Waiting
Login processing...

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

Bioengineering

Cel Labeling en Targeting met superparamagnetische ijzeroxide Nanodeeltjes

Published: October 19, 2015 doi: 10.3791/53099

Abstract

Gerichte afgifte van cellen en therapeutische middelen zouden uiteenlopende biomedische toepassingen profiteren door concentreren van het therapeutische effect op de doelplaats met minimale nadelige effecten op off-target sites. Magnetische cel targeting is een efficiënte, veilige en ongecompliceerde levering techniek. Superparamagnetische ijzeroxide nanodeeltjes (SPION) zijn biologisch afbreekbaar, biologisch verenigbaar en kunnen endocytose in cellen om te reageren op magneetvelden maken. De synthese omvat het maken van magnetiet (Fe 3 O 4) nanodeeltjes gevolgd door snelle emulgering een poly (melkzuur-co-glycolzuur) (PLGA) coating. Het PLGA-magnetiet SPIONs ongeveer 120 nm in diameter inclusief de ongeveer 10 nm diameter magnetiet kern. Wanneer geplaatst in kweekmedium, worden SPIONs natuurlijk endocytose door cellen en opgeslagen als kleine clusters binnen cytoplasmatische endosomen. Deze deeltjes geven voldoende magnetische massa cellenom te richten op magneetvelden. Talrijke celsortering en targeting toepassingen worden ingeschakeld waardoor verschillende celtypen reageren op magnetische velden. SPIONs hebben een verscheidenheid van andere biomedische industrie, waaronder het gebruik als medische beeldvorming contrastmiddel, gericht geneesmiddel of gentherapie, diagnostische testen, en het genereren van lokale hyperthermie voor tumortherapie of weefsel solderen.

Protocol

1. Synthese van magnetiet Gel

  1. Was alle glaswerk met geconcentreerd chloorwaterstofzuur gevolgd door gedeïoniseerd water, gevolgd door ethylalcohol. Laten drogen O / N bij voorkeur in een droogoven.
    LET OP! zoutzuur is schadelijk - Draag persoonlijke beschermingsmiddelen en werken in een zuurkast; ethyl alcohol is schadelijk - Draag persoonlijke beschermingsmiddelen.
  2. Gebruik een Dreschelfles naar de-gas 500 ml gedemineraliseerd H 2 O door voorzichtig borrelen N 2 gas voor 30 minuten.
  3. Set-up van de magnetiet synthese apparaat binnen een chemische dampkap.
    1. Plaats een 500 ml drie-hals rondbodemkolf in een isomantle verwarming en zet het centrum nek met behulp van een klem en stand.
    2. Plaats een rubber septum in een zijde van de hals rondbodem kolf en een terugvloeikoeler met een rubber septum in de resterende zijde hals. Continu draaien koud water door de koeler.
    3. Punctie the rondbodemkolf rubberen septum met een naald verbonden met een N2 gasleiding en doorboren de refluxkoeler rubberen septum met een naald verbonden met een gasleiding loopt een bubbler (dwz kolf met water) om gasuitstroom visualiseren.
    4. Installeer een mes peddel naar het centrum van de hals van de rondbodemkolf's via een peddel adapter. Bevestig as het blad peddel om een ​​overhead roerder gemonteerd op een stand.
  4. Spoel de rondbodemkolf met N2 gas en laat N2 gas stroomt met een lage maar detecteerbare snelheid.
  5. Verwijder de koeler uit de rondbodemkolf en voeg 1,000 g ijzer (III) chloride, 0,6125 g ijzer (II) chloride-tetrahydraat en 50 ml ontgaste H 2 O.
    LET OP! ijzer (III) chloride en ijzer (II) chloride tetrahydraat schadelijk zijn - Draag persoonlijke beschermingsmiddelen.
  6. Plaats de refluxkoeler en roer bij 1000 rpm onder verwarming tot 50° C. Roeren onder deze omstandigheden produceert 10 nm diameter magnetiet nanodeeltjes.
  7. Eenmaal op 50 ° C, voeg 10 ml 28% ammoniumhydroxide oplossing te injecteren door het rubber septum in de rondbodemkolf terwijl roeren.
    LET OP! ammoniumhydroxide is schadelijk - Draag persoonlijke beschermingsmiddelen.
    Opmerking: De ammoniumhydroxideoplossing wordt gebruikt om magnetiet precipiteren en dient de oplossing zwart.
  8. Verwijder de rubber septum en N 2 gasleiding van de rondbodem kolf en verhit tot 90 ° C te koken van de ammoniakgas terwijl roeren.
    Opmerking: Het is facultatief om de stroom van N2 in de rondbodem kolf te handhaven door te prikken terugvloeikoeler rubberen septum echter oxidatie van magnetiet tot maghemiet verwaarloosbaar tijdens deze stap.
  9. Eenmaal op 90 ° C, voeg 1 ml oliezuur de rondbodemkolf terwijl roeren. De oliezuur wordt gebruikt voor het coaten van de magnetiet nanoparticles om magnetiet gel te vormen.
    LET OP! oliezuur is schadelijk - Draag persoonlijke beschermingsmiddelen.
  10. Vervang het rubber septum en N 2 gasleiding op de rondbodemkolf en verwijder de refluxkoeler.
  11. Schakel vuur en roer bij 500 rpm gedurende 2 uur.
  12. Verwijder de rondbodemkolf van isomantle verwarming en giet de resterende vloeistof tijdens het gebruik van een sterke magneet gehouden tegen de bodem van de kolf met het magnetiet gel behoudt.
    LET OP! omgaan met de sterke magneet met uiterste zorg om schade of letsel te voorkomen.
  13. Sta magnetiet gel aan de lucht drogen O / N (optioneel).

2. Zuivering van magnetiet Gel

  1. Voeg 40 ml hexaan in de rondbodemkolf om het magnetiet gel oplossen
    LET OP! hexaan is schadelijk - Draag persoonlijke beschermingsmiddelen en werken in een zuurkast.
  2. Gebruik een scheidtrechter met 40 ml ontgaste H 2 O om achtergebleven H 2 O fro verwijderenben het magnetiet oplossing.
    1. Giet langzaam de magnetiet oplossing op de H 2 O in de scheitrechter en zachtjes wervelen de twee-fase vloeistof voor 5 minuten.
    2. Weglopen en de onderste waterige fractie te verwijderen.
    3. Voeg langzaam 40 ml ontgaste H2O de scheitrechter zodat deze afwikkelt onder magnetiet oplossing en voorzichtig wervelen en afvoer als voorheen.
    4. Herhaal dit te wassen voor een derde keer.
  3. Breng magnetiet oplossing voor een Erlenmeyer kolf, voeg enkele spatels waarde watervrij natriumsulfaat en zwenk om resterende achtergebleven H 2 O van het magnetiet oplossing te verwijderen.
  4. Filter de magnetiet oplossing door middel van 1 um filter papier in een trechter naar de natriumsulfaat en resterende H 2 O. verwijderen
    OPMERKING: Vacuüm hulp wordt aanbevolen.
  5. Breng de oplossing magnetiet een 50 ml kolf verdampen en gebruik een roterende verdamper verdampt om het hexaan2 uur met de volgende voorwaarden: matige rotatiesnelheid, vacuüm toegepast, verdampende kolf in een 50 ° C waterbad en 24 ° C water circuleert door de condensor.
    NB: Optioneel, bewaar de magnetiet gel voorafgaand aan het bekleden met PLGA.

3. Coating magnetiet nanodeeltjes met PLGA Shell

  1. Los 3,60 g PLGA (75/25 mengsel) in 240 ml ethylacetaat om 1,5% (m / v) oplossing te creëren. LET OP: ethylacetaat is schadelijk - Draag persoonlijke beschermingsmiddelen en werken in een zuurkast.
  2. Los 25,00 g Pluronic F-127 in 500 ml ontgaste H 2 O met een magneetroerder tot een 5,0% (m / v) oplossing te creëren.
    OPMERKING: Pluronic F-127 is een niet-ionisch amfifiel blokcopolymeer dat fungeert als een biocompatibele surfactant. Het helpt om de olie-in-water emulsie te stabiliseren in stap 3.3.2.
  3. Met behulp van een microspatula, het verzamelen van de magnetiet gel in zes 0,040 g porties binnen gewogen glazen flesjes. PerfORM de volgende coating en wassen voor elke portie.
    LET OP: De hoeveelheden die nodig zijn om een ​​efficiënte afhandeling en magnetische decanteren, die de zuiverheid en de opbrengst te maximaliseren, terwijl het minimaliseren degradatie voorafgaand aan vriesdrogen in stap 4 te waarborgen.
    1. Voeg een hoeveelheid van 0,040 g magnetiet gel en 40 ml van de PLGA oplossing een kunststof beker en ultrasone trillingen in een ultrasoon reiniger voor 10 minuten.
    2. Voeg 80 ml van de oplossing van het Pluronic plastic beker en onmiddellijk emulgeren met een laboratorium mixer op de hoogste stand gedurende 7 minuten om de PLGA-coating op de magnetiet nanodeeltjes als een olie-in-water emulsie.
    3. Onmiddellijk verdun de SPION oplossing in 1 L gedeïoniseerd H2O en ultrasone trillingen gedurende 1 uur in een zuurkast met het ethylacetaat verdampt.
    4. Plaats een sterke magneet naast de SPION oplossing en roer voorzichtig tot bruinachtig SPIONs halen bij de magneet.
      NB: Het kan nodig zijn om met tussenpozen roer voor meerdere urens voordat de oplossing wordt witachtig aangeeft dat de meeste SPIONs zijn verzameld.
    5. Schenk de waterige oplossing onder de SPIONs behouden in het bekerglas met de magneet.
    6. Was de SPIONs drie keer als volgt.
      1. Hang de SPIONs in 1 L gedemineraliseerd H 2 O.
      2. Ultrasone trillingen SPION de oplossing 20 min.
      3. Plaats een sterke magneet naast de SPION oplossing en roer voorzichtig tot bruinachtig SPIONs halen bij de magneet. Het kan nodig zijn om intermitterend roeren gedurende enkele uren voordat de oplossing helder wordt wat aangeeft dat de meeste SPIONs zijn verzameld.
      4. Schenk de waterige oplossing onder de SPIONs behouden in het bekerglas met de magneet.
  4. Verzamel de SPIONs bereid uit elk van de zes magnetiet gel aliquots in één gewogen glazen flesje als een waterige suspensie. Eventueel decanteren overtollig water magnetisch als dat nodig is.

4. Freeze-drying van SPIONs

  1. Bevriezen van de SPION oplossing.
  2. Vriesdrogen de SPION oplossing O / N in een vriesdroger.
  3. Weeg de gevriesdroogde SPIONs. Gevriesdroogde SPIONs kunnen worden opgeslagen bij -20 ° C tot gebruik voor mobiele labeling.
    OPMERKING: Opslag bij -20 ° C reduceert afbraakkinetiek en verhoogt de houdbaarheid.

5. Etikettering van cellen met SPIONs

  1. Suspendeer een hoeveelheid SPIONs in fosfaat gebufferde zoutoplossing (PBS) in een concentratie van 40 mg / ml en ultrasone trillingen gedurende 30 minuten.
  2. Voeg de SPION oplossing een vrijwel confluente fles cellen bij een concentratie van 5 ul / ml celkweekmedium. Zorgen voor een gelijkmatige verdeling door zachtjes schommelen van de kolf.
  3. Incubeer de cellen gedurende 16 uur bij 37 ° C.
  4. Zuig voorzichtig kweekmedium en was de cellen tweemaal met PBS.
  5. Verzamel magnetisch gelabelde cellen en gebruikt voor experimenten.
  6. Ongebruikte SPION oplossing kan worden bewaard bij 4 ° C en mag onsed binnen een paar maanden. Ultrasone trillingen gedurende 30 minuten voor elk gebruik.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Magnetiet nanodeeltjes zijn ongeveer 10 nm in diameter als gevolg van roeren van een waterige oplossing van ijzer (III) chloride en ijzer (II) chloride-tetrahydraat bij 50 ° C en 1000 rpm (figuur 1). Deze resultaten tonen succesvolle synthese van magnetiet nanodeeltjes. Het is belangrijk om de grootte en vorm van magnetiet nanodeeltjes uit een klein monster van de partij bij een poging van de synthese voor het eerst controleren. Transmissie elektronen microscopie (TEM) is de voorkeursmethode voor het visualiseren van deze deeltjes. De batch moet worden weggegooid en de synthese opnieuw moet worden geprobeerd wanneer de magnetiet nanodeeltjes niet van ongeveer 10 nm in diameter en sferische zoals weergegeven in figuur 1.

Bekleden van het magnetiet nanodeeltjes PLGA met behulp van een high-speed emulgator resulteert in PLGA-magnetiet SPIONs met een diameter van 120 nm (figuur 2). Deze resultaten tonen aan succesvolsynthese van PLGA-magnetiet SPIONs. Het is belangrijk om de grootte en vorm van PLGA-magnetiet SPIONs uit een klein monster van de partij bij een poging van de synthese voor het eerst controleren. Scanning elektronenmicroscopie (SEM) is de voorkeursmethode voor het visualiseren van deze deeltjes. De batch moet worden weggegooid en de synthese opnieuw moet worden geprobeerd wanneer de PLGA-magnetiet SPIONs niet van ongeveer 120 nm in diameter en sferische zoals weergegeven in figuur 2. Hoewel grotere of kleinere deeltjes gewenst voor bepaalde toepassingen kan de samenstelling onbekend zijn en dus cel etikettering, magnetische gevoeligheid en cytotoxiciteit zal onvoorspelbaar zijn.

Incubatie van bloed uitgroei endotheelcellen met SPIONs 16 uur resulteert in endocytose van de nanodeeltjes (figuur 3). Deze resultaten demonstreren succesvolle labeling van cellen met SPIONs. Het is belangrijk om de aanwezigheid van SPIONs gaat binnen cellen vaneen klein monster van de partij bij een poging het etiket voor de eerste keer. Transmissie elektronenmicroscopie is de voorkeursmethode voor het visualiseren deze SPION-gelabelde cellen. De cellen worden verwijderd en het etiket moet opnieuw worden geprobeerd wanneer de PLGA-mangetite SPIONs niet weergegeven zoals door zwarte deeltjes geclusterd binnen cytoplasmatische endosomen zie figuur 3. Verder kunnen lagere concentraties SPIONs niet magnetische cell enable targeting en hogere concentraties van SPIONs mogelijk cytotoxisch zijn. Eventueel kan de concentratie van SPIONs gebruikt labelen cellen worden aangepast.

De hoeveelheid ijzer in de cellen geladen voldoende magnetische vangst van levensvatbare cellen bereiken ferromagnetische implanteerbare medische hulpmiddelen (figuur 4). Deze resultaten tonen succesvolle-SPION gemedieerde magnetische cel doelgerichtheid. Als een sterkere celgericht effect wordt gewenst, de geprefereerde strategie is increase de sterkte of gradiënt van de gegenereerde of toegepaste magnetische veld 8,30. Het verhogen van de concentratie van SPIONs gebruikt om cellen label mag alleen worden beproefd als laatste in verband met cytotoxiciteit zorgen. Als verbeterde levensvatbaarheid van de cellen gewenst is, dient de concentratie van SPIONs vroeger label cellen worden verlaagd.

Figuur 1
Figuur 1. TEM beeld van magnetiet nanodeeltjes. Magnetiet nanodeeltjes zijn ongeveer 10 nm diameter zoals gezien door transmissie-elektronenmicroscopie (TEM). Deeltjes bolvormig en uniform van grootte. Schaal bar = 100 nm. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2 /> Figuur 2. SEM beeld van PLGA-magnetiet SPIONs. PLGA-gecoate magnetiet SPIONs ongeveer 120 nm in diameter zoals gezien door scanning elektronenmicroscopie (SEM). Deeltjes bolvormig en uniform van grootte. Schaal bar = 500 pm. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 3
Figuur 3. TEM beeld van een magnetisch gemerkte endotheelcellen. Een magnetisch gemerkte bloed uitgroei endotheelcel gevisualiseerd door transmissie- elektronenmicroscopie (TEM). De SPIONs zijn natuurlijk endocytose door de cellen en bewaard in kleine clusters binnen cytoplasmatische endosomen. Links schaal bar = 2 micrometer en rechts schaal bar = 0,5 micrometer. Re-print met toestemming van 24./files/ftp_upload/53099/53099fig3large.jpg "target =" _ blank "> Klik hier om een ​​grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 4
Figuur 4. Fluorescentiemicroscopisch beeld van magnetische cel vangen. Worden Magnetisch gemerkte endotheelcellen aangetrokken tot een ferromagnetische vasculaire stent (rechts) op een aanzienlijk hogere snelheid dan een niet-magnetisch stent (links). Schaalbalken = 100 urn. Re-print met toestemming van 24. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Zoals bij elke nanodeeltjes synthese protocol, de zuiverheid van het chemische reagens is essentieel voor het bereiken van hoge kwaliteit SPIONs die minimale cytotoxische effecten zal hebben. Het is daarom belangrijk om zeer zuivere reagentia zoals oliezuur (≥99%), ijzer (II) chloride-tetrahydraat (≥99.99%), ijzer (III) chloride (≥99.99%), ethylacetaat schaffen (HPLC kwaliteit, ≥99.9% ), hexaan (HPLC kwaliteit, ≥97.0%), ammoniumhydroxide (≥99.99%) en natriumsulfaat (≥99.0%). Het is van bijzonder belang voor zeer zuivere kwaliteit PLGA, die betrekkelijk duur zijn kopen. Bovendien moeten alle glaswerk grondig gewassen met zoutzuur, gedeïoniseerd water en ethanol en toegestaan ​​te drogen voor gebruik.

Ook de reiniging en wasstappen in het protocol kritisch te zorgen voor de uiteindelijke SPIONs zal van hoge kwaliteit zijn en een minimale cytotoxische effecten. De magnetiet gel moet vrij zijn vanzoveel ammoniumhydroxide, water en hexaan mogelijk voordat bekleden met PLGA. Derhalve is veel van het protocol is gewijd aan het waarborgen van de zuiverheid van het magnetiet gel. Vervolgens moet het PLGA-magnetiet SPIONs vrij ethylacetaat, Pluronic en overtollige PLGA zijn. De laatste stappen SPION wassen zijn de meest tijdrovende deel van het protocol, maar moet worden voltooid om een ​​hoge zuiverheid te garanderen. Specifiek kan magnetische verzameling van deeltjes tijdens elke wasstap zeer tijdrovend zijn. Roeren van de oplossing kan verhogen de snelheid van de deeltjes verzamelen, maar magnetische roerstaven kan niet worden gebruikt. Overhead roerders werkt bij een lage snelheid zijn de meest effectieve manier voor een snelle deeltjes verzamelen. Zorgen voor een grote bruine collectie SPIONs verschijnt aan de magneet en de oplossing lijkt wit of helder voor decanteren. Dit kan vaak verscheidene uren roeren vereist, maar resulteren in een hogere uiteindelijke opbrengst. De magnetische decanteren stappen dienen ook om alleen magn zorgenetic deeltjes worden behouden, terwijl alle niet-magnetische materialen worden verwijderd.

Overmatige ijzergehalte kan cytotoxisch zijn, waardoor de hoeveelheid magnetische massa die kan worden verleend aan een cel met behulp van deze techniek beperkt. De concentratie van ijzer moet mogelijk worden verlaagd voor bijzonder gevoelige celtypen of verhoogd bijzonder zwakke magnetische velden, maar de hier beschreven protocol bewezen startpunt om de veiligheid en werkzaamheid evenwicht. De SPIONs gesynthetiseerd door dit protocol zijn gemaakt van een oplossing met een 01:15 massaverhouding van magnetiet PLGA en SPIONs kennis met cellen bij een concentratie van 200 ug / ml celkweekmedium. Elk van deze parameters kunnen worden aangepast aan de hoeveelheid ijzer endocytose door elke cel nodig gewijzigd.

SPIONs veilig zijn voor menselijke implantatie en biologisch worden afgebroken in de tijd (halfwaardetijd van ongeveer 40-50 dagen) 31. Zowel de magnetiet en PLGA vormen onschadelijk Degradatie producten en worden gewist uit het lichaam via de natuurlijke paden 32. De biologisch afbreekbare karakter van de SPIONs iedere cytotoxische effecten verminderen met de tijd, maar beperkt ook potentiële toepassingen die geen cellen vereisen om hun magnetische eigenschappen worden gehandhaafd na enkele maanden. SPIONs hebben ook het voordeel van het labelen cellen en verlenen de magnetische effecten zonder dat manteleiwitten of targeting liganden die gevoelig zijn voor de vorming van een eiwit corona na blootstelling aan het biologische milieu 33,34 zijn.

Meegeven van magnetische eigenschappen van cellen is handig voor een brede waaier van biomedische toepassingen die een gerichte cel levering of sorteren 29. Verschillende celtypen hebben het vermogen om veilig SPIONs zoals mesenchymale stamcellen 35, endotheliale progenitorcellen 36, beta eilandcellen 37 en neurale stamcellen 38 endocytose aangetoond. Magnetische cell targeting kan de voorkeur boven andere mobiele targetingtechnieken als een hoge mate van controle over de leveringsvoorwaarden noodzakelijk.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Ammonium Hydroxide solution, 28% NH3 in H2O, ≥99.99% trace metal basis Sigma-Aldrich 338818-100ML  Harmful reagent - wear personal protective equipment
Dreschel bottle, 500 ml Ace Glass 5516-16
Ethyl Acetate, CHROMASOLVR Plus, for HPLC, 99.9%  Sigma-Aldrich 650528-1L Harmful reagent - wear personal protective equipment & work in fume hood
Ethyl alcohol Sigma-Aldrich E7023 Harmful reagent - wear personal protective equipment
Evaporating flask, 50 ml, 24/40 joint Sigma-Aldrich Z515558 For use with rotoevaporator
Filter paper, 3 cm dia, grade 1 Fisher 09-805P For use with glass filter funnel
Glass beakers, 1 L Fisher FB-101-1000 For washing SPIONs
Glass filter funnel, vacuum hose adapter, fits 24/40, 30 mL Fisher K954100-0344 
Glass vial caps Fisher 03-391-46 For use with glass vials
Glass vials, 2 ml Fisher 03-391-44 For collecting magnetite gel & SPIONs
Hexane, CHROMASOLVR, for HPLC, ≥97.0% (GC) Sigma-Aldrich 34859-1L  Harmful reagent - wear personal protective equipment & work in fume hood
Hydrochloric acid Sigma-Aldrich H1758 Harmful reagent - wear personal protective equipment & work in fume hood
Iron(II) chloride tetrahydrate, ≥99.99% trace metals basis  Sigma-Aldrich 380024-5G Harmful reagent - wear personal protective equipment
Iron(III) chloride anhydrous, powder, ≥99.99% trace metals basis Sigma-Aldrich 451649-1G Harmful reagent - wear personal protective equipment
Isomantle heater, 500 mL Voight Global EM0500/CEX1
Laboratory mixer Silverson L5M-A
Lyophilizer Labconco 7670520
Microspatulas Fisher 21-401-25A For transfering magnetite gel
NdFeB magnet, 1 in x 1 in x 1 in Amazing Magnets C1000H-M Very strong magnet, handle with care
Oleic acid, ≥99% (GC) Sigma-Aldrich O1008-5G  Store in freezer; Harmful reagent - wear personal protective equipment
Overhead stirrer IKA 2572201
Overhead stirrer clamp IKA 2664000 For use with overhead stirrer
Overhead stirrer H-stand IKA 1412000 For use with overhead stirrer
Phosphate buffered saline Life Technologies 10010-023
Plastic beakers, 250 ml Fisher 02-591-28
PLGA PURASORB PDLG (75/25 blend) Purac PDLG 7502 PDLG 7502A may be used as well; Store in freezer
Pluronic F-127 powder, BioReagent, suitable for cell culture Sigma-Aldrich P2443-250G 
PTFE expandable blade paddle, 8 mm dia SciQuip SP4018
PTFE vessel adapter, fits 24/40, 8 mm dia paddle Monmouth Scientific PTFE Vessel Adaptor A480 For use with PTFE expandable blade paddle
Recirculating chiller Clarkson 696613 For use with rotoevaporator
Reflux condenser, fits 24/40, 250 mm Ace Glass 5997-133
Rotoevaporator Clarkson 216949
Rubber septa, fits 24/40 Ace Glass 9096-56
Separatory funnel with stopper, 250 ml Fisher 10-438E
Sodium sulfate ACS reagent, ≥99.0%, anhydrous, granular Sigma-Aldrich 239313-500G 
Three neck round bottom flask, angled, 24/40 joints, 500 ml Ace Glass 6948-16
Ultrasonic cleaner perforated pan Fisher 15-335-20A For use with ultrasonic cleaner
Ultrasonic cleaner, 2.8 L Fisher 15-335-20
Vacuum controller Clarkson 216639 For use with rotoevaporator (optional)
Vacuum pump Clarkson 219959 For use with rotoevaporator

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Burgess, A., et al. Targeted delivery of neural stem cells to the brain using MRI-guided focused ultrasound to disrupt the blood-brain barrier. PLoS One. 6 (11), e27877 (2011).
  2. Nguyen, K. T. Mesenchymal Stem Cells as Targeted Cell Vehicles to Deliver Drug-loaded Nanoparticles for Cancer Therapy. J Nanomed Nanotechol. 4 (1), e128 (2013).
  3. Kean, T. J., Lin, P., Caplan, A. I., Dennis, J. E. MSCs: Delivery Routes and Engraftment, Cell-Targeting Strategies, and Immune Modulation. Stem Cells Int. , 732742 (2013).
  4. Suzuki, K., et al. Targeted cell delivery into infarcted rat hearts by retrograde intracoronary infusion: distribution, dynamics, and influence on cardiac function. Circulation. 110 (11 Suppl 1), II225-II230 (2004).
  5. Garbern, J. C., Lee, R. T. Cardiac stem cell therapy and the promise of heart regeneration. Cell Stem Cell. 12 (6), 689-698 (2013).
  6. Duckers, H. J., et al. Accelerated vascular repair following percutaneous coronary intervention by capture of endothelial progenitor cells promotes regression of neointimal growth at long term follow-up: final results of the Healing II trial using an endothelial progenitor cell capturing stent (Genous R stent). EuroIntervention. 3 (3), 350-358 (2007).
  7. Pan, Y., Du, X., Zhao, F., Xu, B. Magnetic nanoparticles for the manipulation of proteins and cells. Chem Soc Rev. 41 (7), 2912-2942 (2012).
  8. Huang, Z. Y., et al. Deep magnetic capture of magnetically loaded cells for spatially targeted therapeutics. Biomaterials. 31 (8), 2130-2140 (2010).
  9. Shen, Y., et al. Comparison of Magnetic Intensities for Mesenchymal Stem Cell Targeting Therapy on Ischemic Myocardial Repair: High Magnetic Intensity Improves Cell Retention but Has No Additional Functional Benefit. Cell Transplant. , (2014).
  10. Cheng, K., et al. Magnetic antibody-linked nanomatchmakers for therapeutic cell targeting. Nat Commun. 5, 4880 (2014).
  11. Vandergriff, A. C., et al. Magnetic targeting of cardiosphere-derived stem cells with ferumoxytol nanoparticles for treating rats with myocardial infarction. Biomaterials. 35 (30), 8528-8539 (2014).
  12. Huang, Z., et al. Magnetic targeting enhances retrograde cell retention in a rat model of myocardial infarction. Stem Cell Res Ther. 4 (6), 149 (2013).
  13. Chaudeurge, A., et al. Can magnetic targeting of magnetically labeled circulating cells optimize intramyocardial cell retention. Cell Transplant. 21 (4), 679-691 (2012).
  14. Cheng, K., et al. Magnetic targeting enhances engraftment and functional benefit of iron-labeled cardiosphere-derived cells in myocardial infarction. Circ Res. 106 (10), 1570-1581 (2010).
  15. Yanai, A., et al. Focused magnetic stem cell targeting to the retina using superparamagnetic iron oxide nanoparticles. Cell Transplant. 21 (6), 1137-1148 (2012).
  16. Ordidge, K. L., et al. Coupled cellular therapy and magnetic targeting for airway regeneration. Biochem Soc Trans. 42 (3), 657-661 (2014).
  17. El Haj, A. J., et al. An in vitro model of mesenchymal stem cell targeting using magnetic particle labelling. J Tissue Eng Regen Med. , (2012).
  18. Vanecek, V., et al. Highly efficient magnetic targeting of mesenchymal stem cells in spinal cord injury. Int J Nanomedicine. 7, 3719-3730 (2012).
  19. Sasaki, H., et al. Therapeutic effects with magnetic targeting of bone marrow stromal cells in a rat spinal cord injury model. Spine (Phila Pa 1976). 36 (12), 933-938 (2011).
  20. Oshima, S., et al. Enhancement of bone formation in an experimental bony defect using ferumoxide-labelled mesenchymal stromal cells and a magnetic targeting system. J Bone Joint Surg Br. 92 (11), 1606-1613 (2010).
  21. Luciani, A., et al. Magnetic targeting of iron-oxide-labeled fluorescent hepatoma cells to the liver. Eur Radiol. 19 (5), 1087-1096 (2009).
  22. Oshima, S., Kamei, N., Nakasa, T., Yasunaga, Y., Ochi, M. Enhancement of muscle repair using human mesenchymal stem cells with a magnetic targeting system in a subchronic muscle injury model. J Orthop Sci. 19 (3), 478-488 (2014).
  23. Ohkawa, S., et al. Magnetic targeting of human peripheral blood CD133+ cells for skeletal muscle regeneration. Tissue Eng Part C Methods. 19 (8), 631-641 (2013).
  24. Tefft, B. J., et al. Magnetizable Duplex Steel Stents Enable Endothelial Cell Capture. Ieee T Magn. 49 (1), 463-466 (2013).
  25. Uthamaraj, S., et al. Design and validation of a novel ferromagnetic bare metal stent capable of capturing and retaining endothelial cells. ABME. 42 (12), 2416-2424 (2014).
  26. Polyak, B., et al. High field gradient targeting of magnetic nanoparticle-loaded endothelial cells to the surfaces of steel stents. Proc Natl Acad Sci U.S.A. 105 (2), 698-703 (2008).
  27. Pislaru, S. V., et al. Magnetically targeted endothelial cell localization in stented vessels. J Am Coll Cardiol. 48 (9), 1839-1845 (2006).
  28. Pislaru, S. V., et al. Magnetic forces enable rapid endothelialization of synthetic vascular grafts. Circulation. 114 (1 Suppl), 314-318 (2006).
  29. Wang, Y. X., Xuan, S., Port, M., Idee, J. M. Recent advances in superparamagnetic iron oxide nanoparticles for cellular imaging and targeted therapy research. Curr Pharm Des. 19 (37), 6575-6593 (2013).
  30. Yellen, B. B., et al. Targeted drug delivery to magnetic implants for therapeutic applications. J Magn Magn Mater. 293 (1), 647-654 (2005).
  31. Granot, D., et al. Clinically viable magnetic poly(lactide-co-glycolide) particles for MRI-based cell tracking. Magn Reson Med. , (2013).
  32. Levy, M., et al. Long term in vivo biotransformation of iron oxide nanoparticles. Biomaterials. 32 (16), 3988-3999 (2011).
  33. Mirshafiee, V., Mahmoudi, M., Lou, K., Cheng, J., Kraft, M. L. Protein corona significantly reduces active targeting yield. Chem Commun (Camb). 49 (25), 2557-2559 (2013).
  34. Salvati, A., et al. Transferrin-functionalized nanoparticles lose their targeting capabilities when a biomolecule corona adsorbs on the surface. Nat Nanotechnol. 8 (2), 137-143 (2013).
  35. Landazuri, N., et al. Magnetic targeting of human mesenchymal stem cells with internalized superparamagnetic iron oxide nanoparticles. Small. 9 (23), 4017-4026 (2013).
  36. Sun, J. H., et al. In vitro labeling of endothelial progenitor cells isolated from peripheral blood with superparamagnetic iron oxide nanoparticles. Mol Med Rep. 6 (2), 282-286 (2012).
  37. Zhang, B., et al. Detection of viability of transplanted beta cells labeled with a novel contrast agent - polyvinylpyrrolidone-coated superparamagnetic iron oxide nanoparticles by magnetic resonance imaging. Contrast Media Mol Imaging. 7 (1), 35-44 (2012).
  38. Song, M., et al. Labeling efficacy of superparamagnetic iron oxide nanoparticles to human neural stem cells: comparison of ferumoxides, monocrystalline iron oxide, cross-linked iron oxide (CLIO)-NH2 and tat-CLIO. Korean J Radiol. 8 (5), 365-371 (2007).

Tags

Bioengineering paramagnetische magnetisch SPION PLGA magnetiet Fe Ferrovloeistof biologisch afbreekbaar capture levering het sorteren
Cel Labeling en Targeting met superparamagnetische ijzeroxide Nanodeeltjes
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Tefft, B. J., Uthamaraj, S.,More

Tefft, B. J., Uthamaraj, S., Harburn, J. J., Klabusay, M., Dragomir-Daescu, D., Sandhu, G. S. Cell Labeling and Targeting with Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles. J. Vis. Exp. (104), e53099, doi:10.3791/53099 (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