Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Bioengineering

مصمم خصيصا القائم على الليزر التدفئة جهاز لإطلاق الحفز من سيسبلاتين من حساس للحرارة الليبوزومات مع الرنين المغناطيسي الإرشاد صورة

doi: 10.3791/53055 Published: December 13, 2015

Summary

وقد وضعت AN-مصمم خصيصا القائم على الليزر جهاز التدفئة MRI متوافق مع توفير التدفئة المحلية الأورام تحت الجلد من أجل تفعيل الافراج عن وكلاء من الجسيمات الشحمية للحرارة على وجه التحديد في منطقة الورم.

Abstract

وقد استخدمت الجسيمات الشحمية كما نظم تسليم المخدرات لاستهداف الأورام الصلبة من خلال استغلال نفاذية تعزيز والاستبقاء (EPR) تأثير يؤدي إلى تخفيضات كبيرة في السمية الجهازية. ومع ذلك، وإطلاق سراح كافية من المخدرات مغلفة من الجسيمات الشحمية ومحدودة النجاعة السريرية. وقد تم تصميم الجسيمات الشحمية حساسة للحرارة لتوفير الإفراج موقع معين من المخدرات من أجل التغلب على مشكلة ورم محدود التوافر البيولوجي المخدرات. وقد صممت لدينا مختبر ووضع صياغة تنشيط حرارة حساس للحرارة الحويصلية من سيسبلاتين (CDDP)، والمعروفة باسم HTLC، لتوفير الإفراج المشغلة للCDDP في الأورام الصلبة. وقد تحقق التسليم تفعيلها الحرارة في الجسم الحي في نماذج الفئران باستخدام القائم على الليزر جهاز التدفئة مبنية خصيصا الذي يوفر نمط التدفئة امتثالي في موقع الورم وهو ما أكدته MR قياس الحرارة (MRT). تم استخدام جهاز مراقبة درجة الحرارة الألياف الضوئية لقياس درجة الحرارة في الوقت الحقيقيخلال فترة التسخين كامل مع تعديل على الانترنت التسليم الحرارة بالتناوب قوة الليزر. تم تحسين تسليم المخدرات تحت بالرنين المغناطيسي (MR) التوجيه الصورة عن طريق التعاون التغليف وكيل النقيض MR (أي gadoteridol) جنبا إلى جنب مع CDDP في الجسيمات الشحمية للحرارة كوسيلة للتحقق من صحة بروتوكول التدفئة وتقييم تراكم الورم. يتألف البروتوكول تسخين فترة التسخين لمدة 5 دقائق قبل إدارة HTLC و 20 دقيقة التدفئة بعد الحقن. أدى هذا البروتوكول التدفئة في الإفراج الفعلي من وكلاء مغلفة مع أعلى تغيير إشارة MR وحظ في الورم ساخنة بالمقارنة مع ورم القارسة والعضلات. وأظهرت هذه الدراسة أن التطبيق الناجح لجهاز التدفئة المعتمدة على الليزر لتطوير الحويصلية قبل السريرية للحرارة وأهمية التحقق من صحة MR الموجهة للبروتوكول التدفئة لتعظيم الاستفادة من تسليم المخدرات.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

الفيزيولوجيا المرضية النتائج الأورام الصلبة في نفاذية تعزيز والاستبقاء (EPR) نظم النانو. وقد أدى ذلك إلى تطوير العديد من نظم لتقديم الأدوية التي تستفيد من هذا التأثير لاستهداف الأنسجة السرطانية مع تقليل الآثار الجانبية الجهازية 1. تم التحقيق فيها على نطاق واسع تسليم التكنولوجيات Liposomal للتحقيقات المخدرات أو التصوير 2. على الرغم من الجسيمات الشحمية ساهمت كثيرا في تقليل سمية جهازية بالمقارنة مع العلاج الكيميائي التقليدي، كانت هناك بعض التحسينات في السريرية فعالية 3،4. وقد أظهرت الدراسات أن هي فعالية محدودة بسبب عدم وجود الافراج المخدرات من الناقل 4،5. ونتيجة لذلك، وقد اجتذب تطوير الجسيمات الشحمية التي يتم تفعيلها للافراج عن المخدرات مغلفة في الاستجابة للمؤثرات الخارجية اهتماما كبيرا. وقد استخدمت ارتفاع الحرارة على مدى عقود كطريقة علاج آمن نسبيا لمرضى السرطان 6. وبالتالي فإن تطويروكانت منة من الجسيمات الشحمية للحرارة مع حرارة بمثابة الزناد الخارجي مزيج منطقي مع إمكانية كبيرة لترجمة السريرية. في الواقع، قد وصل إلى صياغة المحتوية على lysolipid للحرارة الحويصلية من دوكسوروبيسين، والمعروفة باسم LTSL-DOX، والآن التقييم السريري 7.

البيانات السريرية الأخيرة مع LTSL-DOX أظهرت أن البروتوكول للتسليم الحرارة عاملا حاسما التي يمكن أن تؤثر بشكل كبير على نتائج المرضى 8. في البشر، وتستخدم الترددات الراديوية والموجات الدقيقة والليزر والموجات فوق الصوتية محولات لتطبيق ارتفاع الحرارة محليا في مواقع ورم 9. في الدراسات قبل السريرية التي تتطلب تسخين الأورام تحت الجلد، وغالبا ما تستخدم القسطرة التدفئة 10،11 وحمامات المياه 12،13. في هذه المخطوطة، ونحن نقدم طريقة جديدة لتسخين الأورام تحت الجلد باستخدام مصمم خصيصا القائم على الليزر الإعداد التدفئة، والتي تمكن قدرا أكبر من التدفئة امتثالي من حجم الورم. باستخدام MR أماه متوافقاستنباط مواد، والإعداد صغيرة بما يكفي لتناسب داخل تجويف صغير تصوير MR الحيوان، مما يسمح في الوقت الحقيقي رصد التغيرات في درجة حرارة الأنسجة أثناء التسخين ليزر.

وكيل MR النقيض من ذلك، gadoteridol (ش ج-HP-DO3A)، وشارك مغلفة مع CDDP إلى صياغة الحويصلية للحرارة من CDDP (HTLC)، والمعروفة باسم ش ج-HTLC، في الوقت الحقيقي MR الرصد والتقييم للحرارة صورة الموجهة -activated الافراج عن المخدرات والمصادقة على بروتوكول التدفئة. تظهر نتائجنا أن جهاز التدفئة المعتمدة على الليزر تفعيلها بكفاءة الافراج عن وكلاء مغلفة من صياغة ش ج-HTLC في حين يجري رصدها من خلال التصوير بالرنين المغناطيسي.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. إعداد الحويصلية

  1. حل الدهون 1،2-Dipalmitoyl- SN -glycero-3-phosphocholine (DPPC)، 1-ستيرويل الإنزيم التميمي-2-هيدروكسي SN -glycero-3-فسفاتيديل (MSPC أو S-lyso-PC) وN - (carbonyl- methoxypolyethyleneglycol 2000) -1،2-distearoyl- SN -glycero-3-phosphoethanolamine (MPEG 2000 -DSPE) في الكلوروفورم. على سبيل المثال، لإعداد 10 مل من HTLC، تزن من 314.4 ملغ DPPC، 39.4 ملغ MSPC، و83،9 ملغ MPEG 2000 -DSPE إلى قارورة زجاجية العنبر. ثم، بحل الدهون في 2 مل من الكلوروفورم وتسخين قارورة لمدة 30 ثانية في 60 ° C حمام الماء.
  2. إزالة الكلوروفورم باستخدام المبخر الدوار. ضع الناتجة الفيلم الدهون تحت ضغط عال فراغ O / N.
  3. لمدة 10 مل من HTLC، هيدرات الفيلم الدهون مع 5 مل 0.1N تريس العازلة (درجة الحموضة 7.4) لمدة 1 ساعة. وفي الوقت نفسه، تزن من 162.4 ملغ 1،2-dipalmitoyl- SN -glycero-3-phosphoglycerol (DPPG) الدهون و 100 ملغ بودرة CDDP وهيدرات ثإيث 5 مل 0.1N تريس العازلة التي تحتوي على 30٪ من الإيثانول (درجة الحموضة 7.4) لمدة 1 ساعة.
  4. لصياغة GD-HTLC، تزن من نفس الكمية من DPPG الدهون و 10 ملغ مسحوق CDDP، ثم هيدرات مع 2.5 مل ش ج-HP-DO3A الحل (279.3 ملغ / مل)، بالإضافة إلى 2.5 مل 0.1N تريس العازلة التي تحتوي على 30٪ من الإيثانول ( الرقم الهيدروجيني 7.4) لمدة 1 ساعة. خلال الماء، يجب أن يوضع خليط في قارورة العنبر وتوضع على موقد في 70 درجة مئوية مع التحريك المستمر وvortexing لكل 10 دقيقة.
  5. الجمع بين خليط الدهن وخليط المخدرات الدهون، ومرة ​​أخرى هيدرات لمدة 1 ساعة. دوامة كل 15-20 دقيقة.
  6. تجميع الطارد 10 مل مع اثنين من أكوام من 200 مرشحات نانومتر البولي. ربط thermobarrel من الطارد إلى حمام الماء المتداولة في 70 ° C، وربط الطارد إلى خزان نيتروجين مضغوط.
  7. مباشرة بعد الماء، ونقل الخليط في غرفة الطارد. فتح تدفق النيتروجين (مجموعة الضغط الى 200 رطل) لبثق الجسيمات الشحمية من خلال الأغشية. جمع liposomوفاق في أنبوب 50 مل. إبقاء الأنبوب في حمام الماء الساخن (70 درجة مئوية) في جميع الأوقات أثناء عملية قذف. كرر هذه العملية 5 مرات.
  8. تفكيك الطارد وتغيير لاثنين من أكوام من 100 مرشحات نانومتر البولي. يحشدوا الطارد وضبط الضغط الى 400 رطل. كرر الخطوة 5، باستثناء بثق الجسيمات الشحمية 10 مرات. جمع عينة من النتوء النهائي في أنبوب 15 مل.
  9. تهدئة الجسيمات الشحمية لRT، وأجهزة الطرد المركزي في 1000 x ج لمدة 3 دقائق لترسيب غير قابلة للذوبان CDDP.
  10. Dialyze في الجسيمات الشحمية O / N ضد المياه المالحة 0.9٪ في أنابيب غسيل الكلى مع 15000 الوزن الجزيئي قطع (MWCO) تحت ظروف معقمة.
  11. تمييع 10 ميكرولتر من الجسيمات الشحمية في 990 ميكرولتر من الماء المقطر. استخدام تشتت الضوء الحيوي لقياس توزيع حجم HTLC وش ج-HTLC. أداء 3 القياسات مع 10 أشواط لكل منهما.
  12. تمييع 40 ميكرولتر من الجسيمات الشحمية في 3960 ميكرولتر من الماء المقطر. جعل 5-6 الحلول القياسية من البلاتين والجادولينيومفي نطاق تركيز ،1-20 ميكروغرام / مل. قياس تركيزات البلاتين والجادولينيوم باستخدام إضافة بالحث البلازما مطياف الانبعاث الذري (ICP-AES) في 3 أطوال موجية مختلفة. أداء 3 القياسات في كل الطول الموجي للحصول على نتيجة المتوسط.
  13. تحديد الجل السائل درجة حرارة التحول المرحلة البلورية (T م) من صياغة الحويصلية HTLC باستخدام المسعر المسح التفاضلي (DSC). تحميل 5-10 ملغ من HTLC في وعاء DSC واستخدام عموم فارغة كمرجع. استخدام معدل المسح من 5 ° C / دقيقة لزيادة درجة الحرارة من 0 درجة مئوية إلى 60 درجة مئوية.
  14. التفاف الجسيمات الشحمية في رقائق الألومنيوم لمنع التعرض للضوء وتخزينها في 4 درجات مئوية.

2. في الإصدار المختبر من الليبوزومات

  1. إعداد الأعمدة تدور.
    1. احتضان 50 غ حبات الترشيح هلام في 400 مل 0.9٪ المالحة في RT لمدة 3-4 ساعة. نشمر عن قطعة من الصوف الزجاجي، والرطب مع المياه المالحة 0.9٪ ووضعه في غيض من حقنة 1 مل. اضغط على الصوف الزجاجي لملء حوالي 0،05 حتي 0،1 مل من حقنة. استخدام ماصة الزجاج لإضافة حوالي 1 مل سائل الاعلام الترشيح هلام تدريجيا إلى الحقنة.
    2. وضع الحقنة في أنبوب 15 مل وأجهزة الطرد المركزي في 1000 x ج لمدة 3 دقائق. إزالة عمود الدوران ووضعه في أنبوب 15 مل.
  2. عينة 400 ميكرولتر من HTLC أو GD-HTLC إلى 8 1-الدرام قوارير زجاجية واحتضان في درجة الحرارة للرقابة حمام مائي عند إما 37 درجة مئوية أو 42 درجة مئوية. اخراج قارورة واحدة في كل نقطة زمنية (أي، 5، 15، 30 و 60 دقيقة) ووضعه مباشرة على الجليد.
  3. إضافة 100 ميكرولتر من المياه المالحة 0.9٪ في عمود الدوران استعداد، ثم إضافة 100 ميكرولتر من HTLC أو GD-HTLC قبل الحضانة (السيطرة) أو بعد الحضانة في حمام الماء في عمود الدوران. أجهزة الطرد المركزي في 1000 x ج لمدة 3 دقائق. إزالة المحقنة من الأنبوب وتمييع الحل في أنبوب للتحليل ICP-AES.

3. زرع تحت الجلد طعم أجنبي من سرطان عنق الرحمورم

  1. أجريت جميع الدراسات على الحيوانات وفقا لبروتوكولات استخدام الحيوانية التي وافقت عليها لجنة رعاية الحيوان لشبكة الصحة جامعة (UHN).
  2. أداء جميع الدراسات على الحيوانات في مجلس الوزراء السلامة البيولوجية (BSC). الأوتوكلاف جميع الأدوات الجراحية قبل أي عملية جراحية. بعد كل جراحة، يمسح الأدوات الجراحية مع 70٪ من الإيثانول وتعقيم مرة أخرى باستخدام حبة تعقيم الساخن.
  3. للقتل الرحيم، وضع الحيوان في معزولة CO 2 غرفة، ثم نفذ خلع عنق الرحم.
  4. للتخدير العامة باستخدام 100٪ أكسجين، استخدم 5٪ isofluorane لتحريض و 2٪ للصيانة. لضمان عمق التخدير، والضغط مع ملقط لسطح الراحي من قاطع الطريق لمراقبة استجابة الحيوان. تطبيق مواد التشحيم العين لمنع جفاف بينما تحت التخدير.
  5. لحيوان الذي خضع لعملية جراحية، وضع الحيوان في قفص نظيفة دون رفقة الحيوانات الأخرى. رصد حتى يتم استعاد وعيه كافية.
  6. ثقافةوME-180 الخلايا في ألفا الحد الأدنى من المتوسط ​​ضروري (α-MEM) تستكمل مع المصل 10٪ بقري جنيني (FBS) والمضادات الحيوية.
  7. حصاد الخلايا والحفاظ على خلايا في وسائل الإعلام كاملة قبل التلقيح. عد الخلايا باستخدام عدادة الكريات.
  8. تطعيم كل فأر المانحة ليتحمل العضلي (IM) ME-180 (خلايا سرطان عنق الرحم الإنسان) الورم.
    وقد تم اختيار النمو في موقع الدردشة من أجل ضمان نمو الاورام أوعية دموية جيدا: مذكرة. شراء الفئران SCID الإناث (الذين تتراوح أعمارهم بين 6-8 أسابيع، ما يقرب من 20 غراما) من منشأة تربية في المنزل.
    1. تخدير SCID الماوس الإناث وحقن 1 × 10 6 ME-180 الخلايا في عضلة الساق من أطرافه الخلفية باستخدام إبرة 27 G.
    2. قياس حجم الورم باستخدام الفرجار حتى وصلت إلى أورام 9-12 ملم في أطول بعدها. إنهاء الدراسة إذا تجاوز الورم 12 ملم، أو إذا كانت كتلة الورم التنازلات العادي السلوك، التمشي والمواد الغذائية والمياه الداخلة.
  9. قطع ورم زرع من الفئران المانحة في الفئران المتلقي.
    1. تخدير ماوس المانحة استخدام 5٪ isofluorane. الموت ببطء باستخدام الماوس خلع عنق الرحم تحت التخدير. إزالة الورم المانحة من الماوس المانحة. قطع الورم إلى أجزاء مكعب من 2-3 مم 3.
    2. تخدير ماوس المتلقي باستخدام 5٪ isofluorane. ضخ 100 ميكرولتر من 0.5 ملغ / مل ميلوكسيكام تحت الجلد قبل الجراحة. تطبيق اليود الحل الجراحي فرك، ثم 70٪ من الإيثانول، ومحلول اليود اخيرا على الجلد حلق. حلق أطرافه الخلفية اليسرى من الماوس المتلقي. إجراء شق على مستوى الجلد. إدراج المانحة قطعة واحدة ورم تحت الجلد من خلال شق. إغلاق شق باستخدام 1-2 مقطع الجرح (ق).
    3. إزالة مقاطع 3-5 أيام بعد الزرع. مطلوب ورم تحت الجلد باستخدام الإعداد التدفئة المعتمدة على الليزر.
    4. السماح أورام لتنمو لمدة 2-3 أسابيع قبل العلاج التدفئة.

4. تصميم، عاصممعايرة بلاي وللتسليم امتثالي ليزر إضاءة للفي فيفو التدفئة

  1. تحقيق تسخين الأنسجة باستخدام ليزر ديود 763 نانومتر بالإضافة إلى إضاءة امتثالي باستخدام الألياف البصرية.
    1. يوفر إضاءة موحدة إضاءة ليزر السطحية للورم طعم أجنبي. وهي تتألف من 30 × 20 × 17 مم كتلة من مادة عاكسة يحتوي على ثلاثة ضوء ملاصقة دمج مجالات الغرفة مع غرفة واحدة في الوسط (16 مليمتر في القطر) و 2 غرف صغيرة على جانبي (16 ملم في الطول و 5 ملم في القطر) (الشكل 1).
    2. من أجل ضوء أن يمر من غرفة واحدة إلى أخرى، وقطعت اثنين من الثقوب الصغيرة قطرها 5 ملم بين الدوائر الخارجية الصغيرة والمتوسطة في الغرفة الكبيرة. يتم تسليم الضوء من الليزر إلى الدوائر الخارجية باستخدام 400 ميكرون قطع نهاية الألياف متصلا الليزر التي يتم تمريرها الى غرفة من خلال ثقب 600 ميكرون القطر.
    3. نظرا لطبيعة الضوء كثافة العملياتeraction مع جدران الغرفة، وعلى ضوء تسليمها إلى إحدى الغرف الصغيرة المتجانس مكانيا ثم يمر عبر الموانئ الداخلية في غرفة أكبر حيث هو كذلك مكانيا المتجانس. ضوء ثم يخرج من منفذ قطرها 10 ملم على الغرفة المتوسطة.
  2. معايرة تسليم ضوء إضاءة فيما يتعلق إعداد قوة الليزر باستخدام NIST معايرة 50 مم دمج المجال لقياس قوة تسليمها.
    1. حساب توزيع الضوء في الورم باستخدام محاكاة مونت كارلو على أساس هندسة مبسطة للورم. توليد رمز مونتي كارلو في خوارزمية مخصصة مكتوبة مع حزمة البرامج الحاسوبية التجارية وقاعدة على رمز القياسية مونتي كارلو نماذج النقل الخفيف في أنسجة متعددة الطبقات من جاك وآخرون. 14.
    2. نموذج لورم باعتبارها نصف الكرة ملقاة على خط الجلد شقة بقطر مطابقة متوسط ​​البعد الورم من 7 ملم على سطح الجلد وانهآيت من 5 ملم. إضاءة متجانسة نموذج للسطح من خلال إطلاق عشوائي الفوتونات في جميع أنحاء نصف الكرة الأرضية المكشوفة والمباشرة في وسط الميدان.
    3. استخدام الخصائص البصرية بما في ذلك امتصاص، ميكرون و= 0.025 مم -1، نثر، μ ق = 10 مم -1، عامل تباين، ز = 0.9 ومعامل الانكسار، ن = 1.4. استخدام مليون الفوتونات في الحساب.
    4. أداء هذه القياسات قبل أي تجارب التدفئة في الجسم الحي دون أي تعديلات إضافية بعد المعايرة الأولية.

5. امتثالي تسخين الورم باستخدام مصممة خصيصا الإعداد غرفة الليزر

  1. ربط واحدة من نهاية الألياف الليزر لجهاز الليزر والطرف الآخر إلى إضاءة.
  2. تخدير الحيوانات باستخدام 5٪ isofluorane. إدراج 27 G حقن قسطرة في الوريد الذيل الأفقي من الفأرة. إدراج 22 G قسطرة في مركز الورم. وضع الألياف البصرية درجة حرارة العلاقات العامةوسام الإمبراطورية البريطانية في القسطرة جوفاء لرصد التغير في درجة الحرارة.
  3. تغطية الورم بالكامل مع إضاءة (الشكل 2). المجموعة الأولى القدرة على 0،8-1 W. بدوره على الليزر والانتظار لدرجة الحرارة في الارتفاع. الحفاظ على درجة حرارة الورم في 42 ° C عن طريق ضبط قوة الليزر يدويا بين 0،1-0،8 W.

6. توزيع درجة الحرارة تقييمها من خلال MR قياس الحرارة (MRT)

  1. قياس توزيع درجة حرارة الورم ساخنة باستخدام الإعداد التدفئة المعتمدة على الليزر من خلال بروتون التحول تردد الرنين (PRF التحول) MRT على MR قبل السريرية نظام التصوير 7 تيسلا 15 بالتزامن مع الألياف البصرية قياسات درجات الحرارة التحقيق.
  2. الحصول على صور قياس الحرارة في 10 فترات ثانية باستخدام تسلسل 2D-FLASH النبض (الوقت الصدى 4.5 مللي ثانية؛ التكرار مرة 156.25 مللي ثانية) مع 312 X 312 ميكرومتر في الطائرة القرار، و2 مم سماكة شريحة في شريحة واحدة على مستوى الألياف البصرية درجة الحرارة المواليةيكون.

7. MR رصد وكيل الإصدار

  1. أداء T 1 التصوير -weighted قبل و 20 دقيقة بعد تناوله من ش ج-HTLC.
  2. زرع اثنين من الأورام، واحدة على كل من أطرافه الخلفية، على فأرة الحاسوب SCID الإناث باستخدام الطريقة الموصوفة أعلاه في القسم 3 لزرع. سخن الورم على أطرافهم هند اليسرى لمدة 5 دقائق عند 42 ° C قبل حقن ش ج-HTLC بجرعة 66،3 مغ / كغ ش ج-HP-DO3A و 1.4 ملغ / كغ CDDP، ثم تسخين الورم لعدد إضافي من 20 دقيقة بعد الحقن. أداء الحقن أثناء العلاج التدفئة. استخدام الورم على أطرافهم الخلفية اليمنى كعنصر تحكم القارسة.
  3. الحصول على صور MR الديناميكية (36 × 20 مم مجال للنظر، 200 × 200 ميكرومتر في الطائرة القرار، 2 مم سماكة شريحة، بروتوكول تسلسل MR) لرصد الإفراج ش ج-HP-DO3A في 12 فترات ثانية لكامل 20 دقيقة إدارة ما بعد من ش ج-HTLC، ابتداء من 30 ثانية قبل الحقن.
  4. كفاف الورم (ساخنة وغير ساخن) وأحجام العضلات.حساب متوسط ​​إشارة MR جميع voxels داخل كل وحدة تخزين احيط.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

يتم تصنيع الجسيمات الشحمية HTLC باستخدام الطرق الشائعة، بما في ذلك تشكيل الفيلم الدهون، الماء، وقذف وغسيل الكلى. خلال الخطوات التي تنطوي CDDP، ينبغي اتخاذ الحذر بعدم تعريض CDDP إلى أي مادة الألومنيوم، كما سيتم إلغاء CDDP من خلال تشكيل وديعة الأسود. ويرد مثال على HTLC في الشكل (3). تم تلخيص الخواص الفيزيائية والكيميائية للHTLC في مخطوطة نشرت مؤخرا في مجلة التحكم الإصدار 16. تركيزات الجادولينيوم والبلاتين من صياغة ش ج-HTLC هي 1.87 ± 0.28 ملغ / مل و 0.10 ± 0.02 ملغ / مل على التوالي.

المنور من الإعداد التدفئة المعتمدة على الليزر يستخدم ثلاثة، غرف صغيرة متصلة التي توفر توزيع الضوء متجانسة (± 15٪) في 10 ملم ميناء قطر الخروج. بالاعتماد على إعداد قوة الليزر، يتم تسليم السلطة في نطاق 0،5-1،7 W / سم كإجراءد باستخدام المجال دمج معايرة. يتم عرض النتائج في الشكل 4 كما مقطع عرضي من خلال الورم. على افتراض قوة إجمالية قدرها 1 W، الحد الأقصى لمعدل فلوينس في أي نقطة في الورم هو 70 ميغاواط / سم 2. يقلل من قوة الليزر بمعامل 2 على مستوى الجلد مقارنة مع فلوينس الذروة فقط تحت سطح الورم.

التدفئة باستخدام الإعداد التدفئة المعتمدة على الليزر يولد خريطة توزيع درجة حرارة موحدة نسبيا، وهو ما أكدته PRF التحول MRT (الشكل 5). PRF التحول MRT يقيس التغير في درجة الحرارة نسبيا من قياس خط الأساس المطلق الحصول عليها قبل التدفئة من نقطة المصدر (أي الألياف البصرية استشعار درجة الحرارة).

من MR تحليل الإشارات (الشكل 6C)، يعرض الورم ساخنة أكثر نسبة ارتفاع إشارة النسبية بالمقارنة مع الورم القارسة والعضلات بعد إدارة GD-HTLC، الذي يحتفظ حتى نهايةفترة التسخين.

الشكل 1
الشكل 1. تصميم للإضاءة. (A) الأبعاد للإضاءة. (B) أبعاد الغرف الداخلية. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 2
الشكل 2. توضيحات من الإعداد التدفئة المعتمدة على الليزر جنبا إلى جنب مع جهاز رصد درجات الحرارة. A ألياف الليزر (الخط الأزرق) يسلم الضوء على إضاءة. وضعت والتحقيق في درجة الحرارة الألياف الضوئية (الخط الأصفر) في مركز الورم من خلال القسطرة 22 G لرصد التغير في درجة الحرارة. في الوقت الحقيقي نخففوأظهرت قراءات ature على شاشة الكمبيوتر. تعديل من مجلة الإصدار التحكم عام 2014، 178، 69-78. 16 الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (3)
الشكل 3. رسم تخطيطي لصياغة HTLC (لا لتوسيع نطاق). ويوضح التراكيب الدهون، وتركيز CDDP وحجم الجسيمات الشحمية HTLC. تعديل من مجلة الإصدار التحكم عام 2014، 178، 69-78. 16 الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 4
الرقم 4. Modelinز التسليم خفيف إلى الورم باستخدام كرة صغيرة دمج. (A) رسم تخطيطي للنموذج يبين الورم المثارة أعلاه الأنسجة الكامنة العادية. السهام الحمراء تمثل التغطية واتجاه الفوتونات الأولية في الحساب. إضاءة تغطي مساحة كاملة من الورم المطروحة. (B) نتائج حسابية تبين توزيع فلوينس ضوء في الورم. (C) قطعة مستعرضة من فلوينس الخفيف مقابل العمق، على طول خط أبيض متقطع هو مبين في (B). معدل فلوينس في الورم في عمق الجلد هو 50٪ من أقصى معدل فلوينس. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 5
الرقم 5. توزيع الحرارة تقييمها من خلال قياس الحرارة MR. &# 160؛ (A) T 2 صورة -weighted تبين موقع تشريحي اثنين من الأورام مزروع ثنائيا خريطة (B) توزيع الحرارة الناتجة عن تسخين الورم الأيسر إلى 42 درجة مئوية باستخدام الإعداد التدفئة المعتمدة على الليزر، في حين أن الورم الصحيح بقي مدفأة. بيانات إعادة تحليل-من مجلة الإصدار التحكم عام 2014، 178، 69-78. 16 الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (6)
الرقم 6. مراقبة MR الإفراج gadoteridol من الجسيمات الشحمية ش ج-HTLC على تفعيل الحرارة. T 1 -weighted الصور MR (نفس المستوى نافذة تطبيق) على فأرة الحاسوب تحمل اثنين تحت الجلد ME-180 الأورام، مع واحد على كل من أطرافه الخلفية ( A) قبل حقن ش ج-HTLC و(B) 20 دقيقة بعد الحقن من ش ج-HTLC (أي بعد فترة التدفئة بأكملها). (C) النسبية إشارة MR يغير طبيعتها إلى حد الساعة الأولى من عملية الاستحواذ MR ديناميكية من الفأرة هو مبين في (A) و ( B). تمثل البيانات يعني + SD. بيانات إعادة تحليل-من مجلة الإصدار التحكم عام 2014، 178، 69-78. 16 الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

تم تطوير الجسيمات الشحمية لأول مرة في 1960s بوصفها وسائل إيصال المخدرات التي تحمل المخدرات ماء في حجم مائي داخلي والعقاقير مسعور داخل دهن طبقة ثنائية. 2. بالإضافة إلى استخدام في التطبيقات العلاجية، تم استكشاف الجسيمات الشحمية لتطبيقات التشخيص عند المسمى مع النويدات المشعة أو محملة عوامل التباين التصوير (17). في السنوات الأخيرة، theranostics وأزواج العلاجية التشخيص تم اتباعها لتوفير فرص للصورة موجهة الطبقية المرضى وتقديم الأدوية 17،18. وتعتمد الدراسة الحالية على مفهوم الموجهة صورة تسليم المخدرات لتقييم المشغلة الافراج المخدرات من الجسيمات الشحمية للحرارة باستخدام الليزر على أساس الإعداد التدفئة مصمم خصيصا تحت إشراف MR.

كما ذكر أعلاه، وعادة يتم استخدام حمامات الماء أو القسطرة التدفئة لتسخين الأورام تحت الجلد. يتطلب الأسلوب حمام ماء غمر الطرف بأكمله في ث الساخنالعاطر، مما أدى إلى الإفراج غير محددة المخدرات، في جميع أنحاء أطرافهم بالإضافة إلى نشرها في موقع الورم. استخدام القسطرة التدفئة يتطلب وضع لG القسطرة 18 في مركز الورم، ولقد ثبت أن يستلزم التدفئة لفترة طويلة نسبيا من الزمن (15 دقيقة) من أجل الوصول إلى حالة الاستقرار الحرارية 11.

في هذه الدراسة، ويوفر المصممة حديثا القائم على الليزر الإعداد التدفئة وسيلة امتثالي لتوصيل الحرارة إلى حجم الورم كما يتبين من التقييم المستند إلى MR-لخريطة توزيع درجة الحرارة (الشكل 5). عدم التجانس في خريطة PRF التحول في أطرافهم هند الصحيح القارسة واليمين ورم الأطراف في الشكل 5 قد يعكس مزيجا من الاسعار المنخفضة للإشارة إلى الضجيج في محيط التحف قابلية والاقتراحات الفسيولوجية أو من صنع التدفئة طفيفة، والتي قد مباشرة التسوية التدفئة والتسجيل صورة خط الأساس ولكن أيضا إدخال تغييرات طفيفة في المجالات التي يسببها حولمناطق تعويض القابلية المغناطيسية. بالإضافة إلى ذلك، فقد وجد أن حالة الاستقرار الحرارية يمكن أن يتحقق في غضون 1-2 دقيقة من بدء التسخين. أيضا، القائم على نقطة الألياف البصرية استشعار درجة الحرارة يسمح للتعديل في الوقت الحقيقي من قوة الليزر من أجل الحفاظ على درجة حرارة 42 ° C وتقليل التقلبات في درجات الحرارة. ومع ذلك، فمن الأهمية بمكان أن تضع استشعار درجة الحرارة الألياف الضوئية في موقع مركزي نسبيا داخل الورم. ويمكن استخدام التصوير بالرنين المغناطيسي للتحقق من صحة وجهة شق للاستشعار. أثناء التسخين، ينبغي تعديل قوة الليزر بعناية للحفاظ على درجة حرارة 42 درجة مئوية مع قوة الأولية من 0.8 W.

تم تحسين بروتوكول التدفئة من خلال رصد في الوقت الحقيقي من إطلاق ش ج-HP-DO3A كبديل لCDDP المخدرات. الإفراج الفعلي وكلاء مغلفة من الجسيمات الشحمية HTLC تترجم إلى تحسين فعالية، مع مجموعة HTLC ساخنة مما أدى إلى يمضي كبير العلاجيةالمئوية على العلاج والسيطرة المجموعات الأخرى 16.

تم تصميم إضاءة للجهاز التدفئة لتسخين الأورام من 5-7 ملم في أكبر البعد. تصميم للإضاءة يمكن تعديلها لتسخين الأورام الكبيرة ومتعددة أجهزة استشعار درجة الحرارة الألياف البصرية يمكن إدراجها في جميع أنحاء حجم الورم لمراقبة درجة حرارة بالمقارنة مع القياس الحالي يستند إلى نقطة واحدة. بالإضافة إلى ذلك، منذ يرصد الجهاز المحمول من المواد MR-متوافقة، 3-الأبعاد MR قياس الحرارة يمكن أن يؤديها لتقييم توزيع درجة الحرارة في جميع أنحاء حجم الورم بأكمله.

في الختام، يوفر جهاز التدفئة المعتمدة على الليزر أداة قيمة للتنمية قبل السريرية للمستحضرات الحويصلية للحرارة. نهج تسليم المخدرات الموجهة الصورة، مثل تلك المستخدمة في هذه الدراسة، لديها إمكانات كبيرة للترجمة السريرية وتنفيذ الطب الشخصية بما في ذلك الحقيقي تيممراقبة البريد العلاج العلاجية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Rotary evaporator Heidolph Instruments GmbH & Co.KG Laborota 4000
High pressure extruder Northern Lipids Inc. T.001 10 ml thermobarrel
Heating circulator VWR International LLC. 11305 Connected to extruder
Polycarbonate membrane filter Whatman 110605;110606
Differential scanning calorimeter (DSC) TA Instruments Q100
Inductively coupled plasma-atomic emission spectrometer (ICP-AES) PerkinElmer Optima 7300DV
Zetasizer Malvern Instruments Ltd. Nano-ZS
Cell incubator NuAire Inc. NU-5800
Autoclip wound clip applier Becton Dickinson 427630
Autoclip wound clip remover Becton Dickinson 427637
Wound clips Becton Dickinson 427631 9 mm
763 nm Laser device Biolitec Ceralas CD 403 laser
Laser probe Thorlabs Inc. FT400EMT With SMA and flat cleave connectors
Spectralon (illuminator) Labsphere Inc. FAST-SL-5CMX5CM
CSTM-SL-5CMX5CM
7 Tesla prelinical magnetic resonance (MR) imaging system Bruker Corporation Biospec 70/30
Fiber optic temperature sensor LumaSense Technologies Inc. Luxtron FOT Lab Kit
Integrating sphere Newport Corporation 819C
Optical power meter Newport Corporation 1830-R

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Maeda, H., Wu, J., Sawa, T., Matsumura, Y., Hori, K. Tumor vascular permeability and the EPR effect in macromolecular therapeutics: a review. J Control Releas. 65, (1-2), 271-284 (2000).
  2. Simard, P., Leroux, J. C., Allen, C., Meyer, O. Liposomes for Drug Delivery. Nanoparticles for Pharmaceutical Application. American Scientific Publishers. (2007).
  3. O'Brien, M. E. R., et al. Reduced cardiotoxicity and comparable efficacy in a phase III trial of pegylated liposomal doxorubicin HCl (CAELYX (TM)/Doxil (R)) versus conventional doxorubicin for first-line treatment of metastatic breast cancer. Ann Onco. 15, (3), 440-449 (2004).
  4. White, S. C., et al. Phase II study of SPI-77 (sterically stabilised liposomal cisplatin) in advanced non-small-cell lung cancer. Br J Cancer. 95, (7), 822-828 (2006).
  5. Laginha, K. M., Verwoert, S., Charrois, G. J. R., Allen, T. M. Determination of doxorubicin levels in whole tumor and tumor nuclei in murine breast cancer tumors. Clin Cancer Res. 11, (19), 6944-6949 (2005).
  6. Baronzio, G. F., Hager, E. D. Hyperthermia in cancer treatment: a primer. Springer Science. (2006).
  7. Landon, C. D., Park, J. Y., Needham, D., Dewhirst, M. W. Nanoscale Drug Delivery and Hyperthermia: The Materials Design and Preclinical and Clinical Testing of Low Temperature-Sensitive Liposomes Used in Combination with Mild Hyperthermia in the Treatment of Local Cancer. Open Nanomed. 3, 38-64 (2011).
  8. Celsion Corporation. Celsion Announces Updated Overall Survival Data from HEAT Study of ThermoDox http://investor.celsion.com/releasedetail.cfm?ReleaseID=862248 (2014).
  9. Koning, G. A., Eggermont, A. M., Lindner, L. H., ten Hagen, T. L. Hyperthermia and thermosensitive liposomes for improved delivery of chemotherapeutic drugs to solid tumors. Pharm Res. 27, (8), 1750-1754 (2010).
  10. Viglianti, B. L., et al. In vivo monitoring of tissue pharmacokinetics of liposome/drug using MRI: illustration of targeted delivery. Magn Reson Me. 51, (6), 1153-1162 (2004).
  11. Ponce, A. M., et al. Magnetic resonance imaging of temperature-sensitive liposome release: drug dose painting and antitumor effects. J Natl Cancer Ins. 99, (1), 53-63 (2007).
  12. Kong, G., et al. Efficacy of liposomes and hyperthermia in a human tumor xenograft model: importance of triggered drug release. Cancer Res. 60, (24), 6950-6957 (2000).
  13. Yarmolenko, P. S., et al. Comparative effects of thermosensitive doxorubicin-containing liposomes and hyperthermia in human and murine tumours. Int J Hyperthermia. 26, (5), 485-498 (2010).
  14. Wang, L. H., Jacques, S. L., Zheng, L. Q. MCML-Monte Carlo modeling of photon transport in multi-layered tissues. Comput Meth Prog Bio. 47, 131-146 (1995).
  15. Rieke, V., Butts Pauly, K. MR thermometry. J Magn Reson Imaging. 27, (2), 376-390 (2008).
  16. Dou, Y. N., et al. Heat-activated thermosensitive liposomal cisplatin (HTLC) results in effective growth delay of cervical carcinoma in mice. J Control Release. 178, 69-78 (2014).
  17. Lammers, T., Kiessling, F., Hennink, W. E., Storm, G. Nanotheranostics and image-guided drug delivery: current concepts and future directions. Mol Pharm. 7, (6), 1899-1912 (2010).
  18. Lee, H., et al. A novel 64Cu-liposomal PET agent (MM-DX-929) predicts response to liposomal chemotherapeutics in preclinical breast cancer models. Thirty-Fifth Annual CTRC-AACR San Antonio Breast Cancer Symposium. (2012).
مصمم خصيصا القائم على الليزر التدفئة جهاز لإطلاق الحفز من سيسبلاتين من حساس للحرارة الليبوزومات مع الرنين المغناطيسي الإرشاد صورة
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Dou, Y. N., Weersink, R. A., Foltz, W. D., Zheng, J., Chaudary, N., Jaffray, D. A., Allen, C. Custom-designed Laser-based Heating Apparatus for Triggered Release of Cisplatin from Thermosensitive Liposomes with Magnetic Resonance Image Guidance. J. Vis. Exp. (106), e53055, doi:10.3791/53055 (2015).More

Dou, Y. N., Weersink, R. A., Foltz, W. D., Zheng, J., Chaudary, N., Jaffray, D. A., Allen, C. Custom-designed Laser-based Heating Apparatus for Triggered Release of Cisplatin from Thermosensitive Liposomes with Magnetic Resonance Image Guidance. J. Vis. Exp. (106), e53055, doi:10.3791/53055 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter