Summary
Mikrodalga teknolojisi ateroskleroz plak karakterizasyonu için demir oksit nanopartiküllerinin son derece hızlı bir sentez edilmesine imkan verir. nanoparçacık dış tarafında bir aminobisfosfonat kullanımı aterosklerotik alanda hızlı bir birikim sağlar.
Abstract
Hızlı ve tekrarlanabilir mikro-dalga ile tahrik edilen bir protokol neridronate işlevselleştirilmiş nanopartiküllerin sentezi için geliştirilmiştir. hidrofobik nanopartiküllerin sentezi başlayarak, bizim yöntem mikrodalga tahrik senteze termal ayrıştırma yöntemi bir adaptasyon dayanmaktadır. Yeni metodoloji geleneksel usullere göre reaksiyon süreleri bir azalma oluşturur. Ayrıca, mikrodalga teknolojisinin kullanımı, klinik uygulamalar açısından önemli bir şey reaksiyonlarının tekrarlanabilirliği arttırır. Bu demir oksit nanoparçacık yenilik Neridronate eklenmesidir. Bu molekülün kullanımı aterom plağının in vivo, in vitro ve seçici birikimi özelliklerini bağlayıcı 2+ Ca sağlar Nanopartikülün dışına doğru bir bisfosfonat parçasını açar. protokol Kurumu'nun yayınladığı gelen ilk sentez beri yaklaşık 3 saat içinde sentezini ve plak algılanmasını sağlarCı ön. en az 1 saat, aterosklerotik alandaki birikimi, klinik uygulamalar için özellikle uygun olan bir kontrast maddesini içerir.
Introduction
Ateroskleroz kuralsız lipid metabolizması ve kusurlu inflamatuvar yanıt kaynaklanan arter duvarının bir çok faktörlü kronik inflamatuar bir hastalığıdır. Nedeniyle yaygınlığı ve bu ve ilgili kardiyovasküler hastalıklar ekonomik ve sosyal maliyetlere nanoteknoloji en umut verici biri olan yeni araçları ile patolojiyi ele artan bir ilgi var. 1-3 Ancak hızlı çok az örnek vardır kliniğe çeviri için temel üretim ve prob karakterizasyonu 4 bir bifosfonat ile ve ApoE aterosklerozun in vivo tespiti daha işlevsellik için demir oksit nanoparçacık mikrodalga sentezini kullanın Bu protokolde -. / -. 1 saat içinde fareler 5 demir oksit nanopartiküllerinin (IONP) iyi bilinen bir nano malzeme ve manyetik rezonans görüntüleme (MRI) için kontrast maddesi olarak kullanımı, farklı hastalık saptanması için kurulmuştur olanSon yıllarda s. 6-8
Mikrodalga sentezi (MWS), yüksek tekrarlanabilirlik ve gelişmiş verimleri ile son derece kısa sürelerde nanopartiküller sentezleyerek sağlar. Protokolde 9,10 biz plak üç adımda hedefleme yetenekleri ile IONP edinin. Nihai bir nedeniyle kalsiyum-bağlayıcı özellikleri stratejimizin önemli bir aminobisfosfonat, Neridronate, bir ektir. Doğal analog pirofosfat (PPi) dolayı, Neridronate osteogenesis imperfekta (Ol) ve Paget hastalığı, kemik mineral yönelik yüksek afinite (PDB) tedavisinde kullanılmaktadır. 11-13
protokol üç adım 1. Adım bir ve iki mikrodalga teknolojisi kullanılarak gerçekleştirilmektedir şemasında özetlenmiştir. İlk adım, yayınlanan yöntemler modifikasyonla Oleik asit ile kaplanmış demir oksit nano-tanecikleri (OA-IONP) bulunur. 14 protokolü tradit mikrodalga sentezine bir uyarlamauğratarak termal bozunma sentezi. 15,16 Fe (acac) ihtiva eden bir karışım, 3, oleik asit, oleilamin ve 1,2-dodekandiol benzil alkol içinde çözündürülür ve iki ısıtma işlemlerinde tabi tutulur. Saflaştırma, EtOH ile yıkama ve süpernatan içinde yüzey aktif maddelerin fazlasının ortadan kaldırmak için bir Nd-Fe-B, mıknatıslı parçacıkların toplanması gerçekleştirilir. Daha sonra, OA-IONP CHCI3 içinde stabilize edilir. Çok hızlı ısıtma, beklendiği gibi, beklenen sonuçlar mikrodalga ile sentezlenen nanopartiküller çekirdek (3.7 ± 0.8 mil) ve geleneksel, termal ayrışma ile karşılaştırıldığında hidrodinamik boyutu (7.5 mil) açısından daha az olduğunu gösterdi; Ancak, nanopartiküller hala mükemmel bir kristalliği sunuyoruz.
İkinci adım KMnO 4, grubumuz MW koşulları için değiştirildiği geliştirilen orijinal metodolojisi gibi güçlü bir oksitleyici kullanılarak, oleik asit içinde mevcut olan çift bağı, doğrudan bir kimyasal modifikasyonu oluşur.Ve çift bağ - 17 Birinci aşama MnO 4 arasındaki kompleksleri oluşturur. Daha sonra, asidik koşullarda bir ikinci aşama, azelaik asit IONP veren oleik asit molekülünün bölünmesini üretir. 9 dakika her biri bu iki aşamasından sonra, numune MnO 4 fazlalığını azaltmak için NaHSOa ile, 3% 1 ilk yıkama saflaştırılır - MnO 2 ve daha sonra% 1 NaOH ile asidi nötralize etmek için.
saflaştırma adımından sonra, azelaik-IONP 10 mM fosfat tamponu pH = 7.2 içinde stabilize edilmiştir. Bu tampon benzer şekilde orijinal, termal reaksiyon ne kadar parçacıkların koloidal istikrar için en iyi ortamdır. 18 OA-IONP bulunan çift bağın doğrudan oksidasyonu için mikrodalga kullanımı avantajları çok iyi bir örnektir nanopartiküllerin sentezinde bu teknolojiyi kullanarak. Reaksiyon 24 saat sürer klasik yöntemle, mikrodalga kullanımı Reacti azaltmak18 dakika zamanında. Ayrıca, mikrodalga odaklı protokol 4 tekrarlar sonra hidrodinamik boyutu 30 ± 5 nm ile nanopartiküller veren mükemmel bir tekrarlanabilirlik göstermektedir. hidrodinamik boyutu değişikliği dışında, zeta potansiyeli hızla reaksiyon başarılı kontrol etmek iyi bir parametredir. Nedeniyle Azelaik-IONP yeni karboksilik grupların varlığına bağlı olarak, zeta potansiyeli değeri ısı yaklaşım ile elde edilen değer yaklaşık -44 mV çok benzer.
Azelaik-IONP için neridronate bağlanması için geleneksel EDC / sülfo-NHS konjügasyon kullanılır. Bu sentetik yaklaşım iyi kurulmuş 19 aktive edilmiş bir karboksilat kullanılarak yana sülfo-NHS, reaksiyon sırasında kolloidal kararlılığı sağlar. fosfat tamponu ortadan kaldırılması neridronate, reaksiyon, 1 mM HEPES tampon içinde gerçekleştirilir sonra (pH 7). Reaksiyon, dar bir boyut Distr 40 ± 4 nm'lik bir hidrodinamik boyutu Neridronate-IONP vermektediribution ve zeta potansiyeli gibi -24,1 mV.
Yöntemin uygulanabilirliği aynı koşullar kullanılarak, serbest aminlerin herhangi bir peptit / antikor bağlanmasını sağlar, ancak Prosedür T 2 -ağırlıklı kontrast maddesi MRI içinde farklı amaçlar için, aterosklerotik plak in vivo görüntüleme için IONP hızlı sentezi için tarif edilmektedir alanı.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Reaktiflerin 1. Hazırlık
- 1 mM HEPES tamponu damıtılmış su, 100 ml HEPES 23.8 mg eritilmesi hazırlayın. pH 7'ye ayarlayın.
- % 10 NaHSOa 3 damıtılmış su, 100 ml NaHSOa 3 10 g çözülmesi hazırlayın. 15 dakika boyunca karıştırın.
- 100 ml su içinde NaOH, 1 g eritilmesi NaOH çözeltisi hazırlayın. 10 dakika boyunca karıştırın.
- 1 L su NaH 2 PO 4 600 mg eritilmesi 10 mM fosfat tamponu hazırlayın. fosforik asit dikkatli bir şekilde 0.34 ml ilave edilir ve 30 dakika boyunca karıştırın. 2.9 pH (kabul aralığı 2.7-3.0) ayarlayın.
- 1 L'lik bir hacmi pH'ı 7.2'ye ayarlayın yapmak NaH 2 PO 4 269 mg ve damıtılmış su Na 2 HPO 4 1.09 g çözülerek 10 mM fosfat tamponu hazırlayın.
Nanopartiküller Kaplı Oleik Asit 2. Sentezi (OA-IONP)
- Mikrodalga uyarlanmış bir şişe içinde Fe (acac) 3, 0.5 g, ekleme olei 1.4 miCı asit, oleilamin, 0.6 ml 1,2-hexadodecanediol 1.19 gr. kademeli bir pipet kullanarak dikkatli bir şekilde bir şişe duvarından fenil eter 10 ml.
- mikrodalga reaktöründe balon tanıtılması ve mikrodalga protokolü başlar.
Not: Mikrodalga yazılımı sıcaklık, basınç, karıştırma hızı, güç ve reaksiyon süresi gibi değişik parametreler için büyüklüğü tercih sağlar. Ayrıca, ayarlanabilir sentezine izin veren aynı protokolde üç farklı aşamaları yüklemek imkanı vardır. Yüklenen sentetik protokol başladığında, mikrodalga mümkün (ramping süreci) kadar hızlı örnek ısıtır ve seçilen reaksiyon süresi (işlemi çalıştıran) sırasında korur. iktidar Seçim eğimleme zamanını belirler. - mikrodalga dinamik bir çalışma yükleyin. protokol üç aşama içerir:
- Aşama 1: 60 ° C, süresi 2 dakika, basıncı 250 psi ve güç B 150 sıcaklığını ayarlamak. Stir hızı yüksek bir konumda ve ON maksimum güç olmak zorundadır.
- erkeklere özele 2: 200 ° C, süre 20 dakika, basıncı 250 psi ve güç B 300 sıcaklığını ayarlamak. Stir hızı yüksek bir konumda ve ON maksimum güç olmak zorundadır.
- Aşama 3: 250 ° C, süre 10 dakika, basıncı 250 psi ve güç B 300 sıcaklığını ayarlamak. Stir hızı yüksek bir konumda ve ON maksimum güç olmak zorundadır.
- protokolü bitirdikten sonra, şişe, oda sıcaklığında soğumaya bırakın.
NOT: Soğuma işlemi ile ya da gaz akımında olmadan yapılabilir. Her iki durum da aynı sonuçları vermektedir. Agrega karıştırma çubuğu görünür ve şişenin duvarında, EtOH ile yıkayın ve Erlenmeyer'den üzerine koydu. - Cam bir pipet kullanarak bir Erlenmeyer Reaksiyon karışımı aktarın ve EtOH% 98 10 ml. , Şişesi altında Nd-Nb-B mıknatıs koymak 5 dakika bekleyin ve bir cam pipet ile süpernatant kaldırmak.
- EtOH 10 ml ekleyin 2 dakika ve 40 kHz için oda sıcaklığında örnek sonikasyon, mıknatıs üzerinde örnek koymak ve süpernatant ortadan kaldırır. leas bu adımı yineleyint üç kez.
- Oda sıcaklığında 5 dakika boyunca 40 kHz CHCI3 sonikasyon 30 ml oleik nano partikülleri dağıtılır. üreticinin talimatlarına göre ZETASIZER hidrodinamik boyutunu kontrol edin. Cam küvet içinde OA-IONP 0.5 ml koyun ve CHCI3 0.5 ml ekleyin. Kabul aralığı 7-10 nm yoğunluğu Z-ortalama boyutu olarak ifade edilmiştir.
Not: OA-IONP heksan içinde iyi dağıtılabilir.
Azelaic Asit Nanopartiküller 3. Sentezi (Azelaic Asit-IONP)
- CHCI3 (3: 2 mi) KMnO 4 44.3 mg ve H2O karışımı içinde BTACl bölgesinin 150.4 mg çözülür. Mikrodalga balonu adapte OA- IONP bir 5 mi kana elde edilen çözüm ekleyin.
- Azelaic asit-IONP için mikrodalga protokolünü başlatın. 105 ° C 'ye ayarlanmış sıcaklık, zaman 9 dak, 300 W basınç 250 psi ve güç şişeye fosfat tampon maddesi pH 10 ml = 2.9 koyun ve mikrodalga protokolü tekrarlayın. adım soğutulduktan sonra, nano-tanecikleri geriBir mıknatıs kullanarak ve süpernatant ortadan kaldırır.
- Bir mıknatıs kullanarak parçacıkları toplar, 25 ° C'de 2 dakika süreyle 40 kHz'de bir Erlenmeyer şişesi, sonikasyon% 10 NaHSOa 3 5 ml ilave edilir ve yüzer ortadan kaldırır. (Aşama 2 kez tekrarlanır.),% 1 NaOH ile nano-tanecikleri, üç kez daha yıkanır ve son olarak fosfat tampon maddesi, pH, 5 ml = 7.2 içinde yeniden dağıtılır.
- hidrodinamik boyutu ve zeta potansiyeli kontrol edin. atılabilir katlanmış kılcal hücreye Azelaic-IONP 0.7 ml koyun ve ZETASIZER üzerine takın.
NOT: yoğunluk Z-ortalama boyutu olarak ifade nm boyutunda 25-35 için kabul aralığı. Z-Potansiyel -45 ± 5 mV için kabul aralığı. Daha büyük nanopartiküller (~ 70 mil) fosfat tampon maddesi, pH> 7 yerine, pH = 2.9 (ref Chem Eur J 2008) elde edilebilir.
4. Neridronate nanopartiküllerin sentezi (Neridronate-IONP)
- Azelaic-IONP 2 ml kısım ile bir santrifüj EDC 12 mg ve Sülfo-NHS 15 mg ekleyin. koymak35 dakika boyunca oda sıcaklığında bir girdap karışım.
- Nanopartiküller destabilize süpernatan aspire ve HEPES, 1 mM, pH = 7 tampon 1.5 ml parçacıkların yıkama santrifüj altında bir mıknatıs koyun. (Bu adım iki kez tekrarlanır). Daha sonra, neridronate, 5 mg ilave edin ve 2 saat boyunca bir girdap karışımı çalkalanır.
- 1 mM HEPES pH = 7 tampon maddesi ile bir mıknatıs ve yıkama (3 x 2 mi) ile ayrı nanopartiküller. Son olarak, 1 mM HEPES pH = 7 tampon, 2 ml Neridronate-IONP dağıtılır.
- hidrodinamik boyutu ve zeta potansiyeli kontrol edin. (Ekipman kurulumu bölümüne bakınız) atılabilir katlanmış kılcal hücreye Neridronate-IONP 0.7 ml koyun ve ZETASIZER üzerine takın.
NOT: yoğunluk Z-ortalama boyutu olarak ifade nm boyutunda 40-45 için kabul aralığı. Z-Potansiyel -20 ± 5 mV için kabul aralığı.
ApoE ateromlar Plak Vivo Algılama 5. - / - MRG ile Fareler
- MRI Acquisition Hazırlık
NOT: Birkaç eskihayvan deney için tra sistemlerine ihtiyaç vardır. Böylece, bu gerektirecektir:- hayvanları uyutmak için uygun ekipman kullanın.
- Hayvan istikrarlı sıcaklığını korumak için harici sıcak hava ile yakın devre dolaşan sıcak su sistemi edinin.
NOT: Bu durumda MR uyumlu izleme ve yolluk sistemi MRG mıknatıs içinde hayvanın ısısını kaydeder. - hayvanın yakınında dış sıcaklığı Monitör, hayvan, MR konsolunda entegre arabirimini kullanarak toraks yakın hayvanın bünyesinde bulunan solunum sensörünün gövdesi (rektal termometre) sıcaklığı.
- MR Deney
- Bir% 100 oksijen hattı ile (iki ya da üç dakika ve MR deney sırasında bakım için 1-1.5% sırasında indüksiyonu için% 2) buharlaştırılmış izofluran hayvanların anestezisi.
- Bir profil edinme yardımı ile mıknatısın merkezinde hayvan yerleştirin.
- Adım 5.2.2 sonra ayar RF 300 MHz (7 T) rezonans frekansına bobin ve optimum sinyal alımı için 50 Ohm bobinin karakteristik empedansını maç.
NOT: Harici kablolama ve bireysel verici bobin her parçası için adaptör / splitter üzerinden ölçüm sistemi olacak bağlantılara dikkat edin (bizim durumumuzda bir kareleme bobin idi). - ayarlama ve bobinler eşleşen sonra, tarayıcıya bobinler takın.
- RF darbe kalibrasyonu (şekil ve uzunluk) ve orta frekans ayarı için nabız kalibrasyon ve elle frekans merkezini hem gerçekleştirin. elle 90 ° darbe kalibrasyonu, kaba layneri (aşağıya bakınız), orta frekans ve alıcı kazanç ayarlamaları yapın.
- eksenel, koronal ve sagital da denilen tripilot: Bir gradient eko (FLASH veya GRE) yerelleştiricisinin tarama (3 uçak izci edinme kullanarak tam konumunu gerçekleştirin.
- cen manyetik alan homojenliği optimize etmek için mıknatıs terazi ayarı gerçekleştirinmıknatısın ter. bir ya da tek darbe FID sırasını kullanarak (5.2.3 bakınız) manuel bu adımı gerçekleştirin ve sisteme dahil birinci ve ikinci siparişleri şimleri ya da herhangi bir otomatik layneri dizisi ayarlamak
NOT: İyi shimmed manyetik alan, kolayca tanınan ve T2 * ile ölçülür (daha iyi daha büyük) ya da spektrumları dar FWHM.
- Plak 5 MRG Veri Toplama
- Intravenöz kuyruk damar içine 100 ul neridronate nanopartiküller (1 mg [Fe] ml -1) enjekte edilir ve görüntüleri 1 saat sonrası enjeksiyon kazanır. abdominal aort (böbrek çatallanma) bakarak aterosklerotik plak MRG edinimi için parametreleri yükleyin.
- eserler en aza indirmek için araya ekleme modunda, 10 ila 20 dilim çok dilimli koyun.
- 30 x 30 mm (eksenel) (koronal) x 30 mm FOV 60, küçük degrade bobin işbirliği ile (kalınlığı 0.8 mm dilim: yüksek çözünürlüklü hızlı spin eko T1 ağırlıklı aşağıdaki parametrelerle koronal veya eksenel görünümünde MRG Edinmenfiguration bu 0.6 mm), 400 msn TR, 8 msn TE, 5-8 dk ortalama satın alma süreleri için 8 (küçük gradyan) sinyali ortalamalara 256 x 256 edinimi ve yeniden matris verileri, 6 (büyük gradyan) indirgenebilir.
NOT: TE özellikle kritik ve uygulamaları kısıtlayabilir kan sinyal ve akışı ve kimyasal kayma eserler varlığıdır. Bu durumlarda duyarsız fast spin eko T2 IR plak karakterize etmek için yardımcı olabilir eserler ve aynı yerde tamamlayıcı verilerin edinilmesini azaltmaya yardımcı olabilir akar. Ayrıca, bir presaturation darbe duvar ve kimyasal kayma eser azaltma dış sınırının daha iyi belirlenmesi için arter duvarını çevreleyen yağ dokusu azaltmak için kullanılabilir. - 5: uygun yazılım (Tıbbi Görüntüleme Veri Examiner örneğin OsiriX Görüntüleme Yazılım veya amid) gibi Dicom olarak standart bir format kullanarak görüntüleri ve görünümü aktarın. el ves sınırlayan kontrast etkisini ölçmeksel alanı, duvar kalınlığı, lümen alanı ve plak yükü 5.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Bu protokol, üç farklı IONP sentezi tarif edilmektedir. hidrofobik OA-IONP başlayarak sulu dengeli nanopartiküller mikro-dalga ile tahrik edilen sentez yardımıyla elde edilir. Çok dar bir boyut dağılımı (Şekil 1c) tüm nanopartiküller sunulan çok küçük hidrodinamik boyutu (Dh <50 nm). mikrodalga teknolojisi kullanımı temel boyutları açısından çok küçük nano-tanecikleri oluşturur. mikrodalga yana hızlı bir ısıtma, nanopartiküllerin çekirdek küçük boyutları vererek başkalarının metodolojiler ile karşılaştırıldığında çekirdeklenme artış oranı üretirler. Fe 3 O 4 çekirdek üzerine kafes saçaklar açık bir şekilde görülebilir TEM görüntüleri gösterilmektedir Ancak, parçacıklar, hala mükemmel kristallik mevcut (Şekil 1A, B). Yöntemin diğer önemli yönü uyarlık olduğunu. Azelaic asit-IONP sentezi dört tekrarı, aynı sonuçlar sonrasıhidrodinamik boyutu ve dağılımı (Şekil 1d) ürün elde edilmiştir.
Işlevsellik sonra neridronate nanopartiküllerinin mevcut bifosfonatlar dolayı bağlanma özelliklerini Ca 2 + Ca + 2 farklı miktarları ile bu nanopartiküller inkübe kontrol edildi. Ca2 + olmadan nanopartiküller başlangıçtaki hipotezi uygun, kararlı (Şekil 1 E) kalmıştır ise dolayı nanoparçacık kümelerinin oluşmasına doğrusal Ca miktarı 2+ ve kuluçkalama süresi ile bu T2 gevşeme süresi artışlar gösterilmiştir.
- / - Farelerde in vivo MR deneylerde 48 haftalık eski ApoE yapıldı. Karotis ve abdominal aort bazal görüntüleri ilk alınmıştır. aterosklerotik plak oluşumuna bağlı Lezyon açık bir şekilde görülebilir. Daha sonra, 100 ul (1 mg [Fe] mi -1 (Şekil 2), 1 saat sonra enjeksiyon gösterildiği gibi sinyal plak bazal görüntülere göre hipointenstir oluşturur. iki ROI (region of interest) seçimi bazal ve 1 saat sonrası enjeksiyon görüntüleri arasında karşılaştırma lezyon alanında yoğunluk sinyalinin ölçümü sağlar. Kas oranı plak onlara (p <0.05, Şekil 2b) arasında anlamlı bir farklılık olduğunu.
yoğunluğunun azaltılması, kan ve selektif olmayan birikmesi ile Dolaşım süresi nedeniyle, buna ek olarak, karaciğerde sinyali değerlendirmek için neridronate nanopartiküllerin 100 ul enjekte edildikten sonra, farelerde gözlenmiştir. Çizelgede görüldüğü (Şekil 2c) olarak, nanopartiküller tamamen 20 dakika seçici birikimi onayladıktan sonra dolaşımdan temizlendineridronate aterosklerotik plak doğru nanopartiküller. Final ex vivo görüntüleme ve histoloji yapıldı. Fareler öldürüldü ve aort halkaları ekstre edildi. Ve nanopartiküllerin olmadan aorta görüntüleme in vivo deneyler (Şekil 2d) ile anlaşarak sinyalde farklılıklar gösterdi.
Şema 1:. Sentetik adımlar DLS her noktada protokolü ve temel karakterizasyonu takip bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 1: Charananoparçacıkların cterization (a) TEM görüntüleri, OA-IONP için iki büyütme, en.; (B) TEM görüntüleri, iki büyütme, Neridronate-IONP için; (C) nano OA-IONP, azelaik asit IONP ve Neridronate-IONP hidrodinamik büyüklüğü; (D) dört farklı sentez ve zaman ve kalsiyum konsantrasyonu (ref TEM protokolünün bir fonksiyonu olarak Neridronate-IONP çözeltisi içinde T2 gevşeme zamanı (e) evrim azelain asit IONP hidrodinamik boyutu: NIST - NCL Ortak Deney Protokolü PCC-X, Transmisyon Elektron Mikroskobu kullanılarak Nanopartiküller Boyut) Ölçme. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 2: MRG veriplağın (A) 'daki ApoE vivo MRI - / - Neridronate-IONP (alt) IV enjeksiyonundan sonra (üst) ve bir saat önce fare.; (Bazal) ve Neridronate-IONP iv enjeksiyonundan sonra bir saat önce kas göreli sinyal yoğunluğu (b) plak; (C) Neridronate-IONP ve (d) ve nanopartiküller 5 enjeksiyonu olmadan iki fareler için aort ex vivo görüntüleri enjeksiyonundan sonra farklı zaman noktalarında kas göreceli sinyal yoğunluğu karaciğer. Bir büyük görmek için tıklayınız Bu rakamın sürümü.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Demir oksit nanopartiküllerinin (IONP) önemli nano biri olan ve uzun zaman önce, farklı uygulamalar için kullanılmaktadır. Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRI) için kontrast maddesi olarak bu maddelerin kullanımı, iyi kurulmuş bir alandır. Ancak, sentez yolları genellikle birkaç zaman alır ve kompozisyon karmaşıktır. dramatik reaksiyon sürelerini azaltmak ve tekrarlanabilirlik artırır nedeniyle mikrodalga odaklı sentezi kullanımı yüksek kaliteli nanopartiküllerin üretimi için iyi bir alternatif gibi görünüyor. Yukarıda tarif edilen protokol, mikrodalga teknolojisi, iki farklı nanopartiküllerin sentezi için kullanılmaktadır. Mikrodalga parçacıkların nihai özelliklerini etkileyebilir ana parametrelerin ince ayar için izin verir. Tarif edilen durumların herhangi bir değişiklik olup olmadığını nanopartiküllerin fiziksel özellikleri değişeceğini belirtmek gerekir. Bazı kimyasal maddeler, sentetik bir prosedür kullanılır için, purificatioN adımda, yüksek kaliteli nano-tanecikleri elde etmek için kritiktir.
yüzey aktif OA-IONP aşan nanopartiküller yeterli istikrarı elde etmek amacıyla kullanılmaktadır. sentez sonra, üç saflaştırma aşamaları kaldırmak için zorunludur. Azelaik asit IONP sentezi için, iki farklı mikrodalga aşamaları gerekmektedir. İkinci aşamada, parçacıkların son boyutu ultra-küçük IONP fizyolojik pH değeri kullanarak <(50 nm büyük hidrodinamik boyutu D h) pH = 2.9 kullanılarak (50 nm D h)> dan ayarlanabilir. Azelaik asit IONP saflaştırılmasında kullanılan NaOH miktarı önemlidir. NaOH yeterli miktarda, nano-tanecikleri stabilize etmek için, ancak çok fazla NaOH stabil olmayan bir malzeme oluşturma nanopartiküllerden yüzey aktif desorbe olabilir ilave edilmesi gerekir.
Tipik haliyle, IONP ana dezavantajlardan biri olan kanda kısa dolaşımı süresini sahiptirler. Kontrast madde olarak kullanım için, nanopartiküller Cir gerekİstenilen alana ulaşmak için kanda yeterli zaman hesaplanmalıdır. farklı yaklaşımlar klasik yürütülmektedir kandaki dolaşımı süresini uzatmak için. Bu stratejiler, esas olarak bu ölçüde nanoparçacık dolaşımı süresini PEG'lenmiş yarımın dayanmaktadır. Bununla birlikte, Neridronate-IONP durumunda, birikim çok hızlı üretilir. aterom plağı hedef nanopartiküller üzerinde biyomolekülün gibi bir aminobisfosfonat kullanılması bileşiklerinin bu tür kalsiyum yeteneklerine dayalı yeni bir kavramdır. Bir saat daha az lezyon alandaki birikimi aterom plağı bulunan kalsiyumun doğru Neridronate-IONP yüksek afinite göstermektedir.
aterom plağının görünüm için, birçok gelişmiş görüntüleme teknikleri genellikle istihdam edilmektedir. Bunlar arasında, pozitron emisyon tomografisi (PET) ve MRG en standardize teknikler vardır. PET nedeniyle yüksek hassasiyet fonksiyonel bilgi açısından en iyi sonuç verir venedeniyle yüksek çözünürlüklü anatomik bilgi en iyi sonuçları MR. PET sentetik probu takip ideal bir seçenek, küçük hayvanlar bu tekniğin çözünürlüğü olabilir ancak (~ 1 mm) aterosklerotik lezyonlarda küçük kalsifikasyon görselleştirmek için kullanımını kısıtlar. MRG daha iyi çözünürlük (~ 0.1 mikron) sağlayan ideal bir alternatiftir. Bu tekniğin daha düşük hassasiyet değil faiz bölgedeki kontrast madde görselleştirme önler ve daha iyi çözünürlük küçük kalsifikasyonlar belirlenmesini sağlar. Buna ek olarak, sonuçlar MR yüksek çözünürlüklü Neridronate-IONP benzersiz hızlı birikimi ile ufak hayvanlarda ateroma plak tespiti için ideal bir senaryo olduğunu göstermektedir.
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).
