Atherosclerosis की तेजी से जांच के लिए आयरन ऑक्साइड नैनोकणों के माइक्रोवेव संचालित संश्लेषण
Summary
माइक्रोवेव प्रौद्योगिकी atherosclerosis पट्टिका लक्षण वर्णन के लिए लोहे के आक्साइड नैनोकणों के बहुत तेजी से संश्लेषण सक्षम बनाता है। nanoparticle के बाहरी हिस्से में एक aminobisphosphonate के उपयोग atherosclerotic क्षेत्र में एक तेजी से संचय प्रदान करता है।
Abstract
एक तेज और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य माइक्रोवेव संचालित प्रोटोकॉल neridronate-क्रियाशील नैनोकणों के संश्लेषण के लिए विकसित किया गया है। हाइड्रोफोबिक नैनोकणों के संश्लेषण से शुरू, हमारे विधि माइक्रोवेव संचालित संश्लेषण के लिए थर्मल अपघटन विधि से एक अनुकूलन पर आधारित है। नई पद्धति पारंपरिक प्रक्रियाओं के साथ तुलना में प्रतिक्रिया समय में कमी पैदा करता है। इसके अलावा, माइक्रोवेव प्रौद्योगिकी के उपयोग प्रतिक्रियाओं के reproducibility बढ़ जाती है, कुछ नैदानिक अनुप्रयोगों की दृष्टि से महत्वपूर्ण है। इस लोहे के आक्साइड nanoparticle की नवीनता Neridronate का लगाव है। इस अणु के उपयोग nanoparticle कि सीए 2 प्रदान करता है मेदार्बुद पट्टिका में vivo में बाध्यकारी विट्रो और चयनात्मक संचय में संपत्ति के बाहर की दिशा में एक बिसफ़ॉस्फ़ोनेट आधा भाग होता है। प्रोटोकॉल संगठन से प्रारंभिक संश्लेषण के बाद संश्लेषण और के बारे में 3 घंटे में पट्टिका का पता लगाने के लिए अनुमति देता हैग व्यापारियों। कम से कम 1 घंटे में atherosclerotic क्षेत्र में उनके संचय नैदानिक अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त एक विपरीत एजेंट प्रदान करता है।
Introduction
Atherosclerosis धमनियों की दीवार एक अविनियमित लिपिड चयापचय और एक दोषपूर्ण भड़काऊ प्रतिक्रिया से उत्पन्न एक multifactorial जीर्ण सूजन की बीमारी है। व्यापकता और इस और संबंधित हृदय रोगों की आर्थिक और सामाजिक लागत के कारण वहाँ नए उपकरणों, जिनमें से नैनो सबसे होनहार में से एक है के साथ विकृति के समाधान में रुचि बढ़ रही है। लेकिन वहाँ 1-3 तेजी से बहुत कुछ उदाहरण हैं उत्पादन और जांच के लक्षण वर्णन जो क्लिनिक में अनुवाद के लिए बुनियादी है 4 इस प्रोटोकॉल हम एक बिसफ़ॉस्फ़ोनेट के साथ और ApoE में atherosclerosis के विवो का पता लगाने में आगे functionalization के लिए लोहे के आक्साइड nanoparticle की एक माइक्रोवेव संश्लेषण का उपयोग करें -। / -। 1 घंटे में चूहों 5 आयरन ऑक्साइड नैनोकणों (IONP) एक प्रसिद्ध nanomaterial और चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) के लिए एक विपरीत एजेंट के रूप में इसके उपयोग के विभिन्न रोग का पता लगाने के लिए स्थापित किया गया हैंपिछले वर्षों में एस। 6-8
माइक्रोवेव संश्लेषण (मेगावाट बिजली), उच्च reproducibility और बढ़ाया पैदावार के साथ बेहद कम समय में नैनोकणों synthesizing अनुमति देता है। 9,10 हमारे प्रोटोकॉल में हम पट्टिका तीन चरणों में हमले करने की क्षमता के साथ IONP प्राप्त करते हैं। अंतिम एक एक aminobisphosphonate, Neridronate है, जो अपनी कैल्शियम बाध्यकारी गुणों के कारण हमारी रणनीति में महत्वपूर्ण है के लगाव है। उनके प्राकृतिक एनालॉग पाइरोफॉस्फेट (पीपीआई) के कारण, Neridronate osteogenesis अपूर्णता (पुराना) और हड्डी के Paget रोग (पीडीबी) अस्थि खनिज के प्रति अपनी उच्च आत्मीयता के लिए के उपचार में इस्तेमाल किया गया है। 11-13
प्रोटोकॉल के तीन चरणों योजना 1. कदम एक और दो माइक्रोवेव प्रौद्योगिकी का उपयोग किया जाता है में संक्षेप हैं। पहला कदम प्रकाशित तरीकों में से एक संशोधन द्वारा ओलिक एसिड लेपित लोहे के आक्साइड नैनोकणों (OA-IONP) प्रदान करते हैं। 14 प्रोटोकॉल tradit के माइक्रोवेव संश्लेषण के लिए एक अनुकूलन हैional थर्मल अपघटन संश्लेषण। 15,16 युक्त फे (acac) एक मिश्रण 3, ओलिक एसिड, oleylamine और 1,2-dodecanediol बेंजाइल अल्कोहल में भंग कर दिया और दो हीटिंग प्रक्रियाओं पर अधीन है। शुद्धीकरण EtOH के साथ धोने और सतह पर तैरनेवाला में surfactants की अतिरिक्त समाप्त करने के लिए एक एन डी Fe-B चुंबक के साथ कण इकट्ठा किया जाता है। फिर, OA-IONP CHCl 3 में स्थिर हो जाता है। उम्मीद के रूप में बहुत तेजी से हीटिंग की वजह से प्रत्याशित नतीजे बताते हैं कि नैनोकणों माइक्रोवेव द्वारा संश्लेषित कोर (3.7 ± 0.8 एनएम) और hydrodynamic आकार (7.5 एनएम) पारंपरिक थर्मल अपघटन के साथ तुलना में करने के मामले में छोटे होते हैं; हालांकि, नैनोकणों अभी भी एक उत्कृष्ट स्फटिकता प्रस्तुत करते हैं।
दूसरा कदम, डबल बांड, ओलिक एसिड में मौजूद एक सीधा रासायनिक संशोधन में होते हैं KMnO 4, विकसित में हमारे समूह मेगावाट की स्थिति के लिए संशोधित किया गया था मूल कार्यप्रणाली की तरह एक मजबूत ऑक्सीडेंट का उपयोग कर।और डबल बंधन – 17 A पहले चरण MnO 4 के बीच परिसरों रूपों। फिर, अम्लीय परिस्थितियों में एक दूसरे चरण, ओलिक एसिड अणु Azelaic एसिड IONP देने की दरार पैदा करते हैं। 9 मिनट प्रत्येक के इन दो चरणों के बाद, नमूना NaHSO साथ शुद्ध होता है, पहली धोने 3 1% MnO 4 से अधिक कम करने के लिए – MnO 2 के लिए और फिर NaOH के साथ 1% एसिड बेअसर करने के लिए।
शुद्धि कदम के बाद, Azelaic-IONP 10 मिमी फॉस्फेट बफर पीएच = 7.2 में स्थिर हो जाता है। यह बफर इसी तरह क्या मूल, थर्मल प्रतिक्रिया में हुआ कणों की कोलाइडयन स्थिरता के लिए सबसे अच्छा माहौल है। 18 डबल बांड OA-IONP में निहित प्रत्यक्ष ऑक्सीकरण के लिए माइक्रोवेव का उपयोग लाभ का एक बहुत अच्छा उदाहरण है नैनोकणों के संश्लेषण में इस तकनीक का उपयोग करने का। शास्त्रीय विधि प्रतिक्रिया 24 घंटा लेता है के साथ, माइक्रोवेव के उपयोग में कमी reacti18 मिनट के लिए समय पर। इसके अलावा, माइक्रोवेव संचालित प्रोटोकॉल एक उत्कृष्ट reproducibility 4 repetitions के बाद साथ hydrodynamic आकार के 30 ± 5 एनएम नैनोकणों देने से पता चलता। hydrodynamic आकार में परिवर्तन के अलावा, जीटा संभावित एक अच्छा पैरामीटर जल्दी प्रतिक्रिया की सफल जांच करने के लिए है। Azelaic-IONP में नए कार्बोक्जिलिक समूहों की उपस्थिति के कारण, जीटा संभावित लिए मूल्य चारों ओर -44 एम वी, बहुत थर्मल दृष्टिकोण से प्राप्त मूल्य के समान है।
Azelaic-IONP को neridronate की कुर्की के लिए, पारंपरिक ईडीसी / sulfo एनएचएस विकार प्रयोग किया जाता है। 19 यह सिंथेटिक दृष्टिकोण अच्छी तरह से स्थापित है के साथ एक सक्रिय कार्बोक्सिलेट रोजगार के बाद से sulfo एनएचएस प्रतिक्रिया के दौरान कोलाइडयन स्थिरता सुनिश्चित करता है। बाद फॉस्फेट बफर के उन्मूलन neridronate के साथ प्रतिक्रिया 1 मिमी HEPES बफर में किया जाता है (पीएच ~ 7)। प्रतिक्रिया एक संकीर्ण आकार distr में 40 ± 4 एनएम के एक hydrodynamic आकार के साथ Neridronate-IONP rendersibution और जीटा-क्षमता का -24.1 एम वी।
प्रक्रिया के भीतर टी 2 भारित विपरीत एजेंट एमआरआई atherosclerotic पट्टिका के vivo दृश्य के लिए IONP की तेजी संश्लेषण के लिए वर्णन किया गया है, हालांकि विधि की व्यवहार्यता मुक्त amines के साथ किसी भी पेप्टाइड / एंटीबॉडी की कुर्की की अनुमति देता है, एक ही शर्तों का उपयोग विभिन्न प्रयोजनों के लिए, खेत।
Protocol
Representative Results
Discussion
आयरन ऑक्साइड नैनोकणों (IONP) सबसे महत्वपूर्ण nanomaterials में से एक हैं और यह बहुत समय पहले से विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए इस्तेमाल किया गया है। चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) के लिए विपरीत एजेंट के रूप में इन सा?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This study is supported by a grant from Comunidad de Madrid (S2010/BMD-2326, Inmunothercan-CM), by Fundacio La Marato de TV3 (70/C/2012) and by and by Spanish Economy Ministry (MAT2013-47303 P).
Materials
| Microwave Explorer/Discover Hybrid-12 | CEM Corporation, USA | Any microwave for chemical synthesis can be used | |
| Disposable PD-10 desalting columns | GE Healthcare life sciences | 17-0851-01 | Any size exclusion column will work |
| Amicon®Ultra-0.5 ml | Merck Millipore Ltd | ||
| Calibrated pH meter | SI analytics | 285105127 | |
| Neodymium magnet | Aiman Gz | ND010B | |
| Vortex Genius 3 | IKA | 3340000 | |
| ZetaSizer Nano ZS | Malvern Instruments | ||
| Standard (macro) cell Optical glass | Labbox | 11718 | |
| Zetasizer nanoseries disponsable folded capillary cells DTS1070 | Malvern | ||
| Bruker Minispec mq60 | Bruker |
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