СВЧ-приводом Синтез оксида железа наночастицами для быстрого обнаружения Атеросклероз

Общей целью данного протокола является использование микроволновой технологии для быстрого синтеза и функционализации наночастиц оксида железа с бисфосфонатным фрагментом для быстрого обнаружения атеросклероза с помощью МРТ у мышиных моделей. Использование микроволновой технологии в синтезе и функционализации наночастиц оксида железа пока ограничено. Тем не менее, мы демонстрируем, как можно разработать высококачественные наночастицы и чрезвычайно быстрые протоколы.

Основное преимущество этого метода заключается в том, что за чрезвычайно короткое время можно получить высококачественные функционализированные наночастицы и использовать их для катетеризации бляшек атеросклероза, нацеленных на микрокальцинаты. Чтобы начать эту процедуру, добавьте в приспособленную для микроволновой печи колбу 0,5 грамма железа 3-ацетилацетината, 1,4 миллилитра олеиновой кислоты, 0,6 миллилитра олейламина, а также 1,19 грамма 1,2-гексадодекандиола. Осторожно добавьте 10 миллилитров фенилового эфира вниз по стенке колбы с помощью градуированной пипетки.

После этого поместите колбу в микроволновый реактор и запустите микроволновый протокол, загрузив динамическое исследование в микроволновую печь. После того как реакция завершится, и колба остынет до комнатной температуры, перенесите реакционную смесь в колбу Эрленмейера с помощью стеклянной пипетки и добавьте 10 миллилитров 98-процентного этанола. Поместите колбу поверх неодимового ниобиевого магнита с бором и удалите надосадочную жидкость стеклянной пипеткой через 5 минут.

Далее добавьте в колбу 10 миллилитров этанола. Ультразвуком обрабатывайте образец с частотой 40 килогерц в течение двух минут при комнатной температуре. Когда закончите, поместите образец на магнит и удалите надосадочную жидкость.

Диспергируйте наночастицы, покрытые олеиновой кислотой, в 30 миллилитрах хлороформа и ультразвуком при давлении 40 килогерц в течение пяти минут при комнатной температуре. После ультразвуковой обработки перенесите 0,5 миллилитров наночастиц в стеклянную кювету и добавьте 0,5 миллилитров хлороформа. Проверьте гидродинамический размер в зетазере в соответствии с инструкциями производителя.

На этом этапе растворите 44,3 миллиграмма перманганата калия и 150,4 миллиграмма бензоилтриметиламмония хлорида в смеси воды и хлороформа в соотношении три-два. Добавьте полученный раствор в 5-миллилитровый Aliquat наночастиц, покрытых олеиновой кислотой, в колбу, адаптированную к микроволновой печи. Запустите микроволновый протокол для наночастиц азелаиновой кислоты, установив температуру на 105 градусов Цельсия, время на девять минут, давление на 250 фунтов на квадратный дюйм и мощность на 300 Вт.

После этого добавьте в колбу 10 миллилитров фосфатного буфера pH 2,9. Повторив протокол микроволновой печи и удалив надосадочную жидкость, добавьте в колбу 10 миллилитров воды и переложите смесь в колбу Эрленмейера. Наиболее важным этапом является очистка наночастиц азелаиновой кислоты.

Далее добавьте в колбу Эрленмейера 5 миллилитров 10-процентного бисульфата натрия и обрабатывайте ультразвуком при 40 килогерцах в течение двух минут при температуре 25 градусов Цельсия. Собрав частицы и удалив надосадочную жидкость, промойте наночастицы еще три раза 1-процентным гидроксидом натрия. Диспергируйте частицы в 5 миллилитрах фосфатного буфера pH 7,2.

Чтобы проверить гидродинамический размер и дзета-потенциал, перенесите 0,7 миллилитра наночастиц азелаиновой кислоты в одноразовую свернутую капиллярную клетку и поместите ее в зетазер для анализа. Добавьте 12 миллиграммов EDC и 15 миллиграммов сульфо-NHS в центрифужную пробирку с 2 миллилитрами Aliquat наночастиц азелаиновой кислоты. Перебейте смесь при комнатной температуре в течение 35 минут.

После помещения магнита под центрифужную трубку для дестабилизации наночастиц необходимо аспирировать надосадочную жидкость и промыть частицы 1,5 миллилитрами 1 миллимолярного хепского буфера. Затем добавьте 5 миллиграммов неридроната и перемешивайте смесь в течение двух часов. Отделите наночастицы с помощью магнита и промойте 1 миллимолярным хепским буфером.

Наконец, диспергируйте наночастицы неридроната в 2 миллилитрах 1 миллимолярного буфера hepes. Чтобы проверить гидродинамический размер и дзета-потенциал, добавьте 0,7 миллилитра наночастиц неридроната в одноразовую свернутую капиллярную ячейку и поместите ее в цецайзер для анализа. Все наночастицы имели малые гидродинамические размеры в очень узком распределении по размерам.

Частицы обладают превосходной кристалличностью, как показано на изображениях ПЭМ. Кроме того, те же результаты по гидродинамическому размеру и распределению были получены после четырех повторений синтеза, демонстрируя один из наиболее важных аспектов микроволнового подхода — его воспроизводимость. Связывающие свойства ионов кальция благодаря бисфосфонатам, присутствующим в наночастицах неридроната, были проверены с помощью релаксометрии и показали, что время релаксации Т2 линейно увеличивается в зависимости от количества ионов кальция и времени инкубации за счет образования кластеров наночастиц, в то время как наночастицы без ионов кальция остаются стабильными.

Эксперименты МРТ in vivo проводились на 48-недельных мышах с нокаутом апоя, и через час после инъекции сигнал от бляшки был гипоинтенсивным по сравнению с базальными изображениями. Кроме того, соотношение бляшек и мышц значительно различалось между базальными изображениями и изображениями через час после инъекции. Сигнал в печени также контролировался после введения наночастиц неридроната, которые были полностью выведены из циркуляции через 20 минут, что подтвердило избирательное накопление этих наночастиц в направлении атеросклеротических бляшек.

Были проведены визуализация ex vivo и гистология, и визуализация аорты, с наночастицами и без них, показала различия в интенсивности сигнала в соответствии с экспериментами in vivo. После освоения микроволновая технология позволяет синтезировать характеристики и обнаруживать бляшки в общей сложности за 3 часа при правильном выполнении. Еще одно преимущество этого метода заключается в том, что с небольшой модификацией можно выполнять другие методы визуализации, такие как термография, чтобы ответить на дополнительные вопросы, такие как количественная оценка атеросклероза.

После своего развития этот метод проложил путь исследователям в области сердечно-сосудистой визуализации к изучению ранней диагностики атеросклероза с помощью экспериментальной установки, которая может быть легко адаптирована к клиническим потребностям. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как производить гидрофильные наночастицы оксида железа с помощью микроволновой печи и их применение в визуализации сердечно-сосудистой системы. Не забывайте, что работа с микроволновыми печами может быть опасной в зависимости от используемой духовки, и при выполнении этой процедуры всегда следует соблюдать меры предосторожности, такие как контроль давления в бачке.