Summary
Microwave teknologi gør det muligt ekstremt hurtig syntese af jernoxid nanopartikler for åreforkalkning plak karakterisering. Anvendelsen af en aminobisphosphonate i den ydre side af nanopartikel giver en hurtig ophobning i aterosklerotiske område.
Abstract
En hurtig og reproducerbar mikrobølge-drevet protokol er blevet udviklet til syntese af neridronat-funktionaliserede nanopartikler. Startende fra syntesen af hydrofobe nanopartikler, er vores metode baseret på en tilpasning fra termisk nedbrydning metode til mikrobølge drevet syntese. Den nye metode giver et fald i reaktionstiden sammenlignet med traditionelle procedurer. Endvidere er anvendelsen af mikrobølger øger reproducerbarheden af reaktionerne, noget vigtigt fra et synspunkt af kliniske anvendelser. Det nye ved denne jernoxid nanopartikler er fastgørelse af neridronat. Anvendelsen af dette molekyle fører et bisphosphonat-del mod ydersiden af nanopartiklen, der giver Ca2 + bindende egenskaber in vitro og selektiv akkumulering in vivo i aterom plak. Protokollen tillader syntesen og plak påvisning i ca. 3 timer siden den oprindelige syntese ud fra organic forstadier. Deres akkumulering i den atherosklerotiske område på mindre end 1 time tilvejebringer et kontrastmiddel særlig egnet til kliniske anvendelser.
Introduction
Aterosklerose er en multifaktoriel kronisk inflammatorisk sygdom i arterievæggen som følge af en dereguleret lipidmetabolisme og et defekt inflammatorisk respons. På grund af prævalens og de økonomiske og sociale omkostninger ved dette og beslægtede kardiovaskulære sygdomme er der en voksende interesse i håndteringen af patologi med nye værktøjer, hvoraf nanoteknologi er en af de mest lovende. 1-3 Men der er meget få eksempler på hurtigt produktion og karakterisering af sonder, som er grundlæggende for oversættelse til klinikken 4 i denne protokol bruger vi en mikrobølgeovn syntese af jernoxid nanopartikler til yderligere funktionalisering med et bisphosphonat og in vivo detektion af åreforkalkning i ApoE -. / -. mus i 1 time 5 Jern oxid nanopartikler (IONP) er en velkendt nanomateriale og dets anvendelse som et kontrastmiddel til magnetisk resonans (MRI) er blevet etableret til påvisning af forskellige sygdommes i de seneste år. 6-8
Microwave syntese (MWS), gør det muligt at syntetisere nanopartikler i ekstremt kort tid med høj reproducerbarhed og forbedrede udbytter. 9,10 I vores protokol vi får IONP med plaque målretning i tre trin. Den sidste er fastgørelsen af en aminobisphosphonate, neridronat, som er nøglen i vores strategi på grund af dets calcium-bindende egenskaber. På grund af deres naturlige analoge pyrophosphat (PPi), har neridronat blevet anvendt i behandlingen af osteogenesis imperfecta (OI) og Pagets sygdom (PDB) for deres høje affinitet til knoglemineraler. 11-13
De tre trin i protokollen er opsummeret i skema 1. trin et og to er udført ved anvendelse af mikrobølgeteknologi. Første skridt giver oliesyre-belagt jernoxid nanopartikler (OA-IONP) ved en modifikation af offentliggjorte metoder. 14 Protokollen er en tilpasning til mikrobølge syntese af traditional termisk nedbrydning syntese. 15,16 En blanding indeholdende Fe (acac) 3, oliesyre, oleylamin og 1,2-dodecandiol opløses i benzylalkohol og udsat på to opvarmnings- processer. Oprensning udføres vask med EtOH og opsamling af partikler med en Nd-Fe-B magnet for at fjerne overskuddet af overfladeaktive stoffer i supernatanten. Derefter OA-IONP stabiliseret i CHCI3. Som forventet på grund af den meget hurtig opvarmning, forventede resultater viste, at nanopartiklerne syntetiseret ved mikrobølge er mindre i forhold til kernen (3,7 ± 0,8 nm) og hydrodynamisk størrelse (7,5 nm) i sammenligning med traditionel termisk nedbrydning; dog nanopartikler stadig præsentere en fremragende krystallinitet.
Det andet trin består i en direkte kemisk modifikation af dobbeltbindingen, til stede i oliesyre, anvendelse af en stærk oxidant som KMnO 4, den oprindelige metode udviklet i vores gruppe blev modificeret for MW betingelser.17 En første etape danner komplekser mellem MnO 4 - og dobbeltbindingen. Derefter blev en anden fase under sure betingelser, producerer spaltning af oliesyre molekyle giver Azelainsyre-IONP. Efter disse to faser af 9 min hver prøven oprenset, først vask med NaHSO3 1% for at reducere overskud af MnO 4 - til MnO2 og derefter med NaOH 1% for at neutralisere syren.
Efter oprensningen trin bliver Azelaic-IONP stabiliseret i 10 mM phosphatbuffer pH = 7,2. Denne buffer er det bedste miljø for den kolloide stabilitet af partiklerne i lighed med hvad der skete i den oprindelige, termiske reaktion. 18. Anvendelsen af mikrobølgeenergi til direkte oxidation af dobbeltbindingen indeholdt i OA-IONP er et meget godt eksempel på de fordele, for at anvende denne teknologi i syntesen af nanopartikler. Med den klassiske metode reaktionen tager 24 timer, udnyttelsen af mikrobølge mindske reactitil tiden til 18 min. Desuden mikrobølge-drevne protokol viser en fremragende reproducerbarhed giver nanopartikler med 30 ± 5 nm af hydrodynamisk størrelse efter 4 gentagelser. Ud af ændringen i den hydrodynamiske størrelse, zetapotentialet er en god parameter for hurtigt at kontrollere succesfulde af reaktionen. Som følge af tilstedeværelsen af de nye carboxylgrupper i Azelaic-IONP, værdien for zetapotentialet er omkring -44 mV, meget lig værdien opnået ved den termiske fremgangsmåde.
Til fastgørelse af neridronat til Azelaic-IONP, anvendes traditionelle EDC / sulfo-NHS konjugering. 19 Denne syntetiske fremgangsmåde er veletableret siden anvendelse af et aktiveret carboxylat med sulfo-NHS sikrer kolloid stabilitet under reaktionen. Efter fjernelse af phosphatbuffer reaktionen med neridronat udføres i 1 mM HEPES-buffer (pH ~ 7). Reaktionen gør neridronat-IONP med en hydrodynamisk størrelse på 40 ± 4 nm i en smal størrelse distribution og -24,1 mV af zeta-potentiale.
Proceduren er beskrevet for hurtig syntese af IONP til in vivo visualisering af aterosklerotisk plak, selv om det er muligt for fremgangsmåden muliggør fastgørelsen af enhver peptid / antistof med frie aminer, ved anvendelse af de samme betingelser, til forskellige formål inden for T2-vægtede MR-kontrastmiddel felt.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Fremstilling af reagenser
- Forberede 1 mM HEPES puffer opløse 23,8 mg HEPES i 100 ml destilleret vand. Justere pH til 7.
- Forbered 10% NaHSO3 opløse 10 g NaHSO3 i 100 ml destilleret vand. Omrør blandingen i 15 minutter.
- Forbered NaOH-opløsning opløse 1 g NaOH i 100 ml vand. Omrør i 10 min.
- Forbered 10 mM fosfatbuffer opløse 600 mg NaH 2 PO 4 i 1 l vand. Derefter tilsættes forsigtigt 0,34 ml phosphorsyre og omrøres i 30 minutter. Indstil pH til 2,9 (accept interval 2,7-3,0).
- Forbered 10 mM phosphatbuffer opløse 269 mg NaH 2 PO4 og 1,09 g Na 2 HPO 4 til destilleret vand for at lave en volumen på 1 L. pH justeres til 7,2.
2. Syntese oliesyre Coated Nanopartikler (OA-IONP)
- I en mikrobølgeovn tilpasset kolbe tilsættes 0,5 g Fe (acac) 3, 1,4 ml Oleic syre, 0,6 ml oleylamin og 1,19 g 1,2-hexadodecanediol. Der tilsættes 10 ml phenyl ether forsigtigt gennem kolben væggen ved hjælp af en gradueret pipette.
- Indføre kolben i mikrobølgereaktoren og start mikrobølge-protokollen.
BEMÆRK: Microwave software gør det muligt at vælge den størrelse til forskellige parametre som temperatur, tryk, omrøring hastighed, kraft og reaktionstid. Desuden har muligheden for at indlæse tre forskellige stadier i den samme protokol tillader justerbar syntese. Når den indlæste syntetiske protokol starter, mikrobølgeovn opvarmer prøven så hurtigt som muligt (ramping processen) og fastholder det i den valgte reaktionstid (kørende proces). Valg af magt bestemmer tidspunktet for ramping. - Læg en dynamisk undersøgelse i mikrobølgeovnen. Protokollen indeholder tre faser:
- Trin 1: Indstil temperaturen til 60 ° C, tid 2 min, tryk 250 psi og 150 W strøm. Stir hastighed skal være i høj position og max effekt i den.
- Stage 2: Indstil temperaturen til 200 ° C, tid 20 min, tryk 250 psi og 300 W strøm. Stir hastighed skal være i høj position og max effekt i den.
- Trin 3: indstille temperaturen til 250 ° C, 10 min, tryk 250 psi og 300 W strøm. Stir hastighed skal være i høj position og max effekt i den.
- Efter endt protokol, kolben til afkøling ved stuetemperatur.
BEMÆRK: Afkøling proces kan gøres med eller uden gasstrøm. Begge sager giver samme resultater. Aggregater vises i omrører og i væggen af kolben, vaske det med EtOH og sætte det ind på Erlenmeyer. - Overfør reaktionsblandingen til en Erlenmeyer under anvendelse af en glaspipette, og der tilsættes 10 ml EtOH 98%. Put en Nd-Nb-B magnet under kolben, vent 5 min og fjern supernatanten med et glas pipette.
- Der tilsættes 10 ml EtOH, sonikeres prøven ved stuetemperatur i 2 min og 40 kHz, sætte prøven på magneten og fjerne supernatanten. Gentag dette trin på least tre gange.
- Disperse oliesyre nanopartikler i 30 ml CHCl3 og soniker ved 40 kHz i 5 minutter ved stuetemperatur. Tjek den hydrodynamiske størrelse i Zetasizer i henhold til producentens anvisninger. Sætte 0,5 ml OA-IONP i glaskuvette og tilsæt 0,5 ml CHCI3. Accept interval 7-10 nm, udtrykt som Z-gennemsnitlig størrelse i intensitet.
BEMÆRK: OA-IONP kan være godt dispergeret i hexan.
3. Syntese af Azelainsyre Nanopartikler (Azelainsyre-IONP)
- Opløs 44,3 mg af KMnO 4 og 150,4 mg BTACl i en blanding af H2O: CHCl3 (3: 2 ml). Tilføj den resulterende opløsning til en 5 ml alikvot af OA-IONP i mikrobølgeovn tilpasset kolbe.
- Start mikrobølgeovnen protokol for Azelainsyre-IONP. Indstil temperaturen på 105 ° C, tid 9 min, tryk 250 psi og effekt ved 300 W. Put 10 ml phosphatbuffer pH = 2,9 i kolben og gentag mikrobølge-protokollen. Efter afkøling skridt, inddrive de nanopartikleranvendelse af en magnet og fjerne supernatanten.
- Der tilsættes 5 ml 10% NaHSO3 til en Erlenmeyerkolbe, soniker ved 40 kHz i 2 min ved 25 ° C, indsamle partikler ved anvendelse af en magnet og fjerne supernatanten. (The trin gentages 2 gange). Skyl nanopartiklerne tre gange med 1% NaOH og endelig igen dispergere det i 5 ml phosphatpuffer, pH = 7,2.
- Tjek den hydrodynamiske størrelse og zetapotentialet. Sæt 0,7 ml Azelaic-IONP i den disponible foldede kapillær celle og indsætte det på Zetasizer.
BEMÆRK: Accept interval for størrelse 25-35 nm, udtrykt som Z-gennemsnitlig størrelse i intensitet. Accept interval for Z Potentiel -45 ± 5 mV. Større nanopartikler (~ 70 nm) kan opnås med phosphatbuffer pH> 7 i stedet pH = 2,9 (ref Chem Eur J 2008).
4. Syntese af neridronat Nanopartikler (neridronat-IONP)
- Tilsættes 12 mg af EDC og 15 mg sulfo-NHS i en centrifuge med 2 ml prøve af Azelaic-IONP. Sætteblandingen i en vortex ved stuetemperatur i 35 min.
- Sætte en magnet under centrifugen at destabilisere nanopartiklerne, aspireres supernatanten og vask af partiklerne med 1,5 ml HEPES 1 mM pH = 7 buffer. (Gentag dette trin to gange.) Bagefter tilsættes 5 mg neridronat og ryst blandingen i en hvirvel i 2 timer.
- Separate nanopartikler med en magnet og vask (3 x 2 ml) med 1 mM HEPES, pH = 7 buffer. Endelig dispergere neridronat-IONP i 2 ml 1 mM HEPES, pH = 7 buffer.
- Tjek den hydrodynamiske størrelse og zetapotentialet. Sæt 0,7 ml neridronat-IONP i den disponible foldede kapillær celle og indsætte den på Zetasizer (se setup udstyr).
BEMÆRK: Accept interval for størrelse 40-45 nm, udtrykt som Z-gennemsnitlig størrelse i intensitet. Accept interval for Z Potentiel -20 ± 5 mV.
5. In vivo Påvisning af Atheroma plaque i ApoE - / - mus ved MRI
- Forberedelse til MR Acquisition
BEMÆRK: Flere exDer er behov for tra systemer til dyreforsøg. Således vil det kræve:- Brug passende udstyr til at bedøve dyrene.
- Opnå et tæt kredsløb cirkulerende varmt vand system med en ekstern varm luft for at holde temperaturen af dyret stabil.
BEMÆRK: I dette tilfælde MRI kompatibel overvågning og gating systemet registrerer temperaturen af dyret inden i MRI magnet. - Kontrollere den eksterne temperatur i nærheden af dyret, kroppen (rektal termometer) temperatur af dyret, respiration sensor placeret under kroppen af dyret nær thorax ved anvendelse af en integreret grænseflade i MRI-konsollen.
- MRI Experiment
- Bedøve dyr med fordampet isofluran (2% for induktion i to eller tre minutter og 1-1,5% for vedligeholdelse under MRI eksperiment) med en oxygen linie 100%.
- Sende dyret i midten af magneten ved hjælp af en profil erhvervelse.
- Efter trin 5.2.2, tune RF-spolen til 300 MHz (7 T) resonansfrekvens og matche den karakteristiske impedans af spolen til 50 ohm for optimal signalmodtagelse.
BEMÆRK: Vær opmærksom på den eksterne ledninger og tilslutninger går til målesystemet via adapter / splitter til hver del af senderen spole individuelt (i vores tilfælde var det en kvadratur coil). - Efter tuning og matchende spolerne, sætte spolerne ind i scanneren.
- For RF puls kalibrering (form og længde) og center justering frekvens udføre både puls kalibrering og centrum af frekvens manuelt. Udfør 90 ° puls kalibrering, grov mellemlæg (se nedenfor), center frekvens og modtager gain justeringer manuelt.
- Udfør nøjagtige position ved hjælp af en gradient ekko (FLASH eller GRE) localizer scanning (3 plane scout erhvervelse: aksial, koronal og sagittal, også kaldet TriPilot.
- Udfør magneten afstandsstykker for at optimere magnetfeltet homogenitet i center af magneten. Udføre dette trin manuelt (se 5.2.3) under anvendelse af en en eller enkelt puls FID sekvens og justere den første og anden ordrer mellemlæg eller enhver automatisk shimning sekvens indgår i systemet
BEMÆRK: Et godt shimmed magnetfelt let indregnes og måles ved T2 * (som større jo bedre) eller smalt FWHM af spektrene.
- MRI dataopsamling af Plaque 5
- Indsprøjtes 100 pi (1 mg [Fe] ml -1) af neridronat nanopartikler intravenøst i halevenen og erhverve billeder 1 time efter injektion. Indlæs parametrene for MRI erhvervelse af aterosklerotisk plaque kigge på den abdominale aorta (renal bifurkation).
- Put multi-slice, 10 til 20 skiver i interleave tilstand for at minimere artefakter.
- Anskaf høj opløsning hurtigt spin-ekko T1-vægtet MR i coronal eller aksial visning med følgende parametre: FOV 60 x 30 mm (coronal), 30 x 30 mm (aksial), slice tykkelse 0,8 mm (med den lille gradient spole configuration dette kan reduceres til 0,6 mm), 400 ms TR, 8 ms TE, 256 x 256 erhvervelse og genopbygning matrix data, 6 (stor gradient) til 8 (lille gradient) signal gennemsnit for 5-8 min Gennemsnitsindfangningstider.
BEMÆRK: TE er særligt kritisk og tilstedeværelsen af blod signal og flow og kemiske skift artefakter, der kan begrænse ansøgningerne. I disse tilfælde flow ufølsom hurtig spin-ekko T2-IR kan bidrage til at reducere artefakter og erhvervelsen af supplerende data i nøjagtig samme placering kan bidrage til at karakterisere plak. Derudover kan en Formaetning puls anvendes til at reducere fedtvævet omkring arterievæggen for bedre afgrænsning af den ydre grænse af reduktion artefakt væggen og kemiske skift. - Overfør billeder ved hjælp af et standardformat såsom DICOM og visning i passende software (f.eks Osirix Imaging Software eller amid: Medical Imaging data Examiner) 5. Kvantificer kontrasten effekten manuelt afgrænsning af de vessel-området, vægtykkelse, lumen område og plaque byrde fem.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
I denne protokol, er syntesen af tre forskellige IONP beskrevet. Begyndende fra hydrofobe OA-IONP, er vandige stabile nanopartikler opnås ved hjælp af mikrobølge-drevet syntese. Alle nanopartikler præsenteret ultra-lille hydrodynamisk størrelse (Dh <50 nm) i en meget snæver størrelsesfordeling (figur 1c). Brugen af mikrobølger gør ultra-små nanopartikler i form af centrale størrelser. Da mikrobølge producere en hurtig opvarmning, satsen for kernedannelse stigning i forhold til andre metoder, der giver mindre størrelser i kernen af nanopartiklerne. Men partiklerne stadig præsentere fremragende krystallinitet som vist i TEM billeder, hvor gitter frynser på de Fe 3 O 4 kerner kan tydeligt ses (figur 1a, b). Andet vigtige aspekt ved fremgangsmåden er reproducerbarheden. Efter fire gentagelser af syntesen af Azelainsyre-IONP, de samme resultateri den hydrodynamiske størrelse og fordeling blev opnået (figur 1d).
Efter funktionalisering, blev Ca2 + bindende egenskaber på grund af bisphosphonater til stede i neridronat nanopartikler kontrolleret inkubere disse nanopartikler med forskellige mængder af Ca2 +. Det blev vist, at T 2 afslapning tidsintervaller lineært med mængden af Ca2 + og inkubationstiden på grund af dannelsen af klynger af nanopartikel henviser nanopartikler uden Ca2 + forblev stabil (fig 1e), svarende vores indledende hypotese.
In vivo MRI-eksperimenter blev udført i 48 uger gamle ApoE - / - mus. Halspulsåren og abdominale aorta basale billeder blev først taget. Læsion på grund af dannelsen af aterosklerotisk plak kan tydeligt ses. Derefter, 100 pi (1 mg [Fe] ml-1 (figur 2), 1 time efter injektion signalet danne plak er hypointense i sammenligning med de basale billeder. Valg af to ROI'er (område af interesse) tillader kvantificering af intensiteten signal i læsionen område for sammenligningen mellem basale og 1 time efter injektion billeder. Plakken til muskel forholdet er signifikant forskellig mellem dem (p <0,05, figur 2b).
Derudover blev signalet i leveren overvåges i mus efter injektion af 100 pi neridronat nanopartikler til at vurdere, om reduktionen af intensiteten skyldtes cirkulationstid i blodet og ikke ved selektiv akkumulering. Som grafen viser (Figur 2c), blev nanopartikler helt ryddet af cirkulation efter 20 min bekræftelse af selektive ophobningaf neridronat nanopartikler i retning aterosklerotisk plak. Final ex vivo-billeddannelse og histologi blev udført. Mus blev aflivet, og aorta ekstraheret. Imaging af aorta med og uden nanopartikler viste forskelle i signalet i overensstemmelse med in vivo forsøg (figur 2d).
Skema 1:. Syntetiske trin følges i protokollen og grundlæggende karakteristik ved hvert punkt ved DLS Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 1: Characterization af nanopartikler (a) TEM billeder, på to forstørrelser, for OA-IONP.; (B) TEM billeder, på to forstørrelser, for neridronat-IONP; (C) hydrodynamiske størrelse for nanopartikler OA-IONP, Azelainsyre-IONP og neridronat-IONP; (D) hydrodynamiske størrelse for Azelainsyre-IONP i fire forskellige syntese og (e) udviklingen i T 2 afslapning tid i en opløsning af neridronat-IONP som funktion af tid og calciumkoncentration (ref TEM-protokol: NIST - NCL Blandede assayprotokol , PCC-X, måling af størrelsen af nanopartikler Brug Transmission Electron Microscopy). klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 2: MRI dataaf pladen (a) In vivo MRI of ApoE - / - mus før (øverst) og en time efter iv injektion af neridronat-IONP (nederst).; (B) plak til muskel relativ signalintensitet før (basal) og en time efter iv injektion af neridronat-IONP; (C) lever til muskel relativ signal intensitet på forskellige tidspunkter efter injektionen af neridronat-IONP og (d) ex vivo billeder af aorta for to mus med og uden indsprøjtning af nanopartikler 5. Klik her for at se et større version af denne figur.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Jernoxid nanopartikler (IONP) er en af de vigtigste nanomaterialer og det har været anvendt til forskellige applikationer fra længe siden. Anvendelsen af disse materialer som kontrastmiddel til magnetisk resonans billeddannelse (MRI) er en veletableret felt. Men ruter af syntese ofte tager flere gang og indstillingen er kompliceret. På grund af dramatisk reducere reaktionstider og forbedrer reproducerbarheden anvendelse af mikrobølge-drevet syntese synes at være et godt alternativ til produktion af høj kvalitet nanopartikler. I protokollen ovenfor beskrevne, er mikrobølger blevet anvendt til syntese af to forskellige nanopartikler. Microwave mulighed for en finjustering af de vigtigste parametre, der kan påvirke det endelige karakteristika partiklerne. Det er vigtigt at bemærke, at de fysiske egenskaber af nanopartiklerne vil ændre sig, hvis nogen af de beskrevne betingelser er ændret. Da nogle kemikalier anvendes i den syntetiske procedure purification trin er afgørende for opnåelse af nanopartikler af høj kvalitet.
I OA-IONP overskud af overfladeaktive stoffer anvendes for at få nok stabilitet i nanopartiklerne. Efter syntese, tre rensningstrin er obligatoriske for at fjerne det. Til syntese af Azelainsyre-IONP, er to forskellige mikrobølge faser kræves. I det andet trin, kan den endelige størrelse af partiklerne indstilles fra ultra-small IONP (D h <50 nm) under anvendelse af pH = 2,9 til større hydrodynamisk størrelse (D h> 50 nm) under anvendelse af fysiologisk pH. I oprensningen af Azelainsyre-IONP, den mængde NaOH anvendes, er afgørende. Nok mængde NaOH skal tilsættes for at stabilisere nanopartiklerne, men for mange NaOH kan desorbere det overfladeaktive fra nanopartiklerne rendering ustabil materiale.
Typisk IONP besidder korte cirkulationstid i blod, som er en af de største ulemper. Til dets anvendelse som kontrastmiddel, nanopartikler nødt til CIRculate tid nok i blodet til at nå det ønskede område. At forøge cirkulationstiden i blodet forskellige tilgange er klassisk udføres. Disse strategier er hovedsagelig baseret på fastgørelse af en pegyleret del, som omfang cirkulation tidspunktet for nanopartikel. Men i tilfældet med neridronat-IONP, er akkumuleringen produceres meget hurtigt. Anvendelsen af et aminobisphosphonate som biomolekyle på nanopartiklerne at målrette atheroma plak er et nyt koncept baseret på calcium kapaciteter af disse former for forbindelser. Dens akkumulering i læsionen område i mindre end en time demonstrerer høje affinitet af neridronat-IONP dybt calciumindholdet i aterom plak.
Til visualisering af atheroma plak, er mange avancerede billeddannelsesteknikker sædvanligvis anvendes. Blandt dem, positronemissionstomografi (PET) og MR er de mest standardiserede teknikker. PET giver de bedste resultater med hensyn til funktionel information grund af den høje følsomhed ogMRI de bedste resultater i anatomiske informationer på grund af den høje opløsning. Selvom PET kunne være den ideelle løsning til at følge en syntetisk sonde, løsningen af denne teknik i små dyr (~ 1 mm) begrænser dets anvendelse til at visualisere mindre forkalkninger i aterosklerotiske læsioner. MRI er et ideelt alternativ giver bedre opløsning (~ 0,1 um). Den lavere følsomhed ved denne teknik ikke undgår visualiseringen af kontrastmiddel i interesse regionen og bedre opløsning gør det muligt at identificere små forkalkninger. Desuden viser resultaterne, at kombinationen af den unikke hurtig akkumulering af neridronat-IONP med den høje opløsning af MRI er en ideel situation til påvisning af aterom plak i små dyr.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 |
References
- Patel, D. N., Bailey, S. R.
- Zhao, X., Zhao, H., Chen, Z., Lan, M. Ultrasmall superparamagnetic iron oxide nanoparticles for magnetic resonance imaging contrast agent. J. Nanosci. Nanotechnol. 14, 210-220 (2014).
- Lee, D. E., et al. Multifunctional nanoparticles for multimodal imaging and theragnosis. Chem. Soc. Rev. 41, 2656 (2012).
- Osborne, E. A., et al. Rapid microwave-assisted synthesis of dextran-coated iron oxide nanoparticles for magnetic resonance imaging. Nanotechnology. 23, (2012).
- Pellico, J., et al. Microwave-driven synthesis of bisphosphonate nanoparticles allows in vivo visualisation of atherosclerotic plaque. RSC Adv. 5, 1661-1665 (2015).
- Lin, M. M., Kim, D. K., El Haj, A. J., Dobson, J. Development of superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONS) for translation to clinical applications. IEEE Trans. Nanobioscience. 7, 298-305 (2008).
- Gupta, A. K., Gupta, M. Synthesis and surface engineering of iron oxide nanoparticles for biomedical applications. Biomaterials. 26, 3995-4021 (2005).
- Liu, F., Laurent, S., Fattahi, H., Vander Elst, L., Muller, R. N. Superparamagnetic nanosystems based on iron oxide nanoparticles for biomedical imaging. Nanomed. 6, 519-528 (2011).
- Carenza, E., et al. Rapid synthesis of water-dispersible superparamagnetic iron oxide nanoparticles by a microwave-assisted route for safe labeling of endothelial progenitor cells. Acta Biomater. 10, 3775-3785 (2014).
- Osborne, E. A., et al. Rapid microwave-assisted synthesis of dextran-coated iron oxide nanoparticles for magnetic resonance imaging. Nanotechnology. 23, 215602 (2012).
- Gatti, D., Rossini, M., Viapiana, O., Idolazzi, L., Adami, S. Clinical development of neridronate: potential for new applications. Ther. Clin. Risk Manag. 9, 139-147 (2013).
- Drake, M. T., Clarke, B. L., Khosla, S. Bisphosphonates: mechanism of action and role in clinical practice. Mayo Clin Proc. 83, 1032-1045 (2008).
- Devogelaer, J. P. Treatment of bone diseases with bisphosphonates, excluding osteoporosis. Curr. Opin. Rheumatol. 12, 331-335 (2000).
- Pascu, O., et al. Surface Reactivity of Iron Oxide Nanoparticles by Microwave-Assisted Synthesis; Comparison with the Thermal Decomposition Route. J. Phys. Chem. C. 116, 15108-15116 (2012).
- Sun, S., Zeng, H.
- Hyeon, T., Lee, S. S., Park, J., Chung, Y., Na, H. B. Synthesis of highly crystalline and monodisperse maghemite nanocrystallites without a size-selection process. J. Am. Chem. Soc. 123, 12798-12801 (2001).
- Herranz, F., Morales, M. P., Roca, A. G., Vilar, R., Ruiz-Cabello, J. A new method for the aqueous functionalization of superparamagnetic Fe 2 O 3 nanoparticles. Contrast Media Mol. Imaging. 3, 215-222 (2008).
- Herranz, F., Morales, M. P., Roca, A. G., Desco, M., Ruiz-Cabello, J. A new method for the rapid synthesis of water stable superparamagnetic nanoparticles. Chem. Weinh. Bergstr. Ger. 14, 9126-9130 (2008).
- Herranz, F., et al. Superparamagnetic iron oxide nanoparticles conjugated to a grass pollen allergen and an optical probe. Contrast Media Mol. Imaging. 7, 435-439 (2012).
