Waiting
Login processing...

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

Bioengineering

Darbe Lazer Tahrik olma üzerine Altın Nanopartikül Entegre Fotoğraf duyarlı lipozomlar ve Bunların Mikro-kabarcık Kavitasyon Ölçülmesi Sentezi

Published: February 24, 2016 doi: 10.3791/53619

Summary

Bu protokol piyasada mevcut malzemeler ile foto-duyarlı lipozomlar entegre altın nanopartikülüne için basit bir hazırlık yöntem açıklanır. Aynı zamanda darbeli lazer tedavisi üzerine sentezlenen lipozom mikro-kabarcık kavitasyon sürecini ölçmek için nasıl gösterir.

Introduction

olasılık maksimize özgüllük ve minimal yan etkileri ile, spatial- temporal- ve dozaj kontrollü modası uyuşturucu teslim çekici bir şekilde dış uyaranlara kullanılarak ilaç salımını tetiklemek için. Eksojen uyaranlara duyarlı sistemlerin (ışık, manyetik alan, ultrason, mikrodalga radyasyon) geniş bir yelpazede arasında, ışık tetiklenen platformlar kliniklerinde onların non-invaziv, sadelik ve uyum sayesinde, caziptir. Geçtiğimiz on yıl içinde 1 Kapsamlı bir araştırma Ancak bu tür yakın kızılötesi ışık sorumlu altın gibi platform teknolojileri, çeşitli sağlamıştır (Au) nanocages akıllı polimerler ile kaplanmış, uyuşturucu, 3 ve kendini monte porphysome nanovesicles ile konjuge 2 fotoğraf kararsız, polimerik nanopartiküller (NPS). 4 bu teknolojiler geliştirme preklinik aşamalarında hala ve başlatılması ve cont sürecine dahil parametrelerin net bir anlayış ve optimizasyon gerektiririlaç salınımı döndürülmektedir.

Böyle bir sistemin hazırlanması için basit ve kolay erişilebilir yöntemlerden biri piyasada yaygın olarak bulunmaktadır ve yoğun klinik öncesi ve hatta klinik çalışmalarda araştırılmıştır her ikisi de termal duyarlı lipozomlar 5,6, Au NPS entegre etmektir. Küçük hayvanlarda veya insanlarda lokal uygulama için kullanıldığı zaman yakın kızılötesi aktive Au nano-(ör nanocages) göre kendi plasmonik dalgaboyunda Au NPlerin derin doku aktivasyonu sınırlama rağmen, bu sistem hala büyük ümit vaat etmektedir. 7 ışık tetiklenen serbest bırakılması için lipozomlar ile Au NPS birleştiren bazı erken çabalar vardır. 8-11 çoğu malzeme yenilik odaklanırken, erişilebilirlik ve ölçeklenebilirlik sorunları ele alınması gerekmektedir. Ayrıca, bu nanocarriers kullanarak serbest bırakma mekanizmalarına raporlar hala sınırlıdır.

Burada, fabrikasyonu fotoğrafın duyarlıeş zamanlı olarak ilaç ve hidrofilik Au NPS yüklü lipozomlar tarif edilmiştir. Kalsein Kapsülleme verimliliği ve sistemin salınım profilini değerlendirmek için bir model bileşik olarak kullanılır. Buna ek olarak, bu sistemde, Au, NPS tarafından emilen ışık lokal bir sıcaklık artışı ile sonuçlanan ısı şeklinde çevreleyen mikro ortama yayar. Hava mikrokabarcıklar lazer ısıtma esnasında üretilen ve lipozomlar (Şekil 1) mekanik bozulmasına yol açar. mikro-kabarcık kavitasyon mekanizması hidrofon ölçümleri ile teyit edilir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Hazırlık

  1. Yuvarlak temiz 100 mi su regia (konsantre nitrik asidin 1 parçası (HNO 3) ve konsantre edilmiş hidroklorik asit (HCI) 3 ölçü) ve DI suyla şişeler yıkama ile taban şişe içine tartılır. şişeler Otoklav ve 15 dakika boyunca 100 ° C'de sıcak hava fırınında kurutun. Sarın ve kullanılıncaya kadar steril şişeler saklayın.
  2. % 70 etanol kullanılarak elle tutulan mini ekstruder kümesi sterilize edin.
  3. Döner buharlaştırıcı açın ve sırasıyla 37 ° C ve 4 ° C'de sıcak su banyosu ve soğutma kulesi sıcaklığını ayarlamak.
  4. 10 ml 0.1 mM, fosfat tamponlu tuzlu su (PBS) (pH 7.4) içinde kalseinin 374 mg çözülmesiyle stok solüsyonu kalsein 60 mM hazırlayın. 1 M sodyum hidroksit (NaOH) çözeltisi kullanılarak pH 7.4 ayarlayın.

Lipozomların 2. sentezi

  1. Lipidler çıkarın (1,2-Dipalmitoyl- sn -glisero-3-fosfokolin (DPPC), 1-palmitoil-2-hidroksi-sn -glisero-3-phosphochohattı (MPPC) ve 1, 2-distearoil, sn -glisero-3-phosphoethanol-amin- N - [karboksi (polietilen glikol) -2000] (amonyum tuzu) (DSPE-PEG2000)) dondurucu (-20 ° C) ve RT onları çözülme.
  2. 15.9 mg DPPC, 1.3 mg MPPC ve 2.8 mg DSPE-PEG2000 tartılır. 2 ml kloroform bunları birbirine eritin.
  3. Steril yuvarlak tabanlı şişeye kloroform çözeltisini ve ince, kuru lipit tabakası oluşturmak için, düşük basınç altında döner buharlaştırıcı kullanılarak çözücü buharlaştırılır.
  4. Aşama 1.4 ve 50 ul Au NP (3.36 x 10 ila 16 parçacık / ml) içinde hazırlanır kalsein 1.95 mi 60 mM ihtiva eden 30 dakika boyunca 2 ml sulu çözeltisi, 45 ° C lipid tabakası hidratı.
  5. 45 ° C'ye kadar ısıtma bloğu önceden ısıtın. Filtre destekleri arasında 200 nm polikarbonat membran filtre yerleştirin ve mini ekstruder setini monte. DI su ile potansiyel sızıntı kontrol edin.
  6. Aşama 2.4 ve extru gelen lipozom solüsyonu 1 ml şırınga içinde bir dolgumonte mini ekstrüderin diğer ucunda şırınga geçirilmesiyle örnek de. 11 kez tekrarlayın.
  7. bilgilerini Au NP, üreticinin protokolüne uygun olarak, yıkama sıvısı olarak PBS kullanılarak lipidler ve kalsein kaldırmak için, bir PD-10 tuz giderme kolonu boyunca sentezlenmiştir lipozomlar çalıştırın.
  8. 4 ° C'de steril tüplerde örnekleri saklamak ve 2 gün içinde kullanım.

Ile Isıtma Lipozomlar 3. Calcein Yayın

  1. Adım 2.2 DPPC, MPPC ve DSPE-PEG2000 molariteleri ekleyerek stok solüsyonu lipid molaritesi nedir. 0.1 mM, PBS tampon (pH 7.4) ile 5 mM lipit konsantrasyonuna lipozom stok solüsyonu ile seyreltilir. bir santrifüj tüpüne (2 mi) örnekleri aktarın.
  2. Bir sıcak su banyosu içinde tüp yerleştirin ve 25 ile 70 ° C arasında kademeli sıcaklığını yükseltir. Burada 1 ° C / dk bir oranda sıcaklık artışı.
  3. Farklı sıcaklık noktalarında (27, 32, 37, 39, 41 alikotları (10 ul) toplamak43, 45, 52, 57, 62, 67 ve 70 ° C).
  4. Oda sıcaklığında 10 dakika boyunca lipozomları sindirimi ve kalseinin tamamlanmış salımını elde etmek için burada liposomal çözelti% 2 Triton X-100-2 mi kısım 10 ul ekle.
  5. 96 çukurlu bir mikrolevhadaki her oyuğa liposomal çözelti 200 ul aktarın ve bir floresan mikroplaka okuyucu kullanılarak toplanan numunelerin fluoresans şiddetini ölçmek. kalsein eksitasyon ve emisyon dalga boyları sırasıyla 480 ve 515 nm.
  6. % 100 salınımı gibi, Triton X-100 ile muamele edilmiş örneklerde floresans yoğunluğu alarak, aşağıdaki formül kullanılarak, her bir zaman noktasında serbest kalsein yüzdesini hesaplayın:
    Formula1
    Ft, belirli bir zaman noktasında çözeltinin floresans şiddetidir. F i ve F x sırasıyla çözümün normalize ilk ve son floresan yoğunlukları vardır.

4. Calcein ReDarbeli lazer lipozomlar arasından kira

  1. kuartz küvete 100 ul lipozom çözeltisini ve bir küvet içine tutucuya yerleştirin. ışık kaynağı olarak 532 nm dalga boyunda 6 nsaniye bir darbe süresi ile: YAG lazer bir darbeli Nd kullanın. 1 Hz: Tekrar hızı - Lazer Parametreleri aşağıdaki kullanın Lazer enerji yoğunluğu: 1 mJ / cm2; Işın çapı: 0.5 mm.
  2. Işık lipozom solüsyonu geçer şekilde küvet ile dengesi ayarlanmış lazer ışını kılavuz ve çeşitli darbe sonrası alikotları toplar.
  3. Oda sıcaklığında 10 dakika boyunca lipozomları sindirimi ve kalseinin tamamlanmış salımını elde etmek için burada liposomal çözelti% 2 Triton X-100-2 mi kısım 10 ul ekle.
  4. kalsein göz önüne alındığında ışığa karşı duyarlıdır ve lazer deney beyazlatılabilir olabilir, önceden ölçülmesi lipozom serbest verileri normalleştirmek için kalsein çözeltisi üzerinde darbeli lazer ağartma etkisi.
    1. Spesifik olarak, kalsein çözeltisi (60 mM) darbeli lazer wi maruzDarbe numaraları (0, 25, 50 ve 100) değiştirmek için 1 Hz inci frekans. önce ve lazer maruz kaldıktan sonra, sırasıyla, 480 ve 515 nm uyarma ve emisyon dalga boyları ile kalsein floresan yoğunluğu ölçmek.
    2. ağartma miktarını (özgül darbe sayıdan sonra kalsein lazer pozlama / floresan yoğunluğu önce kalsein floresan yoğunluğu) hesaplayın. faktörlü lipozomlar floresans yoğunluğu çarparak lipozom örneklerinden elde edilen değerlerini normalize bu faktör kullanın.
  5. sırasıyla, 480 ve 515 nm uyarma ve emisyon dalga boylarında bir floresan mikroplaka okuyucu kullanılarak toplanan numunenin fluoresans şiddetini ölçmek.
  6. % 100 salınımı gibi, Triton X-100 ile muamele edilmiş örneklerde floresans yoğunluğu alarak, aşağıdaki formül kullanılarak, her bir atım sayısı tahliye kalsein yüzdesini hesaplayın:
    Formula1
    i ve F x sırasıyla çözümün normalize ilk ve son floresan yoğunlukları vardır.

Basınç Impulses 5. Ölçüm

  1. mikroskobik slayt üzerinde numune 100 ul koyun ve örnek üzerine lazer odağı ayarlayın.
  2. solüsyon içine bir iğne Hidrafon (1 mm çapında ve 450 NV / Pa hassasiyet) daldırın.
    Dikkat: hidrofon zarar görmesini önlemek için, lazer ışığı ile aydınlatılmış edilmemelidir.
  3. değişen darbe numaraları (0-100) ve nabız enerji (20-160 μJ / darbe) ile darbeli lazer ile örnek ışın tedavisi.
  4. Dijital osiloskop kullanarak basınç sinyallerini kaydeder.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

10: 4 ya da 7.95: Lipozomlar 86 mol oranında DPPC, MPPC ve DSPE-PEG2000 ile geleneksel bir ince film hidrasyon tekniği kullanılarak hazırlandı 0.65. 1.39 mg / ml 12 Au NPlerin boyutu ışık belirlenmesi önemlidir aşağıdaki lazer ikaz deney sırasında dönüşüm verimi ısı. Au NPS küçük boyutta yüksek 13 Böylece 5 nm Au NPS, satıcıdan küçük numuneler, kapsülleme için seçildi. Nakleden verimliliktir. Sentez sırasında, hidrasyon Au NP içeren ortam ve daha sonra serbest kalsein Au, NP ve kalsein kaldırmak boyutu ekstrüzyon ve jel filtrasyonu kromatografisine tabi tutulmuştur çoklu lamelli veziküller oluşturmak için ilave edildi.

Kalsein bir hidrofilik floresan boya 60 mM bir konsantrasyonda, lipozomların, sulu iç kısım içinde kapsüllenir ise. c, yüksek konsantrasyonlarda, floresansalcein kendini besler. Bu yeniden kazanılması floresan gelen lipozomların salınır Ancak, kalsein tetiklenen ilaç salımını belirten, seyreltilmiştir. Kalsein lipozomlar bu özellik dayanarak 14 5 mM'ye seyreltildi ve sıcaklık değişimine lipozomal sisteminin yanıt olarak gözlenmiştir. Şekil 2A'da gösterildiği gibi, ne olursa olsun, Au NPlerin varlığı, lipozomlar% 10'dan daha az bir sızıntı oranı ile fizyolojik sıcaklıkta (örneğin, 37 ° C) yaklaşık sağlamdı. Sıcaklık (biraz lipidlerin geçiş sıcaklığının üzerinde) 42 ° C,% 60 yükseltilmiştir, ancak kapsüllenmiş kalseinin -80% 2 dakika içinde lipozomların salınır. serbest bırakma yüzdesi anlamlı bir fark bırakma ısı kullanılarak tetikleyen bir ve Au NPS olmadan lipozomlar içinde görülmektedir. Bu sistemin faz geçiş sıcaklığı kaynaklanmaktadır. Ayrıca, hızlı ve etkili bir şekilde salınması prese nedeniylegeçiş sıcaklığında lipozom çift-katlı geçirgenliğini artırır NCE% 10 MPPC.

Sonraki, lazer ışınlama üzerine lipozomlar gelen Calcein bırakma incelenmiştir. lipozomal çözelti bir küvet taşıyıcısına yerleştirilmiş bir kuartz küvet içinde alınmıştır. 532 nm Nd: NSEC 6 bir darbe süresine ve 166,67 kW / cm2 bir anlık güç yoğunluğuna sahip YAG lazer darbe lipozomal çözeltisi üzerine odaklanmıştır. numuneleri, çeşitli darbe numaraları (0, 25, 50 ve 100) darbe frekansı 1 Hz sabit edildiği toplanmıştır. Örnekler hemen mikrosantrifüj tüpüne aktarıldı ve bir buz banyosu içine yerleştirilmiştir. Bu kalseinin daha fazla serbest önlemektir. örnekleri toplarken lazer kapalıydı. Şekil 2B'de gösterildiği gibi, Au NPler lipozomlar serbest kalsein miktarı darbe num artmış olan uyarıldığında kapsüllenmiş kalsein, serbestBers artmıştır.

Son adım Hidrofondan ile lipozomlar gelen kalsein salınımı mekanizmasını incelemek oldu. 3A Au NPS (kırmızı), Au NPS (mavi) olmadan Au NPS (siyah) ve lipozomlar ile lipozomlar için kaydedilen akustik sinyal Şekil. Au NPS ile Au NPS ve lipozomlar karakteristik basınç dalgası sinyalleri gösterirken, hiçbir sinyal Au NPS olmadan lipozomlar gözlendi. Basınç dürtü (Şekil 3A vaziyettedir) hem pozitif hem negatif aşamalarını içerir. Bu mikro-kabarcıklar (pozitif faz) oluşturmak ve çözelti içinde (negatif fazı) bozabilir olduğunu göstermektedir. Maksimum ve Au NP-içeren lipozomlar kaydedilen pik minimum değerler sırasıyla 0.00093 ve -0,00074 V idi. Son olarak, artan lazer enerjisinin bir fonksiyonu olarak basınç impulslarının ortalama maksimum ve minimum hesaplanmıştır. Beklendiği gibi, akustik sinyal genliği giderek artmaktadır lazer ile artmışEnerji (Şekil 3B). Bu, sonraki termoelastik genleşme ve büzülme atfederek parçacıkların salınım artan yoğunluğuna bağlı olması gerekir. 15,16

Şekil 1
Şekil 1 Foto-duyarlı lipozomların önerilen ilaç serbest bırakma mekanizması. Işımaya edilirken Au NPS (kırmızı noktalar), lipozom zarı bozmakta ve böylece kalsein salma Kalsein, kendi kendine sönen (gösterildiği gibi) Lipozomlar içinde, floresant tetik mikro-kabarcıkları türetmek çevredeki serbest bırakılması olarak. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

şekil 2
Şekil 2. <Güçlü> Isı ve darbeli lazer lipozomlardan kalseinin tetiklenen serbest bırakma ya da 2 dakika boyunca farklı sıcaklıklarda su banyosuna yerleştirildi Au NP olmayan lipozomlar serbest kalsein (A) yüzdesi.; Darbeli lazer ile tedavi edildi Au NP ile lipozomlar salınan kalsein (B) Yüzde (darbe süresi = 6 NSEC; güç yoğunluğu ~ 12 mW / cm2). Hata çubukları üç nüsha olarak yapılan üç bağımsız deneyler standart sapma (SD) ± ortalamasını temsil etmektedir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 3,
Şekil 3: (A) Akustik sinyaller Au NP (kırmızı), A olmayan, Au NP (siyah) ve lipozomlar ile lipozomlar için hidrofon sistemi kullanılarak ölçüldüu NPS (mavi). Au NPS ile Au NPS ve lipozomlar karakteristik basınç dalgası sinyalleri gösterirken, hiçbir sinyal Au NPS olmadan lipozomlar gözlendi. ilave foto-duyarlı lipozomların akustik sinyal büyütülmüş bir görünümünü göstermektedir. (B) maksimum ve lazer gücü artan bir fonksiyonu olarak basınç impulslarının minimum pik değer. akustik sinyal genliği giderek artmaktadır lazer enerjisi artar. Hata çubukları on çalışır yapılan üç bağımsız deneyler ± SD ortalamasını temsil etmektedir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

İnce film hidratasyon Lipozomların elde edilmesi için geleneksel bir yöntemdir. Organik çözücü (bu durumda kloroform), ilk şişenin üzerine ince bir lipid filmi oluşturmak için 37 ° C'de bir döner buharlaştırıcı içinde lipitleri yok etmek için kullanılan ve daha sonra çıkarıldı. Bu lipid filmi 60 mM Calcein ve 5 nm ve Au NP içeren sulu bir çözelti ile hidre edilmiştir. Hidratlama işlemi sırasında, sıcaklık 50 ° C civarında muhafaza edildi ve şişe sürekli balon döndürülerek çalkalandı. Bu aşamada önemli buharlaştırılması ve hidrasyon sırasıyla gerçekleştirilmiştir sıcaklıklardan seçimidir. DPPC, lipozom ana bileşen, faz geçiş sıcaklığı (Tm) 41 ° C 'dir. lipid oluşumu filmi düşünmek esnasında, sıcaklık, kurutuldu lipid toplu yığınlarının oluşmasını önlemek için 41 ° C altında olmalıdır. Hidrasyon sırasında, T m'den daha yüksek bir sıcaklığa fosfolipid sürücü için seçildiküresel çok katmanlı yapıların içine kendini monte edin. ince film hidrasyon yöntemi gerçekleştirmek için kolay olmasına rağmen, sulu çözelti içinde kalseinin Au NPlerin kötü kapsülleme etkinliği (<% 1) ile sınırlıdır. Gelecekte, kapsülleme donma-çözülme döngüleri boyunca geliştirilmiş olabilir.

Daha sonra boyut ekstrüzyon bir ısıtma bloğu üzerinde yerleştirilen bir el Mini ekstrüder kullanılarak yapıldı. 1 mi çözelti en fazla laboratuarda küçük çapta üretim için idealdir, bu kurulum, kullanılarak ekstrüde edilebilir. Bu aşamada önemli halen lipozomların faz geçiş sıcaklığı üzerinde olmalıdır sıcaklıktır. 50 ° C de ekstrüzyon teslim ile, lipozom boyutu nm gözenek 200 ile zar boyunca ekstrüzyon 10 döngü sonra yeknesak muntazam olmuştur. Membran kırılgan iken ekstruder içinde basınç büyük olduğu gibi bu adımda hareket yavaş ve nazik olmalıdır.

Bir sıklıkla gözden kaçan ama önemli steİlaç ihtiva eden lipozomlar sentezi sırasında p saflaştırılması veya enkapsüle ilaçlar (burada örneğin, kalsein Au NPS) çıkarılmasıdır. Bu jel filtrasyon kromatografisi ile yapıldı. Araştırmacı, bu çalışmada kullanılan PD-10 kolon işleme <2 ml solüsyon için uygun olduğunu fark etmesi önemlidir. büyük hacimli numuneler birden çok sütun kullanılarak işlenebilir.

seyreltilmiş olarak lipozom gelen kalsein salınımının çalışma yüksek konsantrasyonlarda kalsein ve yeniden floresan kendini söndürme dayanır. örnekler, sırasıyla ısı veya lazer tedavisi için ısı ve ışığa maruz bırakıldıktan sonra, numunelerin alikoları, sürekli değişen sıcaklık noktalarında veya darbe numaraları geri çekilir ve ayrı şişelere aktarılmıştır. şişeler derhal hassas ölçümler için, kalseinin potansiyeli daha salımını önlemek için bir buz banyosu içine yerleştirilmiş olmalıdır. fark Başka bir şey kalsein ışığa duyarlı olmasıdırve bu nedenle, lazer deney beyazlatılabilir olabilir. Bunun üstesinden gelmek için, kalsein çözeltisi üzerine darbeli bir lazer ağartma etkisi ölçülmeli ve lipozom serbest veri buna göre normalleştirilmiş.

protokolü, burada ışığa duyarlı lipozomlar için, basit bir hazırlama metodunu tarif etmektedir. Termal sürümü ilk fosfolipidlerin duyarlı sıcaklığını istismar gösterilmiştir. kurmak lazer resimli ve hafif darbeli lazer ile elde edilir serbest tetiklenir. Işığın mekanizması sürüm ayrıca keşfediliyor ve mikro-kabarcık kavitasyon tarafından bozulması membran bağlı olduğu bulunmuştur tetikledi.

Tüm bildirilen protokoller farklı olarak, bu protokol sık klinik çalışmalarda kullanılan ve piyasada yaygın olarak kullanılabilir olan malzemeler (yani, lipidler ve Au NPS) seçer. kolay erişilebilir malzemelerin kullanılması KD olmadan, herkes kendileri tarafından böyle ışığa duyarlı bir sistem hazırlamak için izin verired teknik yardım isteyin. Buna ek olarak, bu protokol, hem düşük maliyetli ve kolay bir şekilde büyütülebilir olan lipozomları hazırlamak üzere ince film hidrasyon kullanır.

Bu basit ama güçlü bir protokol deri gibi yüzeysel dokulara kontrollü ilaç dağıtım elde ilgilenen araştırmacılar ve klinisyenler fayda sağlayacaktır. Bir potansiyel uygulama, güneş içinde bu sistem içeren anti-güneş yanığı maddelerin verilmesi olacaktır.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

herhangi bir çıkar çatışması beyan edilir.

Acknowledgments

Bu çalışma kısmen Milli Eğitim Singapur Bakanlığı (CX için RG 64/12) ve Nanotıp NTU-Northwestern Enstitüsü tarafından Tier-1 Akademik Araştırma Fonu tarafından desteklenmiştir.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1,2-Dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DPPC) Avanti Polar Lipids (Alabama, US) 850355P Powder, Store at -20 °C
1-palmitoyl-2-hydroxy-sn-glycero-3-phosphocholine (MPPC) Avanti Polar Lipids (Alabama, US) 855675P Powder, Store at -20 °C
1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanol-amine-N-[methoxy(polyethylene glycol)-2000] (ammonium salt) (DSPE-PEG2000) Avanti Polar Lipids (Alabama, US) 880120P Powder, Store at -20 °C
Gold Nanoparticles Sigma Aldrich 752568-100mL 5 nm particles, stabilized at 0.1 mM PBS
Calcein Sigma Aldrich C0875-10g 60 mM, pH 7.4 (adjusted using NaOH)
phosphate buffered saline (PBS) Sigma Aldrich P5493 0.1 mM, pH 7.4
Double distilled water Millipore Milli-DI water purification system
Triton X100   Sigma, Life Sciences X-100 To disrupt the liposomes to calculate total encapsulation
Rotavapor   Buchi (Switzerland) R 210 Used for Lipososme preparation
Heating bath Buchi (Switzerland) B 491 Used for Lipososme preparation
Vacuum Controller   Buchi (Switzerland) V-850 Used for Lipososme preparation
Vacuum Pump Buchi (Switzerland) V-700 Used for Lipososme preparation
Recirculation bath with temperature controller Polyscience Used for Lipososme preparation
Mini-extruder assembly with heating block  Avanti Polar Lipids (Alabama, US) 610000 Used for extrusion of liposomes
Syringes, 1,000 μl Avanti Polar Lipids (Alabama, US) 610017 Used for extrusion of liposomes
Polycarbonate filter membrane, 200 nm Whatmann 800281 Used for extrusion of liposomes
Filter Support Avanti Polar Lipids (Alabama, US) 610014 Used for extrusion of liposomes
PD 10 Desalting coulumns, Sephadex G-25 medium GE Healthcare, Life sciences 17-0851-01 Used to purify the liposomes
Centrifuge   Sigma Laboratory Centrifuges 3K30 Used to concentrate the liposomal solution 
Rotor Sigma 19777-H Used to concentrate the liposomal solution 
Zetasizer   Nano ZS Malvern Used for the determination of liposome size and zetapotential
UV-Visible Spectrophotometer Shimadzu UV-2450 Used to measure the absorbance of the samples
Fluorescent Spectrofluorometer   Molecular Devices SpectraMax M5 Used to measure the fluorescence emission of the samples
Nd:YAG Laser NewWave Research 532 nm; Maximum power: 17 mJ; Width: 406 nsec; Used for sample irradiation
HNR Hydrophone ONDA HNR-1000 1 mm diameter and 450 nV/Pa sensitivity, Proper working frequency range: 0.25-10 MHz; Calibration: 50 mV/Bar; Used to measure the acoustic signals
Digital Osciloscope LECORY - Wave Runner 64Xi-A Frequency: 600 MHz; Max sample rate: 10 Gs/sec (at two channel); Used to record the measured acoustic signals

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. McCoy, C. P., et al. Triggered drug delivery from biomaterials. Expert Opin. Drug Deliv. 7 (5), 605-616 (2010).
  2. Yavuz, M. S., et al. Gold nanocages covered by smart polymers for controlled release with near-infrared light. Nat. Mater. 8 (12), 935-939 (2009).
  3. Gohy, J. F., Zhao, Y. Photo-responsive block copolymer micelles: design and behavior. Chem. Soc. Rev. 42 (17), 7117-7129 (2013).
  4. Lovell, J. F., et al. Porphysome nanovesicles generated by porphyrin bilayers for use as multimodal biophotonic contrast agents. Nat. Mater. 10 (4), 324-332 (2011).
  5. Needham, D., Dewhirst, M. W. The development and testing of a new temperature-sensitive drug delivery system for the treatment of solid tumors. Adv. Drug Deliv. Rev. 53 (3), 285-305 (2001).
  6. Landon, C. D., Park, J. Y., Needham, D., Dewhirst, M. W. Nanoscale drug delivery and hyperthermia: the materials design and preclinical and clinical testing of low temperature-sensitive liposomes used in combination with mild hyperthermia in the treatment of local cancer. Open Nanomed. J. 3, 38-64 (2011).
  7. Sykes, E. A., Dai, Q., Tsoi, K. M., Hwang, D. M., Chan, W. C. Nanoparticle exposure in animals can be visualized in the skin and analysed via skin biopsy. Nat. Commun. 5, 3796 (2014).
  8. Paasonen, L., et al. Gold nanoparticles enable selective light-induced contents release from liposomes. J. Control. Release. 122 (1), 86-93 (2007).
  9. Wu, G., et al. Remotely Triggered Liposome Release by Near-Infrared Light Absorption via Hollow Gold Nanoshells. J. Am. Chem. Soc. 130 (26), 8175-8177 (2008).
  10. Leung, S. J., Kachur, X. M., Bobnick, M. C., Romanowski, M. Wavelength-Selective Light-Induced Release from Plasmon Resonant Liposomes. Adv. Funct. Mater. 21 (6), 1113-1121 (2011).
  11. Volodkin, D. V., Skirtach, A. G., Möhwald, H. Near-IR Remote Release from Assemblies of Liposomes and Nanoparticles. Angew. Chem. Int. Ed. 48 (10), 1807-1809 (2009).
  12. Mills, J. K., Needham, D. Lysolipid incorporation in dipalmitoylphosphatidylcholine bilayer membranes enhances the ion permeability and drug release rates at the membrane phase transition. Biochim. Biophys. Acta. 1716 (2), 77-96 (2005).
  13. Jiang, K., Smith, D. A., Pinchuk, A. O. Size-dependent Photothermal Conversion Efficiencies of Plasmonically Heated Gold Nanoparticles. J. Phys. Chem. C. 117 (51), 27073-27080 (2013).
  14. Chongsiriwatana, N., Barron, A. Comparing bacterial membrane interaction of antimicrobial peptides and their mimics. Antimicrobial Peptides. Giuliani, A., Rinaldi, A. C. 618, Humana Press. 171-182 (2010).
  15. Egerev, S., et al. Acoustic signals generated by laser-irradiated metal nanoparticles. Appl. Opt. 48 (7), C38-C45 (2009).
  16. González, M. G., Liu, X., Niessner, R., Haisch, C. Strong size-dependent photoacoustic effect on gold nanoparticles by laser-induced nanobubbles. Appl. Phys. Lett. 96, 174104 (2010).

Tags

Biyomühendislik Sayı 108 Eksojen uyaranlara duyarlı nanopartiküller ışık duyarlı lipozomlar altın nanopartiküller ilaç dağıtım kontrollü salım kabarcık kavitasyon
Darbe Lazer Tahrik olma üzerine Altın Nanopartikül Entegre Fotoğraf duyarlı lipozomlar ve Bunların Mikro-kabarcık Kavitasyon Ölçülmesi Sentezi
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Mathiyazhakan, M., Chan, W., Ohl, C. More

Mathiyazhakan, M., Chan, W., Ohl, C. D., Xu, C. Synthesis of Gold Nanoparticle Integrated Photo-responsive Liposomes and Measurement of Their Microbubble Cavitation upon Pulse Laser Excitation. J. Vis. Exp. (108), e53619, doi:10.3791/53619 (2016).

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