Summary
Microwave tekniken möjliggör extremt snabb syntes av järnoxidnanopartiklar för ateroskleros plackkarakterisering. Användningen av en aminobisphosphonate i den yttre sidan av nanopartikeln ger en snabb ackumulering i den aterosklerotiska området.
Abstract
En snabb och reproducerbar mikrovågsugn drivna protokoll har utvecklats för syntes av neridronat-funktionaliserade nanopartiklar. Med utgångspunkt från syntesen av hydrofoba nanopartiklar, är vår metod som bygger på en anpassning av termisk nedbrytning metod för att mikrovågsugn driven syntes. Den nya metoden ger en minskning av reaktionstiderna i jämförelse med traditionella metoder. Dessutom ökar användningen av mikrovågsteknik reproducerbarheten av reaktionerna, något viktigt ur synvinkel av kliniska tillämpningar. Det nya i detta järnoxidnanopartiklar är fastsättningen av neridronat. Användningen av denna molekyl leder en bisfosfonat del mot utsidan av nanopartiklar som ger Ca2 + bindningsegenskaper in vitro och selektiv ackumulering in vivo i aterom plack. Protokollet möjliggör syntes och plack detektering i ca 3 h sedan det ursprungliga syntes från organic prekursorer. Deras ackumulering i den aterosklerotiska område på mindre än en timme ger ett kontrastmedel särskilt lämplig för kliniska tillämpningar.
Introduction
Ateroskleros är en multifaktoriell kronisk inflammatorisk sjukdom i artärväggen till följd av en avreglerad lipidmetabolism och en defekt inflammatoriskt svar. På grund av förekomsten och de ekonomiska och sociala kostnaderna för detta och relaterade hjärt- och kärlsjukdomar finns ett växande intresse för att ta itu med patologin med nya verktyg, varav nanoteknik är en av de mest lovande. 1-3 Men det finns väldigt få exempel på snabb produktion och karaktärisering av prober som är grundläggande för översättning till kliniken 4 i detta protokoll använder vi en mikrovågsugn syntes av järnoxid nanopartiklar för ytterligare funktionalisering med en bisfosfonat och in vivo detektion av ateroskleros hos ApoE -. / -. möss i en timme 5 järnoxidnanopartiklar (IONP) är ett välkänt nanomaterial och dess användning som ett kontrastmedel för magnetisk resonanstomografi (MRT) har fastställts för påvisande av olika sjukdomars under de senaste åren. 6-8
Mikrovågssyntes (MWS), gör det möjligt att syntetisera nanopartiklar i extremt kort tid med hög reproducerbarhet och förbättrad avkastning. 9,10 I våra protokoll vi får IONP med plack inriktning kapacitet i tre steg. Den sista är fastsättning av en aminobisphosphonate, neridronat, som är nyckeln i vår strategi på grund av dess kalciumbindande egenskaper. På grund av deras naturliga analoga pyrofosfat (PPi), har neridronat använts vid behandling av osteogenesis imperfecta (OI) och Pagets sjukdom (PBF) för sin höga affinitet mot benmineral. 11-13
De tre stegen i protokollet sammanfattas i schema 1. Steg ett och två genomförs med hjälp av mikrovågsteknik. Första steget ger oljesyrabelagda järnoxidnanopartiklar (OA-IONP) genom en modifiering av publicerade metoder. 14 Protokollet är en anpassning till mikrovågsugn syntes av traditional termisk sönderdelning syntes. 15,16 En blandning innehållande Fe (acac) 3, oljesyra, oleylamin och 1,2-dodekandiol löses i bensylalkohol och utsattes vid två värmeprocesser. Upprening utförs tvättning med EtOH och uppsamling av partiklarna med en Nd-Fe-B-magnet för att eliminera överskottet av ytaktiva ämnen i supernatanten. Därefter OA-IONP stabiliserats i CHCI3. Som väntat, på grund av den mycket snabb uppvärmning, visade förväntade resultat som nanopartiklarna som syntetiseras av mikrovågsugn är mindre i termer av kärnan (3,7 ± 0,8 nm) och hydrodynamisk storlek (7,5 nm) i jämförelse med traditionell termisk sönderdelning; Men nanopartiklar fortfarande presentera en utmärkt kristallinitet.
Det andra steget består i en direkt kemisk modifiering av dubbelbindningen, närvarande i den oljesyra, användning av en stark oxidant som KMnO 4, den ursprungliga metod som utvecklats i vår grupp modifierades för MW betingelser.17 Ett första steg bildar komplexen mellan MnO 4 - och dubbelbindningen. Sedan, ett andra steg under sura betingelser, producerar klyvningen av oljesyra-molekylen ger Azelainsyra-IONP. Efter dessa två steg av nio minuter vardera provet renas första tvättning med NaHSOs 3 1% för att minska överskottet av MnO 4 - till MnO 2 och sedan med NaOH 1% för att neutralisera syran.
Efter reningssteget, är azelaic-IONP stabiliserad i 10 mM fosfatbuffert pH = 7,2. Denna buffert är den bästa miljön för den kolloidala stabiliteten hos partiklarna i likhet med vad som hände i det ursprungliga, termisk reaktion. 18 Användningen av mikrovågsugn för direkt oxidation av dubbelbindningen som finns i OA-IONP är ett mycket gott exempel på de fördelar som för att använda denna teknik vid syntes av nanopartiklar. Med den klassiska metoden reaktionen tar 24 timmar, användningen av mikrovågsugn minska Reactii tid till 18 minuter. Dessutom visar mikrovågsugn drivna protokoll en utmärkt reproducerbarhet ger nanopartiklar med 30 ± 5 nm av hydrodynamisk storlek efter 4 upprepningar. Bortsett av förändringen i den hydrodynamiska storlek, är zetapotentialen ett bra parameter för att snabbt kontrollera det framgångsrika av reaktionen. På grund av närvaron av de nya karboxylgrupper i azelaic-IONP, är värdet för zetapotentialen runt -44 mV, mycket likt det värde som erhålls genom den termiska tillvägagångssätt.
För fastsättning av neridronat till Azelaic-IONP är traditionell EDC / sulfo-NHS konjugering används. 19 Detta syntetiska tillvägagångssätt är väl etablerat sedan anställa en aktiverad karboxylat med sulfo-NHS ger kolloidalt stabilitet under reaktionen. Efter eliminering av fosfatbuffert reaktionen med neridronat utföres i ett mM HEPES-buffert (pH ~ 7). Reaktionen gör neridronat-IONP med en hydrodynamisk storlek på 40 ± 4 nm i en snäv storleks distribution och -24,1 mV av Zeta-potentialen.
Förfarandet beskrivs för snabb syntes av IONP för in vivo visualisering av aterosklerotisk plack, även om det är möjligt att den metod tillåter fästandet av varje peptid / antikroppen med fria aminer, med användning av samma betingelser, för olika ändamål inom T 2-viktade kontrastmedel MRI fält.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Beredning av reagenser
- Förbereda en mM HEPES buffert upplösning av 23,8 mg HEPES i 100 ml destillerat vatten. Justera pH till 7.
- Förbered 10% NaHSOs 3 upplösning av 10 g av NaHSOs 3 i 100 ml destillerat vatten. Rör om blandningen i 15 min.
- Förbereda NaOH-lösning upplösning av 1 g NaOH i 100 ml vatten. Rör om under 10 min.
- Förbered 10 mM fosfatbuffert upplösning av 600 mg NaH 2 PO 4 i 1 L vatten. Tillsätt försiktigt 0,34 ml fosforsyra och rör om under 30 min. Justera pH till 2,9 (acceptansintervallet 2,7-3,0).
- Förbered 10 mM fosfatbuffert upplösning av 269 mg av NaH 2 PO 4 och 1,09 g Na 2 HPO 4 till destillerat vatten för att ge en volym av 1 L. Justera pH till 7,2.
2. Syntes av oljesyra Coated nanopartiklar (OA-IONP)
- I en mikrovågsugn anpassad kolv tillsätt 0,5 g Fe (acac) 3, 1,4 ml Oleic syra, 0,6 ml av oleylamin och 1,19 g 1,2-hexadodecanediol. Tillsätt 10 ml fenyleter noggrant genom kolven väggen med en graderad pipett.
- Införa kolven i mikrovågsreaktorn och starta mikrovågsugn protokollet.
OBS: Microwave programvara gör det möjligt att välja storleken för olika parametrar som temperatur, tryck, omrörningshastigheten, makt och reaktionstiden. Dessutom har det möjlighet att lasta tre olika faser i samma protokoll tillåter avstämbara syntes. När den laddade syntetiska protokollet startar, värmer mikrovågsugn provet så snabbt som möjligt (rampning process) och upprätthåller den under den valda reaktionstiden (som kör processen). Val av makt bestämmer tiden för ramp. - Ladda en dynamisk studie i mikrovågsugn. Protokollet innehåller tre steg:
- Steg 1: Ställ in temperaturen till 60 ° C, 2 min, tryck 250 psi och 150 watt. Rör hastighet måste vara i hög ställning och maximal effekt i den.
- Stage 2: Ställ in temperaturen till 200 ° C, tid 20 min, tryck 250 psi och 300 watt. Rör hastighet måste vara i hög ställning och maximal effekt i den.
- Steg 3: Ställ in temperaturen till 250 ° C, 10 min, tryck 250 psi och 300 watt. Rör hastighet måste vara i hög ställning och maximal effekt i den.
- Efter att ha avslutat protokollet, låt kolven svalna vid rumstemperatur.
OBS: avkylningsprocessen kan göras med eller utan gasflöde. I båda fallen ger samma resultat. Aggregat visas i omrörarstav och i väggen av kolven, tvätta den med EtOH och sätta den på Erlenmeyer. - Överför reaktionsblandningen till en Erlenmeyer med hjälp av en glaspipett och tillsätt 10 ml EtOH 98%. Sätta en Nd-Nb-B-magnet nedanför kolven, vänta 5 min och avlägsna supernatanten med en glaspipett.
- Tillsätt 10 ml EtOH, Sonikera provet vid RT under 2 minuter och 40 kHz, sätta provet på magneten och eliminera supernatanten. Upprepa detta steg på leasingt tre gånger.
- Disperse oljenanopartiklar i 30 ml CHCI3 och sonikeras vid 40 kHz under 5 minuter vid RT. Kontrollera hydrodynamiska storlek i Zetasizer enligt tillverkarens anvisningar. Sätt 0,5 ml av OA-IONP i glaskuvett och tillsätt 0,5 ml av CHCI3. Acceptansintervallet 7-10 nm, uttryckt som Z-genomsnittlig storlek i intensitet.
OBS: OA-IONP kan vara väl dispergerade i hexan.
3. Syntes av Azelainsyra Nanopartiklar (Azelainsyra-IONP)
- Lös upp 44,3 mg KMnO 4 och 150,4 mg BTACl i en blandning av H2O: CHCl3 (3: 2 ml). Lägga den resulterande lösningen till en 5 ml alikvot av OA-IONP i mikrovågsugn anpassad kolven.
- Starta mikrovågsugn protokoll för Azelainsyra-IONP. Inställd temperatur vid 105 ° C, tid 9 min, trycket 250 psi och effekt vid 300 W. Sätt 10 ml fosfatbuffert pH = 2,9 i kolven och upprepa mikrovågsugn protokollet. Efter kylningssteget, åternanopartiklarmed användning av en magnet och eliminera supematanten.
- Tillsätt 5 ml 10% NaHSOs 3 till en Erlenmeyerkolv, sonikat vid 40 kHz under 2 minuter vid 25 ° C, samla de partiklar med användning av en magnet och eliminera supematanten. (The steg upprepas 2 gånger.) Tvätta nanopartiklarna tre gånger till med 1% NaOH och slutligen åter dispergera den i 5 ml fosfatbuffert pH = 7,2.
- Kontrollera hydrodynamiska storlek och zetapotentialen. Sätt 0,7 ml Azelaic-IONP i engångs vikta kapillärcellen och sätt den på Zetasizer.
OBS: acceptansintervallet för storlek 25-35 nm, uttryckt som Z-genomsnittlig storlek i intensitet. Acceptansintervallet för Z-Potential -45 ± 5 mV. Större nanopartiklar (~ 70 nm) kan erhållas med fosfatbuffert pH> 7 i stället pH = 2,9 (ref Chem Eur J 2008).
4. Syntes av neridronat Nanopartiklar (neridronat-IONP)
- Tillsätt 12 mg EDC och 15 mg Sulfo-NHS i en centrifug med 2 ml alikvot av Azelaic-IONP. Sättablandningen i en virvel vid RT under 35 min.
- Sätta en magnet under centrifugen för att destabilisera de nanopartiklar, aspirera supernatanten och tvätta partiklarna med 1,5 ml HEPES 1 mM pH = 7 buffert. (Upprepa detta steg två gånger.) Därefter, tillsätt 5 mg neridronat och skaka blandningen i en virvel under 2 timmar.
- Separata nanopartiklar med en magnet och tvätt (3 x 2 ml) med 1 mM HEPES pH = 7 buffert. Slutligen skingra neridronat-IONP i 2 ml 1 mM HEPES pH = 7 buffert.
- Kontrollera hydrodynamiska storlek och zetapotentialen. Sätt 0,7 ml neridronat-IONP i engångs vikta kapillärcellen och sätt den på Zetasizer (se installation av utrustningen).
OBS: acceptansintervallet för storlek 40-45 nm, uttryckt som Z-genomsnittlig storlek i intensitet. Acceptansintervallet för Z-Potential -20 ± 5 mV.
5. In vivo Detektion av aterom Plack i ApoE - / - möss genom MRI
- Förberedelser inför MR Acquisition
OBS: Flera exDet behövs tra system för djurförsök. Således kommer det att krävas:- Använd lämplig utrustning för att söva djuren.
- Skaffa en nära krets cirkulerande varmvattensystem med en extern varm luft för att hålla temperaturen hos djuret stabil.
OBS: I detta fall registrerar MRI-kompatibel övervakning och ingjutsystem temperaturen hos djuret inuti MRI magneten. - Övervaka den yttre temperaturen i närheten av djuret, kroppen (rektal termometer) temperatur hos djuret, andningssensor placerad under kroppen av djuret nära bröstkorgen med hjälp av ett integrerat gränssnitt i MRI-konsolen.
- MRI Experiment
- Söva djuren med förångad isofluran (2% för induktion under två eller tre minuter och 1-1,5% för underhåll under MRI experiment) med en 100% syre linje.
- Placera djuret i centrum av magneten med hjälp av en profil förvärvet.
- Efter steg 5.2.2, tune RF-spolen till 300 MHz (7 T) resonansfrekvens och matcha den karakteristiska impedansen hos spolen till 50 Ohm för optimal signalmottagning.
OBS: Var uppmärksam på den externa ledningar och anslutningar kommer att mätsystemet via adapter / klyv till varje del av sändarspolen individuellt (i vårt fall var det en kvadratur spole). - När du lagrat och matcha spolarna, koppla spolarna i skannern.
- För RF-puls kalibrering (form och längd) och justering mittfrekvensen utföra både puls kalibrering och centrum frekvens manuellt. Utför 90 ° puls kalibrering, grov mellanlägg (se nedan), mittfrekvens och mottagarens förstärkningsjusteringar manuellt.
- Utför exakt position med hjälp av en gradient eko (FLASH eller GRE) localizer scan (3 plan scout förvärv: axial, koronalt och sagittal, även kallad tripilot.
- Utför magnetmellanlägg för att optimera det magnetiska fältet homogenitet i center av magneten. Utföra detta steg manuellt (se 5.2.3) under användning av en en eller enstaka puls FID sekvens och justera de första och andra order shims eller någon automatisk mellanlägg sekvens som ingår i systemet
OBS: En väl shimsas magnetfält känns lätt igen och mäts av T2 * (som större desto bättre) eller smal FWHM av spektrat.
- MRI Data Acquisition av Plaque 5
- Injicera 100 ul (1 mg [Fe] ml -1) av neridronat nanopartiklar intravenöst i svansvenen och få bilder 1 h efter injektion. Ladda parametrarna för MR förvärv av aterosklerotiska plack titta på bukaortan (njur bifurkation).
- Sätt multi-slice, 10 till 20 skivor i interläge för att minimera artefakter.
- Förvärva högupplösta snabb spin eko T1-viktade MRI i frontal eller axiell vy med följande parametrar: FOV 60 x 30 mm (koronalt), 30 x 30 mm (axial), skivtjocklek 0,8 mm (med den lilla gradientspolen configuration detta kan reduceras till 0,6 mm), 400 ms TR, 8 ms TE, 256 x 256 förvärvs och återuppbyggnad matrisdata, 6 (stor lutning) till genomsnitt åtta signal (liten lutning) för 5-8 min Medelvärde.
OBS: TE är särskilt kritisk och närvaron av blod signal och flöde och kemiska skiftartefakter som kan begränsa tillämpningarna. I dessa fall flöde okänsliga snabb spin eko T2-IR kan bidra till att minska artefakter och förvärv av kompletterande uppgifter i exakt samma plats kan bidra till att karakterisera plack. Dessutom kan en presaturation puls användas för att minska fettvävnaden som omger artärväggen för bättre avgränsning av den yttre gränsen av väggen och kemiskt skift artefakt reduktion. - Överför bilder med hjälp av ett standardformat såsom Dicom och visa i lämplig programvara (t.ex. Osirix Imaging Software eller amid: Medical Imaging Data Examinator) 5. Kvantifiera kontrasteffekten manuellt avgränsar VESsel område, väggtjocklek, lumen område och plack belastning 5.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
I detta protokoll är syntesen av tre olika IONP beskrivs. Utgående från hydrofoba OA-IONP är vatten stabila nanopartiklar som erhållits med hjälp av mikrovågor driven syntes. Alla nanopartiklar presenteras extremt små hydrodynamisk storlek (Dh <50 nm) i en mycket snäv storleksfördelning (figur 1c). Användningen av mikrovågsteknik gör ultrasmå nanopartiklar i form av kärnstorlekar. Eftersom mikrovågsugn producera en snabb uppvärmning, graden av kärn ökning jämfört med andra metoder som ger mindre storlekar i kärnan av nanopartiklarna. Emellertid partiklarna fortfarande presentera att utmärkt kristallinitet såsom visas i de TEM-bilder där gitter fransar på de Fe 3 O 4 kärnor kan tydligt ses (Figur 1a, b). Annan viktig aspekt av förfarandet är reproducerbarheten. Efter fyra upprepningar av syntesen av Azelainsyra-IONP, samma resultati den hydrodynamiska storlek och fördelning erhölls (figur 1d).
Efter funktionalisering, har Ca2 + bindningsegenskaper på grund av bisfosfonater som förekommer i neridronat nanopartiklar kontrolleras inkubation dessa nanopartiklar med olika mängder av Ca2 +. Det visade sig att T2 relaxationstids steg linjärt med mängden av Ca2 + och inkubationstiden på grund av bildandet av kluster av nanopartiklar, medan nanopartiklar utan Ca2 + förblev stabil (Figur 1e), som överensstämmer vår ursprungliga hypotes.
In vivo MRI experiment utfördes i 48 veckor gamla ApoE - / - möss. Halspulsådern och bukaorta basala bilder togs först. Lesion på grund av bildandet av det aterosklerotiska placket kan tydligt ses. Sedan, 100 pl (1 mg [Fe] ml -1 (Figur 2), en timme efter injektion signalen bilda plack är hypointense i jämförelse med de basala bilder. Urval av två ROI (region av intresse) medger kvantifiering av intensiteten signalen i lesionsområdet för jämförelse mellan basala och 1 h efter injektion bilder. Plack till muskel-förhållandet är signifikant olika mellan dem (p <0,05, figur 2b).
Dessutom var signal i levern övervakas i möss efter injektion av 100 pl av neridronat nanopartiklar för att bedöma om minskningen av intensiteten berodde på cirkulationstid i blodet och inte genom selektiv ackumulering. Som diagrammet visar (Figur 2c), var nanopartiklar helt bort från cirkulationen efter 20 min bekräftar den selektiva ackumuleringav neridronat nanopartiklar mot aterosklerotiska plack. Final ex vivo imaging och histologi utfördes. Mössen avlivades och aorta extraherades. Avbildning av artärer med och utan nanopartiklar visade skillnader i signalen i samförstånd med in vivo-experiment (figur 2d).
Schema 1:. Syntetiska steg följde i protokollet och grundläggande karakteriseringen vid varje punkt genom DLS klicka god här för att se en större version av denna siffra.
Figur 1: Characterization av nanopartiklar (a) TEM-bilder, vid två förstoringar, för OA-IONP. (B) TEM-bilder, vid två förstoringar, för neridronat-IONP; (C) hydrodynamisk storlek för nanopartiklar OA-IONP, Azelainsyra-IONP och neridronat-IONP; (D) hydrodynamisk storlek för Azelainsyra-IONP i fyra olika syntes och (e) utveckling av T 2-relaxationstiden i en lösning av neridronat-IONP som en funktion av tid och kalciumkoncentration (ref TEM protokoll: NIST - NCL gemensamma analysprotokoll , PCC-X, mäta storleken på Nanopartiklar Använda transmissionselektronmikroskopi). klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2: MRI uppgifterav plack (a) In vivo MRT av ApoE - / - mus före (överst) och en timme efter intravenös injektion av neridronat-IONP (botten). (B) plack till muskel relativa signalstyrkan före (basal) och en timme efter intravenös injektion av neridronat-IONP; (C) levern muskel relativa signalstyrkan vid olika tidpunkter efter injektion av neridronat-IONP och (d) ex vivo bilder av aorta för två möss, med och utan injektion av nanopartiklar 5. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Järnoxidnanopartiklar (IONP) är en av de viktigaste nanomaterial och det har använts för olika applikationer från länge sedan. Användningen av dessa material som kontrastmedel för magnetisk resonanstomografi (MRT) är ett väletablerat område. Men sträckor för syntes ofta tar flera tid och inställningen är komplicerat. På grund av att dramatiskt minska reaktionstiderna och förbättrar reproducerbarhet användningen av mikro-driven syntes verkar vara ett bra alternativ för produktion av högkvalitativa nanopartiklar. I det protokoll som beskrivs ovan, har mikrovågsteknik använts för syntesen av två olika nanopartiklar. Microwave möjliggör en finjustering av de viktigaste parametrarna som kan påverka de slutliga egenskaperna hos partiklarna. Det är viktigt att notera att de fysikaliska egenskaperna hos nanopartiklarna kommer att förändras om helst av de beskrivna villkoren ändras. Eftersom vissa kemikalier används i syntesförfarandet, den purification steg är avgörande för att uppnå hög kvalitet nanopartiklar.
I OA-IONP överskott av ytaktiva ämnen används för att få tillräcklig stabilitet i nanopartiklarna. Efter syntes, tre reningssteg är obligatoriska för att ta bort den. För syntesen av Azelainsyra-IONP används två olika mikrovågskomponenter steg krävs. I det andra steget, kan den slutliga storleken av partiklarna ställas från extremt små IONP (D h <50 nm) med hjälp av pH = 2,9 till större hydrodynamisk storlek (D h> 50 nm) med användning av fysiologiskt pH. Vid rening av den Azelainsyra-IONP, är väsentligt mängden NaOH användes. Tillräckligt mängd av NaOH tillsättas för att stabilisera de nanopartiklar, men för många NaOH kan desorbera det ytaktiva medlet från nanopartiklarna rendering instabila material.
Typiskt IONP besitter kort cirkulationstid i blod som är en av de största nackdelarna. För dess användning som kontrastmedel, nanopartiklar måste CIRberäkna tillräckligt med tid i blod för att nå det önskade området. För att öka tiden cirkulationen i blod olika metoder klassiskt utförs. Dessa strategier är huvudsakligen baserade på bindning av en pegylerat del Såtillvida cirkulationstiden för nanopartiklar. Men i fallet med neridronat-IONP är möjligheten att samla produceras mycket snabbt. Användningen av en aminobisphosphonate som biomolekyler på nanopartiklar för att rikta aterom plack är ett nytt koncept baserat på kalcium kapacitet dessa typer av föreningar. Dess ackumulering i skadeområdet på mindre än en timme visar hög affinitet neridronat-IONP mot kalcium som i aterom plack.
För visualisering av aterom plack är många avancerade avbildningstekniker som vanligen användes. Bland dem, positronemissionstomografi (PET) och MRI är de mest standardiserade tekniker. PET ger de bästa resultaten i termer av funktionell information beroende på den höga känsligheten ochMRI de bästa resultaten i anatomisk information på grund av den höga upplösningen. Även PET kan vara det perfekta alternativet att följa en syntetisk sond, upplösningen av denna teknik i små djur (~ 1 mm) begränsar dess användning för att visualisera mindre förkalkningar i aterosklerotiska lesioner. MRI är ett idealiskt alternativ som ger bättre upplösning (~ 0,1 mikrometer). Den lägre känsligheten för denna teknik inte undviker visualisering av kontrastmedlet i intressera regionen och bättre upplösning tillåter identifiera små förkalkningar. Dessutom visar resultaten att en kombination av den unika snabb ackumulering av neridronat-IONP med hög upplösning på MRI är ett idealiskt scenario för detektion av aterom plack i små djur.
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. Nanotechnology in cardiovascular medicine. Catheter. Cardiovasc. Interv. Off. J. Soc. Card. Angiogr. Interv. 69, 643-654 (2007).
- 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. Size-Controlled Synthesis of Magnetite Nanoparticles. J. Am. Chem. Soc. 124, 8204-8205 (2002).
- 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).
