água destilada.</li>
	<li>Quando tiver terminado o protocolo, permitir que o balão arrefecer à temperatura ambiente.</li>
	<li>Pipetar 2,5 mL da mistura final para a coluna e descartar o escoamento. Nota: O microondas para o protocolo a 60 ° C; as nanopartículas podem ser adicionadas diretamente à coluna de filtração de gel a 60 ° C.</li>
	<li>Adicionar 3 mL de água destilada à coluna e coletar as nanopartículas em um frasco de vidro.</li>
	<li>Calcule a eficiência radioativos usando um detector de poço-tipo NaI. Este parâmetro normalmente mede a atividade da 68Ga incorporado na reação. Após processos sintéticos e purificação, a atividade da amostra purificada é medida. Por causa da meia-vida curta de 68Ga, a atividade inicial tem de ser corrigida no tempo (t). Normalização com tempo segue a equação padrão: NT = N0 · e-λt Aqui, N.T: conta no tempo (t) N0: conta no tempo (t) = 0 Λ: constante de decaimento t: tempo transcorrido <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58269/58269eq1.jpg"> Nota: Radioativos eficiência devem estar entre 90% - 95%.</li>
</ol>4. análise de nanopartículas de óxido de ferro dopado com núcleo Ga 68(68Ga-C-IONP)
<ol><li>
Difusão dinâmica da luz
	<ol>
<li>Use Difusão dinâmica da luz (DLS) para medir o tamanho hidrodinâmico de 68Ga-C-IONP. Pipetar 60 µ l de amostra uma cubeta e executar três medições de tamanho, por exemplo. Para garantir a reprodutibilidade, isto deve ser repetido com vários lotes de nanopartículas.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Estabilidade coloidal
	<ol>
<li>Avaliar a estabilidade coloidal de 68Ga-C-IONP, medindo o tamanho hidrodinâmico da amostra após incubação em buffers diferentes (PBS, soro fisiológico e soro de rato) por vezes diferentes, variando de 0 a 24 h. Incubar a 500 µ l da amostra em cada buffer em 37 ° C. No selecionado vezes, tome alíquotas de 60 µ l e pipetá-los para cubetas DLS para medir seu tamanho hidrodinâmico.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Microscopia eletrônica
	<ol>
<li>Analisar o tamanho do núcleo de 68Ga-C-IONP usando microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e imagem de campo escuro anular (tronco-HAADF) (ref protocolo TEM: NIST - NCL conjunta protocolo do ensaio, PCC-X, medindo o tamanho de nanopartículas utilizando transmissão eletrônica Microscopia).</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Rádio-cromatograma do gel filtração
	<ol>
<li>Fracionar a eluição em alíquotas de 500 µ l durante a etapa de purificação do gel-filtração e medir a radioatividade presente em cada um usando um activimeter; tornando assim, um cromatograma do gel de filtração.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Estabilidade de radioquímica de 68Ga-C-IONP
	<ol>
<li>Incube 68Ga-C-IONP no soro de rato por 30 min a 37 ° C (repete 3x). Após esse tempo, purificar as nanopartículas por ultrafiltração e medir a radioatividade presente nas nanopartículas e filtrado. Deve ser detectada nenhuma atividade em diferentes filtrados.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Em materiais
	<ol>
<li>Medir longitudinal (T1) transversal (T2) tempos de relaxamento em um relaxometer em 1.5 T e 37 ° C. Quatro diferentes concentrações de 68Ga-C-IONP (2 mM, 1 mM, 0.5 mM e 0,25 mM) devem ser medidas. Plotar taxas de relaxamento (r1= 1/T1, r2= 1/T2) contra a concentração de ferro. O declive da curva obtida processa valores r1 e r2 .</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Sr. e PET imagens fantasmas
	<ol>
<li>Adquirir em situ senhor (T1-ponderada a sequência) e imagens fantasmas de PET para uma série de diluições de 68Ga-C-IONP (0 mM, 1mm, 6,5 mM e 9,0 mM) para observar o sinal de crescente em correlação com a atividade de PET e 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>
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</ol>

Os autores não têm nada para divulgar.

Nanopartículas de óxido de ferro são um agente de contraste bem estabelecida para T2-weighted MRI. No entanto, devido as desvantagens deste tipo de contraste para o diagnóstico de determinadas patologias, T1-ponderada ou brilhante contraste é muitas vezes preferido. As nanopartículas aqui apresentadas não só superar essas limitações, oferecendo o contraste positivo no MRI, mas também oferecem um sinal em uma técnica de imagem funcional, tais como PET, através de 68incorporação de...

A combinação de técnicas de imagem para fins médicos provocou a busca de métodos diferentes sintetizar multimodal sondas1,2,3. Devido a sensibilidade dos scanners de tomografia por emissão de pósitrons (PET) e a resolução espacial de MRI, combinações de PET/RM parecem ser uma das possibilidades mais atraentes, fornecendo informações anatômicas e funcionais no mesmo tempo4. No MRI, T2-sequências ponderadas podem ser usados, escurecimento dos tecidos em que se acumulam. T1-sequências ponderadas também podem ser utilizadas, produzindo a iluminação do local específico de acumulação5. Entre eles, o contraste positivo é, muitas vezes, a opção mais adequada, como contraste negativo torna muito mais difícil de diferenciar o sinal de áreas hypointense endógenos, incluindo aqueles com frequência são apresentados por órgãos como os pulmões,6. Tradicionalmente, baseado em Gd sondas moleculares têm sido empregadas para obter contraste positivo. No entanto, agentes de contraste baseados em Gd apresentam uma grande desvantagem, ou seja, sua toxicidade, que é crítica em pacientes com problemas renais7,8,9. Isto tem motivada pesquisas na síntese de materiais biocompatíveis para a sua utilização como agentes de contraste de1 T. Uma abordagem interessante é a utilização de nanopartículas de óxido de ferro (IONPs), com um tamanho extremamente pequeno núcleo, que fornecem contraste positivo10. Devido a este núcleo extremamente pequeno (~ 2 nm), a maioria de Fe3 + íons estão na superfície, com 5 elétrons unpaired cada. Isto aumenta o tempo de relaxamento longitudinal (r1) valores e rendimentos muito inferior longitudinal/transversal (r2/r1) proporções em relação ao tradicionais IONPs, produzindo o desejado positivo contraste,11.
Para combinar IONPs com um emissor de pósitrons para animal de estimação, há duas questões fundamentais a ter em conta: eleição de radioisótopos e nanopartículas radioativos. Quanto à primeira questão, 68Ga é uma opção atraente. Tem uma meia-vida relativamente curta (67,8 min). Sua meia-vida é adequado para a rotulagem de peptídeo desde que combina com tempos de biodistribuição peptídeo comum. Além disso, 68Ga é produzido em um gerador, permitindo a síntese em módulos de banco e evitando a necessidade de um ciclotron nas proximidades de12,13,14. A fim de radiolabel as nanopartículas, incorporação de radioisótopos de superfície-rotulagem é a estratégia predominante. Isso pode ser feito usando um ligante que quelatos 68Ga ou aproveitando-se da afinidade do radiometal em direção a superfície da nanopartículas. A maioria dos exemplos na literatura relativa IONPs usar um quelante. Há exemplos do uso de ligantes heterocíclicos como 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid (DOTA)15, 1,4,7-triazacyclononane-1,4,7-triacetic ácido (NOTA)16,17e 1,4,7- triazacyclononane, 1-glutárico ácido-4,7 ácido acético (NODAGA)18e o uso de ácido 2,3-dicarboxypropane-1,1-comerciais (DPD), um ligante de tetradentate 19. Madru et al 20 desenvolveu um quelante livre estratégia em 2014 a etiqueta IONPs usando um método livre de quelante usado por outro grupo, posteriormente,21.
No entanto, grandes desvantagens desta abordagem incluem um alto risco de transmetalação na vivo , baixos rendimentos radioativos e longos protocolos impróprios para isótopos de curta duração22,23,24. Por esta razão, Wong et al . 25 desenvolveu o primeiro exemplo de nanopartículas de núcleo-dopado, gerenciando a incorporar 64Cu no núcleo dos IONPs em uma síntese de 5-min usando a tecnologia de microondas.
Aqui, descrevemos um procedimento rápido e eficiente para incorporar o radionuclídeo para o núcleo da nanopartículas, iludindo muitos dos inconvenientes apresentados pelos métodos tradicionais. Para tal, propomos a utilização de uma síntese orientada por microondas (MWS), que reduz consideravelmente os tempos de reação, aumenta o rendimento e aumenta a reprodutibilidade, parâmetros criticamente importantes na síntese IONP. O desempenho refinado do MWS é devido ao aquecimento dieléctrico: amostra rápida aquecimento como dipolos moleculares tentam alinhar com o campo elétrico alternado, sendo mais eficiente para este tipo de síntese de reagentes e solventes polares. Além disso, o uso de ácido cítrico como tensoativo, juntamente com a tecnologia de microondas, resulta em nanopartículas extremamente pequenas, produzindo um duplo T1-ponderado sinal de26 MRI/PET, aqui denotado como 68núcleo Ga-dopado com óxido de ferro nanopartículas (68Ga-C-IONP).
O protocolo combina o uso da tecnologia de microondas, 68GaCl3 como emissor de pósitrons, citrato de sódio, cloreto de ferro e hidrato de hidrazina, resultando em duplo T1-ponderada material nanoparticulares de MRI/PET em quase 20 min. Além disso, que produz resultados consistentes em uma faixa de 68atividades Ga (37 MBq, 111 MBq, 370 MBq e 1110 MBq) sem efeitos significativos sobre as principais propriedades físico-químicas das nanopartículas. A reprodutibilidade do método usando alta 68Ga atividades estende o campo de aplicações possíveis, incluindo modelos animais grandes ou estudos em seres humanos. Além disso, há uma etapa de purificação única incluída no método. No processo, qualquer excesso de enciclopédia gálio, hidrato de hidrazina, citrato de sódio e cloreto de ferro são removidos por filtração em gel. Eliminação total de isótopo livre e a pureza da amostra não garantir nenhuma toxicidade e aumentar a resolução de imagem. No passado, já demonstrámos a utilidade desta abordagem no alvo molecular da imagem latente de27,28.

<table><tbody><tr><td>Cloreto de ferro (III) hexahidratado</td><td>POCH</td><td>2317294</td><td></td></tr><tr><td>Ácido cítrico, sal trissódico di-hidratado 99%</td><td>Acros organics</td><td>227130010</td><td></td></tr><tr><td>Hidrato de hidrazina</td><td>Aldrich</td><td>225819</td><td></td></tr><tr><td>Ácido clorídrico 37%</td><td>Fisher Scientific</td><td>10000180</td><td></td></tr><tr><td>Hidrogenofosfato de sódio monohidratado</td><td>Aldrich</td><td>S9638</td><td></td></tr><tr><td>Fosfato dissódico dibásico</td><td>Aldrich</td><td>S7907</td><td></td></tr><tr><td>Cloreto de sódio</td><td>Aldrich</td><td>746398</td><td></td></tr><tr><td>Azida de sódio</td><td>Aldrich</td><td>S2002</td><td></td></tr><tr><td>Dihidrogenofosfato de sódio anidro</td><td>POCH</td><td>799200119</td><td></td></tr><tr><td>68Ga Chloride</td><td>&nbsp; ITG Isotope Technologies Garching GmbH, Alemanha</td> Sistema <td></td><td>gerador 68Ge/68Ga</td></tr><tr><td>Micro-ondas</td><td>Centrífuga 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>Colunas de exclusão de tamanho</td><td>GE Healthcare</td><td>PD-10</td><td></td></tr></tbody></table>

síntese de nanopartículas de núcleo dopado com óxido de ferro ga 68para tomografia por emissão de pósitrons dual/imagem latente de ressonância magnética de (t1)

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

Aqui, descrevemos uma síntese de microondas para obter nanopartículas de óxido de ferro, núcleo-dopado com 68ga. microondas tecnologia permite rápido e reprodutíveis procedimentos sintéticos. Neste caso, a partir de FeCl3 e citrato trissódico sal, nanopartículas de óxido de ferro revestidas com ácido cítrico são obtidas em 10 min no microondas. Essas nanopartículas apresentam um pequeno núcleo de 4,2 ± 1,1 nm e um tamanho hidrodinâmico de 7,5 ± 2,1 nm. Além disso, eles têm um valor de alta relaxivity longitudinal (r1) de 11,9 mM-1·s-1 e um valor modesto relaxivity transversal (r2) de 22,9 mM-1·s-1, resulta em um baixo r2 /r1 proporção de 1,9. Estes valores permitem geração de contraste positivo na ressonância magnética (RM) em vez de contraste negativo, geralmente usado com nanopartículas de óxido de ferro. Além disso, se uma eluição 68GaCl3 de um 68Ge /68gerador de Ga é adicionado para as matérias-primas, um nano-radiotracer dopado com 68Ga é obtido. O produto é obtido com um radiolabeling de alto rendimento (> 90%), independentemente da atividade inicial utilizada. Além disso, uma etapa de purificação único processa o nano-radiomaterial pronto para ser usado na vivo.

68 GA-C-IONP foram sintetizados pela combinação de FeCl3, 68GaCl3, ácido cítrico, água, e hidrato de hidrazina. Esta mistura foi introduzida no microondas durante 10 minutos a 120 ° C e 240 W sob pressão controlada. Uma vez que a amostra tinha arrefecido à temperatura ambiente, as nanopartículas foram purificadas por gel filtração para eliminar as espécies não tenha reagidos (FeCl3, citrato, hidrato de hidrazina) e livre de 68</s...

Aqui, apresentamos um protocolo para obter68Ga núcleo dopado com óxido de ferro nanopartículas através de rápido orientado para o microondas síntese. A metodologia processa PET/nanopartículas de MRI (T1) com eficiência superior a 90% e a pureza radioquímica de 99% em uma síntese de 20 min de radioativos.

Síntese de nanopartículas de núcleo dopado com óxido de ferro Ga 68para tomografia por emissão de pósitrons Dual/imagem latente de ressonância magnética de (T1)

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

Este método fornece uma síntese fascinante de nanopartículas doadas de gálio-68 para imagens moleculares híbridas PET/MR. A principal vantagem dessa técnica é que graças ao uso da tecnologia de micro-ondas, a síntese é rápida e, mais importante, completamente reproduzível. Primeiro, dissolva 75 miligramas de hexahidrato de cloreto de ferro e 80 miligramas de dihidrato de sal trisódico de ácido cítrico em nove mililitros de água.Transfira a mistura para um frasco adaptado para micro-ondas. Em seguida, carregue um protocolo dinâmico no micro-ondas. Defina a temperatura para 120 graus Celsius, o tempo para 10 minutos, a pressão para 250 psi, e a potência para 240 watts.Adicione um mililitro de hidrazina hidratar à mistura de reação. Então inicie o protocolo de micro-ondas. Enquanto isso, enxágue uma coluna de dessação de filtragem de gel com 20 mililitros de água destilada.Uma vez terminado o protocolo, e o frasco resfriado à temperatura ambiente, pipeta 2,5 mililitros da mistura final na coluna e descartar o fluxo através. Depois disso, adicione três mililitros de água destilada à coluna e colete as nanopartículas em um tubo plástico. Adicione 75 miligramas de hexahidrato de cloreto de ferro e 80 miligramas de dihidrato de sal trisódico ácido cítrico em um frasco.Elute o gerador de gálio-68 usando o volume recomendado e concentração de ácido clorídrico de acordo com o fornecedor. Após a injeção de ácido clorídrico no gerador auto-blindado, são obtidos quatro mililitros de cloreto de gálio-68, prontos para uso sem maior processamento. Adicione quatro mililitros de cloreto de gálio-68 ao frasco adaptado para micro-ondas.Em seguida, pipeta cinco mililitros de água destilada no frasco e misture bem. Agora carregue um protocolo dinâmico no micro-ondas. Defina a temperatura para 120 graus Celsius, o tempo para 10 minutos, a pressão para 250 psi, e a potência para 240 watts.Adicione um mililitro de hidrazina hidratar à mistura de reação. Então inicie o protocolo de micro-ondas. Enquanto isso, enxágue uma coluna de dessação de filtragem de gel com 20 mililitros de água destilada.Uma vez terminado o protocolo e o frasco resfriado à temperatura ambiente, pipeta 2,5 mililitros da mistura final na coluna e descartar o fluxo através. Em seguida, adicione três mililitros de água destilada à coluna e colete as nanopartículas em um frasco de vidro. Para medir o tamanho hidrodinâmico das nanopartículas de gálio-68, pipeta 60 microliters da amostra em um cuvette e realizar três medições dinâmicas de dispersão de luz por amostra.Para avaliar a estabilidade coloidal das nanopartículas de gálio-68, incubar 500 microliters de amostra em diferentes buffers a 37 graus Celsius para diferentes tempos, variando de zero a 24 horas. Nos horários selecionados, transfira 60 alíquotas de microliter para cuvetas e meça seu tamanho hidrodinâmico. Para obter um radiocromatograma de filtragem de gel, fracione a elução da coluna de exclusão de tamanho em 500 alíquotas de microliter durante a etapa de purificação da filtragem de gel.Em seguida, meça a radioatividade presente em cada alíquota usando um activimeter. Para determinar a estabilidade radioquímica, incubar as nanopartículas de gálio-68 no soro do rato por 30 minutos a 37 graus Celsius. Após a incubação, purifique as nanopartículas por ultrafiltração.Em seguida, meça a radioatividade presente nas nanopartículas e filtração. Dados de tamanho hidrodinâmico para as nanopartículas de gálio-68 revelaram uma distribuição de tamanho estreito e tamanho hidrodinâmico médio de 7,9 nanômetros. Medições de cinco sínteses diferentes provaram reprodutibilidade de método.O tamanho hidrodinâmico de nanopartículas de gálio-68 incubadas em diferentes mídias de zero a 24 horas não apresentou alterações significativas, o que significa que a amostra é estável em diferentes tampões e soros. Devido ao aquecimento rápido alcançado usando a tecnologia de micro-ondas, as nanopartículas apresentam tamanhos de núcleo ultra pequeno de cerca de quatro nanômetros. Imagens de microscopia eletrônica revelaram tamanhos homogêneos do núcleo e a ausência de agregação.O cromatograma de filtragem de gel de nanopartículas de gálio-68 mostra um pico de radioatividade principal correspondente às nanopartículas e um pico reduzido correspondente ao gálio-68 livre. O rendimento de radiolabeling foi de 92%, o que se traduz em uma atividade específica em relação a 7,1 gigabecquerel por milidolo de ferro. Um excelente valor longitudinal de 11,9 e um modesto valor de relaxamento de 22,9 foram obtidos para cinco sínteses de nanopartículas de gálio-68, produzindo uma razão média de 1,9, o que significa que as nanopartículas de gálio-68 são ideais para ressonância magnética ponderada por T1.Imagens fantasmas mr em diferentes concentrações de gálio-68 nanopartículas mostram um aumento na concentração de ferro e contraste positivo. Uma concentração crescente de ferro implica um aumento da concentração de gálio-68, e o sinal PET é cada vez mais intenso. O uso da tecnologia de micro-ondas permite a síntese reprodutível e rápida de nanopartículas de óxido de ferro para imagens multimodal.Após este procedimento, produzimos um rastreador que pode ser usado para imagens moleculares direcionadas com PET, T1 MRI ou abordagens híbridas. Após seu desenvolvimento, essa técnica abre caminho para os pesquisadores explorarem o uso de imagens moleculares híbridas em áreas como oncologia e doenças cardiovasculares. Não se esqueça que trabalhar com compostos radioativos pode ser extremamente perigoso, e precauções de radioproteção devem ser sempre tomadas durante a realização deste procedimento.

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

Research

JoVE Journal

Biology

Biologia

Bioimaging métodos utilizados para avaliar biodistribuição das células de nanopartículas são aplicáveis ​​para monitorização terapêutica e de diagnóstico de compostos nanoformulated. Os métodos descritos neste documento são sensíveis e específicos, quando avaliada por coregistration histológica. As metodologias de fornecer um caminho de translação de roedores para aplicação em seres humanos.

BioImaging registradas de Nanomateriais para Monitoramento de Diagnóstico e Terapêutica

Demonstramos a metalation, purificação e caracterização de complexos de lantanídeos. Os complexos descrito aqui pode ser conjugado com macromoléculas para habilitar o rastreamento destas moléculas usando ressonância magnética.

Purificação de preparação, e Caracterização de Complexos de lantanídeos para uso como agentes de contraste para Imagem por Ressonância Magnética

Aqui, nós descrevemos um protocolo para a síntese de nanopartículas de magneto-plasmônica com um forte momento magnético e um (NIR) absorção forte de infravermelho próximo. O protocolo também inclui a conjugação de anticorpos para as nanopartículas, através da unidade Fc para diversas aplicações biomédicas que requerem direccionamento específico molecular.

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