Login processing...

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

Bioengineering

Manyetik Rezonans Görüntü Rehberlik ile Termosensitif Lipozomlu gelen Sisplatinin Tetikleme Release için özel tasarlanmış Lazer-bazlı ısıtma Aparatı

doi: 10.3791/53055 Published: December 13, 2015

Summary

BİR MR-uyumlu özel tasarlanmış lazer tabanlı ısıtma cihazları, özellikle tümör bölgesinde termosensitif lipozomlardan maddelerin salınımını aktive etmek amacıyla deri altı tümörlerin lokal ısıtma sağlamak için geliştirilmiştir.

Abstract

Lipozomlar gelişmiş geçirgenlik ve sistemik toksisite önemli azalmalar sonucu tutma (EPR) etkisi sömürü yoluyla katı tümörlerin hedef ilaç taşıyıcı sistemler olarak istihdam edilmiştir. Bununla birlikte, lipozomlardan kapsüllü ilaç yetersiz bırakma klinik etkinliği sınırlıdır. Sıcaklığa duyarlı lipozomlar, sınırlı bir tümör ilaç biyo-mevcudiyeti probleminin üstesinden gelmek için, ilacın bölgeye özel bırakılmasını sağlamak üzere tasarlanmış edilmiştir. Bizim laboratuvar tasarlanmış ve katı tümörlerin de sisplatin tetiklenmiş salınmasını sağlamak üzere, HTLC olarak bilinen sisplatin bir ısıyla aktive ısıya lipozom formülasyonu (CDDP) geliştirmiştir. In vivo olarak ısı ile aktive edilen dağıtım MR termometre (MRT) ile teyit edildiği gibi, tümör sahasında konformal ısıtma desenini özel bir dahili lazer bazlı ısıtma aparatı kullanılarak, murin modellerinde elde edildi. Bir fiber optik Sıcaklık kontrolü gerçek zamanlı sıcaklık ölçmek için kullanılanlazer gücünü alternatif ısı teslim çevrimiçi ayarlaması ile tüm ısıtma döneminde. İlaç salınımı ısıtma protokolü doğrulamak için ve tümör birikimi değerlendirmek için bir araç olarak ısıya lipozomlara sisplatin ile beraber bir MR kontrast madde (örneğin, gadoteridol) 'nin içine kapsülleme ile, manyetik rezonans görüntüleme (MRG) görüntü kılavuzluğunda optimize edilmiştir. Isıtma protokolü önceden HTLC uygulanmasından 20 dk ısıtma sonrası enjeksiyon 5 dakikalık bir ön ısıtma süresinin oluşuyordu. Bu ısıtma protokolü ısıtılmamış tümör ve kas göre ısıtıldı tümör gözlenen en yüksek MR sinyal değişikliği ile kapsüllenmiş maddelerin etkili piyasaya sürüldü. Bu çalışma, klinik öncesi ısıya lipozom gelişimi için lazer tabanlı ısıtma cihazları ile ilacın verilmeye optimizasyonu için ısıtma protokolü MR kılavuzlu doğrulama önemi başarılı bir uygulama göstermektedir.

Introduction

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

Nano ölçekli sistemlerin geliştirilmiş geçirgenlik ve tutma (EPR) katı tümörler sonuçların patofizyolojisi. Bu sistemik yan etkileri en aza indirerek 1, tümör hedef dokuya bu etkinin avantajını sunar birçok ilaç uygulama sistemlerinin geliştirilmesine yol açmıştır. Lipozomal teslim teknolojileri yaygın olarak ilaç ya da görüntüleme prob 2 araştırılmıştır. Lipozomlar anlamlı konvansiyonel kemoterapi ile karşılaştırıldığında sistemik toksisite azalmış olmasına rağmen, klinik etkinliği 3,4 birkaç gelişmeler olmuştur. Çalışmalar sınırlı etkinlik taşıyıcı 4,5 ilaç salınımı eksikliği nedeniyle olduğunu göstermiştir. Bunun bir sonucu olarak, dış uyaranlara yanıt olarak kapsüllenmiş ilacı tahliye etmek üzere aktive edilir lipozomlar geliştirilmesi önemli bir ilgi söz konusudur. Hipertermi kanser hastaları 6 için nispeten güvenli bir tedavi yöntemi olarak yıllardır istihdam edilmiştir. Bu nedenle geliştirmekHarici tetikleyici olarak ısı ile termosensitif lipozomlar ment klinik çeviri için önemli bir potansiyele sahip bir mantıksal bir kombinasyon oldu. Nitekim, LTSL-dox olarak bilinen Doksorubisinin lysolipid içeren ısıya lipozom formülasyonu, şimdi klinik değerlendirme 7 ulaşmıştır.

LTSL-dox ile son klinik veriler, ısı iletimi için protokol ağır hasta sonuçlarını 8 etkileyebilen önemli bir faktör olduğunu göstermiştir. İnsanlarda, radyofrekans, mikrodalga, lazer ve ultrason dönüştürücüler tümör sitelerinde 9 lokal hipertermi uygulamak için kullanılır. Subkutan tümörlerin ısıtma gerektiren klinik öncesi çalışmalarda, ısıtma kateterler 10,11 ve su banyoları 12,13 çoğunlukla istihdam edilmektedir. Bu yazıda, tümör hacminin daha konformal ısıtma sağlayan özel olarak tasarlanmış lazer tabanlı ısıtma kurulumu kullanarak deri altı tümörleri ısıtılması için yeni bir yöntem tanıtmak. MR uyumlu ma kullanmaedilen malzemelerden, kurulum lazer ısıtma sırasında doku sıcaklık değişiklikleri gerçek zamanlı izleme sağlayan küçük bir hayvan MR kamera deliği sığacak kadar küçüktür.

MR kontrast maddesi, gadoteridol (Gd-HP-DO3A), Gd-HTLC olarak bilinen sisplatin (HTLC) 'in bir ısıya lipozom formülasyonuna sisplatin ile birlikte kapsül haline getirilmiştir, gerçek zamanlı MR ısı izleme ve değerlendirme görüntü kılavuzluğunda ile aktive ilaç salım ve ısıtma protokol doğrulama. Sonuçlarımız, MR ile izlenirken lazer tabanlı ısıtma cihazları verimli Gd-HTLC formülasyondan kapsüllenmiş maddelerin serbest aktif olduğunu göstermektedir.

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. Lipozomun Hazırlanması

  1. (Karbonil- - Lipids 1,2-Dipalmitoyl- sn -glisero-3-fosfokolin (DPPC), 1-stearoil-2-hidroksi-sn -glisero-3-fosfatidilkolin (MSPC veya S-lizo-PC) ve N çözündürülür methoxypolyethyleneglycol 2000) kloroform -1,2-distearoil, sn--glisero-3-fosfoetanolamin (mPEG 2000 -DSPE). Örneğin, HTLC 10 ml hazırlamak için, kehribar rengi bir cam şişe içine 314,4 mg DPPC, 39.4 mg MSPC ve 83,9 mg mPEG 2000 -DSPE tartın. Daha sonra, 2 ml kloroform lipitlerini çözülür ve 60 ° C su banyosu içinde 30 sn için, şişeyi ısınır.
  2. Bir dönen buharlaştıncı kullanarak kloroform çıkarın. Yüksek basınçlı vakum O / N altında ortaya çıkan lipid filmi yerleştirin.
  3. HTLC 10 ml için 1 saat süre ile 5 ml 0.1 N Tris tamponu (pH 7.4) bir lipid film hidrat. Aynı zamanda, tartılır 162,4 mg 1,2-dipalmitoyl- sn -glisero-3-fosfogliserol (DPPG), lipit ve 100 mg CDDP tozu ve hidrat wi 5 ml 0.1 1 saat süre ile% 30 etanol (pH 7.4) ihtiva eden Tris tamponu.
  4. Gd-HTLC formülasyonu için, DPPG lipid ve 10 mg CDDP tozu aynı miktarda ağırlık, daha sonra (2.5 mi Gd-HP-DO3A çözeltisi (279,3 mg / ml) +% 30 etanol ihtiva eden 2.5 ml 0.1 Tris tampon ile hidrat 1 saat süre ile pH 7.4). Hidrasyon sırasında, bunların karışımları amber viyaller içinde tutulmalı ve sabit karıştırma ile 10 dakika süre ile girdap her 70 ° C 'de bir sıcak plaka üzerinde okuyun.
  5. Lipid karışımı ve lipid madde karışımı birleştirin ve yine 1 saat hidrat. Girdap her 15-20 dk.
  6. 200 nm'lik polikarbonat filtrelerden iki yığınları ile 10 ml ekstruder birleştirin. 70 ° C 'de dolaşımlı su banyosuna ekstrüderin thermobarrel bağlayın ve sıkıştırılmış azot tankına ekstrüderi bağlayın.
  7. Hemen hidrasyon sonra ekstruder odasına karışımı aktarın. Membranlar yoluyla lipozom a'ya azot akımı (200 psi olarak ayarlanmış basıncı) açın. Liposom toplayın50 ml'lik bir tüp içinde es. Ekstrüzyon işlemi sırasında her zaman, bir sıcak su banyosu (70 ° C) bir tüp tutun. Bu işlemi 5 kez tekrarlayın.
  8. Ekstruder sökün ve 100 nm'lik polikarbonat filtrelerden iki yığınları değiştirin. Ekstruder monte edin ve 400 psi basınç ayarlayın. Lipozomları 10 kez a'ya hariç tekrarlayın Adım 5. 15 ml'lik bir tüpe son haddeleme numune toplayın.
  9. 3 dakika çözünmez CDDP çöktürmek için 1000 xg'de RT'ye lipozomlar ve santrifüj soğutun.
  10. Steril koşullar altında 15.000 moleküler ağırlık cutoff değeri (MWCO) ile diyaliz tübüne% 0.9 tuzlu maddeye karşı lipozomlar O / N Dialyze.
  11. Damıtılmış su 990 ul lipozom 10 ul sulandırmak. HTLC ve Gd-HTLC boyut dağılımının ölçülmesi için, dinamik ışık saçılması: kullanın. 10 çalışır, her 3 ölçüm yapın.
  12. Damıtılmış su 3960 ul lipozom 40 ul sulandırmak. Platin ve gadolinyumun 5-6 standart çözümler yapın0.1 ila 20 ug / ml konsantrasyon aralığında. 3 farklı dalga boylarında indüktif eşleşmiş plazma atomik emisyon spektrometresi-(ICP-AES) kullanarak platin ve gadolinyum konsantrasyonlarını ölçün. Ortalama sonuç için her dalga boyunda 3 ölçüm yapın.
  13. Bir diferansiyel tarama kalorimetresi (DSC) kullanarak HTLC lipozom formülasyonunun sıvıya kristalimsi faz geçiş sıcaklığı (Tm) ile jel belirler. Yük 5-10 DSC tavaya HTLC mg ve bir referans olarak boş bir tava kullanın. 60 ° C, 0 ° C sıcaklığın kadar rampa 5 ° C / dk'lık bir tarama hızı kullanarak.
  14. 4 ° C'de ışık pozlama ve mağaza önlemek için alüminyum folyo ile sarın lipozomlar.

Lipozomlardan vitro salım 2.

  1. Spin sütunları hazırlayın.
    1. 3-4 saat boyunca oda sıcaklığında 400 ml% 0.9 tuzlu su içinde 50 g jel filtrasyon boncuk inkübe edin. % 0.9 tuzlu su ile ıslatılmış bir cam yünü parçasını, Rulo ve 1 ml şırınga ucu içine yerleştirin. Yaklaşık 0.05-0.1 ml şırınga doldurmak için cam yünü basın. Kademeli olarak bir şırınga içine yaklaşık 1 ml jel süzme ortamını eklemek için bir cam pipet kullanın.
    2. 3 dakika boyunca 1000 x g'de 15 ml'lik bir tüp ve santrifüj içine şırınga yerleştirin. Spin kolon çıkarın ve 15 ml tüp içine yerleştirin.
  2. Örnek 400 8-1 dramlık cam şişelere HTLC ya Gd-HTLC ul ve 37 ° C ya da 42 ° C 'de bir sıcaklığı kontrol edilen su banyosu içinde inkübe edilir. Her zaman noktasında bir vial (örneğin, 5, 15, 30 ve 60 dakika) ile çıkarın ve hemen buz üzerine yerleştirin.
  3. Daha sonra inkübasyon önce (kontrol) ya da HTLC Gd-HTLC 100 ul veya sıkma sütuna su banyosu içinde inkübe edildikten sonra, hazırlanan spin kolon içine% 0.9 tuzlu su, 100 ul ekle. 3 dakika boyunca 1000 x g'de santrifüjleyin. Tüpten şırınga çıkarın ve ICP-AES analizi için tüp içinde çözüm sulandırmak.

Servikal Subkutan Xenograftlarında 3. implantasyonuTümör

  1. Tüm hayvan çalışmaları Üniversitesi Sağlık Ağı Hayvan Bakım Komitesi (UHN) tarafından onaylanan hayvan kullanım protokollerine göre yapılmıştır.
  2. Bir Biyogüvenlik Cabinet (BSC) tüm hayvan çalışmaları gerçekleştirin. Herhangi bir ameliyattan önce tüm cerrahi aletler otoklavlayın. Her ameliyat sonrası,% 70 etanol ile cerrahi aletleri silin ve tekrar sıcak bir boncuk sterilizatör kullanılarak sterilize edin.
  3. Ötenazi için, daha sonra servikal dislokasyon yerine, yalıtılmış bir CO2 bölmesinde hayvan.
  4. % 100 oksijen kullanılarak genel anestezi için, indüksiyon% 5 isofluorane ve bakım için% 2 kullanın. Anestezi derinliğini sağlamak için, hayvan yanıtını gözlemlemek için pati palmar yüzeyine forseps ile basınç uygulayın. Anestezi altında iken kuruluğunu önlemek için göz yağlayıcı.
  5. Ameliyat geçirmiş bir hayvan için, diğer hayvanların şirket olmadan temiz bir kafeste hayvan yerleştirin. Yeterli bilinç sağlanıncaya kadar izleyin.
  6. Kültüralfa-minimum temel ortam,% 10 fetal sığır serumu (FBS) ve antibiyotikler ile desteklenmiş (α-MEM) ME-180 hücreleri.
  7. Hücreler hasat ve aşılamadan önce eksiksiz bir medya hücreleri tutun. Hemasitometre kullanarak hücreleri sayın.
  8. Bir kas içi (im) ME-180 (insan servikal kanser hücreleri) tümörü ayı her donör fare aşılamak.
    Not: im yerinde Büyüme iyi vaskülarize tümörlerin gelişmesini sağlamak amacıyla seçilmiştir. Satın alma dişi SCID fareleri (6-8 haftalık yaş, yaklaşık 20 g), bir ev ıslah tesisinden.
    1. Bir kadın SCID fare uyutmak ve 27 G iğne kullanılarak arka bacak gastroknemius kas içine 1 x 10 6 ME-180 hücreleri enjekte edilir.
    2. Tümörler uzun boyutu 9-12 mm ulaşana kadar bir kumpas kullanılarak tümör boyutunu ölçün. Tümör 12 mm aştı çalışmayı sonlandırın veya tümör kütlesi normal davranıştır, ambulasyon, gıda ve su alımı tavizler eğer.
  9. Alıcı farelere donör farelerden implant tümör parçaları.
    1. % 5 isofluorane kullanarak donör fare anestezisi. Anestezi altında servikal dislokasyon kullanarak fare Euthanize. Donör fare donör tümörü çıkarın. 2-3 mm 3 küp parçaları haline tümörü kesin.
    2. % 5 isofluorane kullanan bir alıcı fare anestezisi. Ml meloksikam subkutan ameliyattan önce / 0.5 mg 100 ul enjekte edilir. Traş edilmiş derisine iyodin cerrahi ardından fırça çözeltisi,% 70 etanol ve son olarak da iyot çözeltisi uygulanır. Alıcı farenin sol arka ekstremite Tıraş. Cilt seviyesinde bir kesi yapmak. Kesiden bir donör tümör parçası subkutan yerleştirin. 1-2 yara klibi (ler) ile kesi kapatın.
    3. Implantasyon sonrası klipleri 3-5 gün çıkartın. Deri altından tümör lazer bazlı ısıtma düzeneği kullanılarak için gereklidir.
    4. Tümörler, ısıtma tedavisi öncesi 2-3 hafta boyunca büyümeye izin verin.

4. Tasarım, Assemİn Vivo Isıtma için konformal Lazer Teslimat Aydınlatıcı ve bly ve Kalibrasyon

  1. Bir optik fiber kullanarak bir konformal aydınlatıcı bağlanmış bir 763 nm diyot lazer kullanarak doku ısıtma elde edin.
    1. Aydınlatıcı ksenogref tümörün üniforma yüzeysel lazer aydınlatma sağlar. Ortada, bir bölme ile (çapı 16 mm) ve 2 küçük odaları iki tarafında (uzunluğu 16 mm ve 5 mm odası küreler entegre üç bitişik ışık ihtiva eden yüksek ölçüde yansıtıcı malzeme, bir 30 x 20 x 17 mm blok oluşmaktadır çapında) (Şekil 1).
    2. Amacıyla ışık için diğer içine bir bölme geçmesine, iki küçük 5 mm çaplı delikler küçük dış odalar ve daha büyük, orta bölmesi arasında kesilmiştir. Işık 600 mikron çaplı delikten odasına geçirilir lazer bağlı bir 400 mikron kesik uçlu fiber kullanılarak dış odalarına lazerden teslim edilir.
    3. Nedeniyle ışık int doğası gereğiodacık duvarları ile eraction, küçük odaları birine iletilen ışık daha sonra mekansal homojenize olan daha da mekansal homojenize olduğu büyük bölmeye iç limanlarından geçer. Işık daha sonra orta odasının 10 mm çapında bağlantı noktasını çıkar.
  2. Bir NIST kullanarak lazer güç ayarına göre aydınlatıcı ışık teslimatı kalibre teslim gücünü ölçmek için küre entegre 50 mm kalibre.
    1. Tümörün basitleştirilmiş bir geometri dayanan Monte Carlo simülasyonları kullanarak tümörün ışık dağılımı hesaplayın. Jacques ve ark., 14 çok katmanlı dokularda hafif taşıma Monte Carlo modelleme standart kodu ticari bir hesaplama yazılım paketi ve baz ile yazılmış özel bir algoritma Monte Carlo kod üretilir.
    2. O bir yarı küre deri yüzeyi ve 7 mm ortalama tümör boyutu ile eşleşen bir çapa sahip düz bir hat üzerinde yer alan cilt olarak tümör modeli5 mm ight. Rastgele kürenin merkezinde maruz yarımkürede ve doğrudan genelinde fotonları başlatarak yüzeyin Model homojen aydınlatma.
    3. Emilimi de dahil olmak üzere optik özelliklerini, kullanın = 0.025 mm -1, saçılma u, μ s 10 mm -1, anizotropi faktörü, g = 0.9 ve refraktif indeksi, n = 1.4 =. Hesaplamada bir milyon fotonlar kullanın.
    4. İlk kalibrasyon sonra başka değişiklik ile herhangi in vivo ısıtma deneyleri önce bu ölçümleri gerçekleştirin.

Özel tasarımlı Lazer Odası Kur kullanarak Tümör 5. Konform Isıtma

  1. Lazer cihazı ve aydınlatıcı diğer ucunu bir lazer fiber bir ucunu.
  2. % 5 isofluorane kullanarak hayvan anestezisi. Farenin lateral kuyruk damar içine 27 G enjeksiyon kateter yerleştirin. Tümörün merkezine 22 G kateter yerleştirin. Bir fiber optik sıcaklık pr yerleştiriniçi boş kateter içine obe sıcaklık değişimini izlemek için.
  3. Aydınlatıcı (Şekil 2) ile tümörün tamamını örtün. İlk Lazer açın ve sıcaklık yükselmeye bekleyin W. 0.8-1 gücü ayarlayın. El ile 0,1-0,8 W arası lazer gücünü ayarlayarak 42 ° C 'de tümör sıcaklığını korumak

MR Termometreler sayesinde değerlendirildiğinde 6. Sıcaklık Dağılımı (MRT)

  1. Fiber optik sıcaklık sensörü ölçümleri ile birlikte 7 Tesla klinik öncesi MR görüntüleme sistemi 15 proton rezonans frekansı shift (PRF-shift) MRT aracılığıyla lazer tabanlı ısıtma kurulumu kullanarak ısıtılan tümörün sıcaklık dağılımını ölçün.
  2. 2B-FLASH darbe dizisi kullanarak 10 sn aralıklarla (eko zamanı 4.5 ms; tekrarlama süresi 156,25 msn) de termometre görüntü elde ile 312 x 312 mm düzlem çözünürlük ve fiber optik düzeyinde tek bir dilim 2 mm kesit kalınlığı Sıcaklık proolacak.

Ajan Release 7. MR İzleme

  1. T 1 -ağırlıklı görüntüleme öncesi ve Gd-HTLC uygulanmasından sonra 20 dakika gerçekleştirin.
  2. Implantasyon için Bölüm 3, yukarıda tarif edilen yöntem kullanılarak, bir dişi SCID fare İmplant iki tümör, arka bacak her birinde bir. 66,3 mg / kg Gd-HP-DO3A ve 1,4 mg / kg CDDP bir dozda Gd-HTLC bir enjeksiyondan önce 42 ° C'de 5 dakika boyunca, sol arka uzuv tümör önceden ısıtmak, daha sonra ek bir 20 tümör ısı dk enjeksiyon sonrası. Isıtma işlemi sırasında enjeksiyon gerçekleştirin. Bir ısıtılmamış kontrol olarak sağ arka bacak üzerinde tümör kullanın.
  3. Dinamik MR görüntüleri edinin (36 x 20 mm açılı alan görünümü, 200 x 200 mm düzlem çözünürlüğü, 2 mm kesit kalınlığı MR dizisi protokolü) tüm 20 dakika boyunca 12 sn aralıklarla Gd-HP-DO3A salınımını izlemek için Gd-HTLC sonrası yönetim, enjeksiyondan önce 30 saniye başında.
  4. (Sıcak ve soğuk) tümörü ve kas hacimlerini kontur.Her konturlu hacmi içindeki tüm voksellerin ortalama MR sinyali hesaplayın.

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

HTLC lipozomlar, lipid film formasyonu, hidrasyon, ekstrüzyon ve diyaliz gibi ortak yöntemleri kullanılarak üretilmektedir. CDDP siyah mevduat oluşumu yoluyla devre dışı olacak gibi CDDP içeren adımlar sırasında, dikkat, herhangi bir alüminyum malzeme CDDP maruz kalmaması için dikkat edilmelidir. HTLC bir örneği Şekil 3'te gösterilmiştir. HTLC fiziko-kimyasal özellikleri son zamanlarda Controlled Release 16 Dergisi'nde yayınlanan bir makalede özetlenmiştir. Gd-HTLC formülasyonun gadolinyum ve platin konsantrasyonları 1.87 ± 0.28 mg / ml, 0.10 ± 0.02 mg / ml idi.

Lazer tabanlı ısıtma kurulum aydınlatıcı 10 mm çapında çıkış limanında homojen ışık dağılımı (±% 15) temin üç küçük, bağlı odaları kullanır. Lazerin güç ayarına bağlı olarak, güç önlem olarak, 1.7 W / cm2 0,5 aralığında teslim edilird kalibre entegre küre kullanarak. Sonuçlar tümör enine kesit olarak, Şekil 4 de gösterilmiştir. 1 W toplam güç varsayılarak, tümör içinde herhangi bir noktada en fazla akışkanlık oranı 70 mW / cm2'dir. Lazer gücü sadece tümör yüzeyinin altında zirve akıcılığa göre cilt seviyesinde 2 faktörüyle azalır.

PRF-shift MRT (Şekil 5) tarafından doğrulandığı gibi lazer bazlı ısıtma kurulumu kullanarak ısıtma, nispeten homojen bir sıcaklık dağılımı haritası oluşturur. PRF-shift MRT nokta kaynak (yani, fiber optik sıcaklık sensörü) tarafından ısıtılarak önce satın mutlak başlangıç ​​ölçümünden nispi sıcaklık değişimi izler.

MR sinyal analizi (Şekil 6C) ilgili ısıtıldı tümör sonuna kadar korunur Gd-HTLC, verilmesinden sonra ısıtılmamış tümör ve kas karşılaştırıldığında en yüksek görece sinyal artışı gösterirIsıtma dönemi.

figür 1
Aydınlatıcı 1. Tasarım Şekil. Aydınlatıcı (A) Ölçüler. (B) iç odaları boyutları. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 2,
Şekil bir sıcaklık izleme cihazı ile birlikte lazer tabanlı ısıtma kurulum 2. İllüstrasyon. Bir lazer fiber (mavi çizgi) aydınlatıcı ışık verir. Bir fiber optik sıcaklık probu (sarı hat) sıcaklık değişimini izlemek için bir 22 G kateter ile tümörün merkezine yerleştirilmiştir. Gerçek zamanlı öfkeçalıçtırdıgınızda okumalar bilgisayar ekranında gösterilir. Controlled Release 2014, 178 Dergisi, 69-78. 16 Modifiye bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 3,
HTLC formülasyon (ölçeğine göre olmayan) Şekil 3. şematik çizimi. Lipid bileşimleri, HTLC lipozomların CDDP konsantrasyon ve boyutu tasvir edilmiştir. Controlled Release 2014, 178 Dergisi, 69-78. 16 Modifiye bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 4,
Şekil 4. Modelinküçük entegre küre kullanarak tümör ışık teslimat g. (A) Normal yatan dokuya üzerinde yükseltilmiş tümör gösteren modelin şematik. Kırmızı oklar kapsamı ve hesaplamada ilk fotonların yönünü temsil etmektedir. Aydınlatma kaldırdı tümörün tam yüzey alanı kaplamaktadır. (B) tümör ışık akıcılık dağılımını gösteren hesaplama sonuçları. (C) derinlik karşı ışık akıcılığa kesit arsa, beyaz (B) 'de gösterilen kesikli çizgi boyunca. Cilt derinlikte tümör Fluence hızı maksimum fluens oranının% 50 olduğunu. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 5,
Şekil 5. Sıcaklık dağıtım MR termometre ile değerlendirdi. &# 160;. Lazer tabanlı ısıtma kurulumu kullanarak C 42 ° Sol tümör ısıtma oluşturulan iki taraflı implante tümörlerin anatomik yerini gösteren (A) T 2 -ağırlıklı görüntü (B) Sıcaklık dağılım haritası, sağ tümör ise Isıtılmamış kalmıştır. Veriler 69-78, Controlled Release 2014, 178 Journal of yeniden analiz edildi. 16 Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 6,
Isı aktivasyonu üzerine Gd-HTLC lipozomlardan gadoteridol bülteninin Şekil 6. MR görüntüleme. T 1 arka bacaklarda her birinde biri ile iki deri altı ME-180 tümör taşıyan bir fare (aynı pencere düzey uygulanmış) MR görüntüleri -ağırlıklı ( A) Gd-HTLC enjeksiyon öncesi ve(Tüm ısıtma döneminden sonra, yani) (B) Gd-HTLC 20 dk enjeksiyon sonrası. (C) Bağıl MR sinyali dinamik MR gösterilen fare edinimi (A) ve ilk kez noktasına (normalize değiştirir B). Veriler ortalama ± SD temsil etmektedir. Veriler 69-78, Controlled Release 2014, 178 Journal of yeniden analiz edildi. 16 Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

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

Lipozomlar öncelikle çift katlı lipid 2 içinde kendi iç sulu hacmi hidrofil ilaçların ve hidrofobik ilaçlar taşıyan ilaç dağıtım araçları olarak 1960'larda geliştirilmiştir. Radyoaktif ile etiketlenmiş ve görüntüleme kontrast ajanları 17 ile yüklendiğinde terapötik uygulamalarda kullanmak için Ek olarak lipozomlar, teşhis uygulamaları için incelenmiştir. Son yıllarda, theranostics ve tedavi teşhis çiftleri görüntü kılavuzluğunda hasta tabakalaşma ve ilaç dağıtım 17,18 için fırsatlar sunmak için takip edilmiştir. Bu çalışma MR eşliğinde özel tasarlanmış lazer tabanlı ısıtma kurulumu kullanarak termosensitif lipozomlardan tetiklenen ilaç salımını değerlendirmek için görüntü kılavuzluğunda ilaç dağıtım kavramı üzerine inşa edilmiştir.

Yukarıda belirtildiği gibi, su banyosu ya da ısıtma kateterler genel olarak deri altı tümörleri ısıtmak için kullanılmaktadır. Su banyosu yöntemi sıcak w bütün ekstremitenin daldırma gerektirirater, ek olarak bacak boyunca, spesifik olmayan bir ilaç bırakılmasıyla sonuçlanır, tümör sahasında bulunan serbest bırakın. Bir ısıtma kateterin kullanılması tümörün merkezinde 18 G kateter yerleştirilmesi gerekir, ve termal sabit duruma 11 ulaşmak için zaman (15 dakika) nispeten uzun bir süre boyunca ısıtma gerektiren gösterilmiştir.

Bu çalışmada, yeni tasarlanan lazer bazlı ısıtma kurulum sıcaklık dağılımı haritası (Şekil 5) MR-tabanlı değerlendirme ile gösterildiği gibi tümör hacmine ısı teslim bir konformal bir yol sağlar. Şekil 5'te ısıtmasız sağ arka bacak ve sağ bacak tümör PRF-shift haritası heterojenliği, duyarlılık eserler ve hafif fizyolojik veya ısıtma kaynaklı hareketlerin çevresinde düşük sinyal-gürültü bir arada yansıtan hangi uzlaşmanın doğrudan olabilir Isıtma ve bazal görüntü kaydı değil, aynı zamanda etrafında oluşturulan alanlarda küçük farklılıklar tanıtmakOfset manyetik duyarlılık bölgeleri. Buna ek olarak, termal kararlı durum ısıtma başlatılması 1-2 dakika içinde elde edilebilir olduğu bulunmuştur. Ayrıca, nokta-bazlı fiber optik sıcaklık sensörü 42 ° C sıcaklık korunarak ve sıcaklık dalgalanmaları en aza indirmek için lazer gücünün gerçek zaman ayarlı izin vermektedir. Bununla birlikte, tümör içerisinde oldukça merkezi bir konumda fiber optik sıcaklık sensörü yerleştirmek önemlidir. MR sensörü için kesi noktasını doğrulamak için kullanılabilir. Isıtma sırasında, lazer gücü dikkatli bir şekilde 0.8 W'lık bir ilk güç ile 42 ° C 'de muhafaza edecek şekilde ayarlanır sıcaklık olmalıdır

Isıtma protokol ilaç CDDP'ye için bir vekil olarak Gd-HP-DO3A bülteninin gerçek zamanlı izleme ile optimize edilmiştir. Isıtıldı HTLC grubu önemli bir terapötik Advan ile sonuçlanan geliştirilmiş etkinliği çevrilen HTLC lipozomlardan kapsüllenmiş maddelerin etkili salma,Diğer tedavi ve kontrol grupları üzerinde 16 tage.

Isıtma cihazının aydınlatıcı büyük çapı 5-7 mm tümörleri ısıtmak için tasarlanmıştır. Aydınlatıcı tasarımı büyük tümörler ve çoklu fiber optik sıcaklık sensörleri geçerli tek nokta bazlı ölçüm karşılaştırıldığında sıcaklığını izlemek için tümör hacmi boyunca takılı olabilir ısıtmak için modifiye edilebilir. Taşınabilir cihaz MR-uyumlu malzemelerden yapılmış çünkü ek olarak, 3 boyutlu MR termometre, tüm tümör hacmi boyunca sıcaklık dağılımını değerlendirmek için yapılabilir.

Sonuç olarak, lazer tabanlı ısıtma cihazları termosensitif lipozom formülasyonları klinik öncesi gelişimi için değerli bir araç sağlar. Böyle Bu çalışmada kullanılan biri olarak görüntü kılavuzluğunda ilaç verme yaklaşımları, gerçek tim de dahil olmak üzere klinik çeviri ve kişiselleştirilmiş tıp uygulaması için önemli bir potansiyele sahiptirTerapötik tedavinin e izlenmesi.

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).
Manyetik Rezonans Görüntü Rehberlik ile Termosensitif Lipozomlu gelen Sisplatinin Tetikleme Release için özel tasarlanmış Lazer-bazlı ısıtma Aparatı
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