Waiting
Login processing...

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

Biology

68Ga çekirdek katkılı demir oksit nano tanecikleri çift pozitron emisyon tomografi için sentezi / (TRT1) manyetik rezonans görüntüleme

Published: November 20, 2018 doi: 10.3791/58269
Automatic Translation
1, 2, 1, 3
1Nanobiotechnology, Molecular Imaging and Metabolomics Lab, Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares Carlos III (CNIC), 2CIC biomaGUNE and CIBER de Enfermedades Respiratorias (CIBERES). Ikerbasque, Basque Foundation for Science, Universidad Complutense de Madrid (UCM), 3Advanced Imaging Unit, Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares Carlos III (CNIC), CIBER de Enfermedades Respiratorias (CIBERES)

Summary

Burada, elde etmek için bir iletişim kuralı mevcut68Ga çekirdek katkılı demir oksit nano tanecikleri ile hızlı mikrodalga tahrik sentezi. Evde beslenen hayvan metodoloji işler / (TRT1) MRG nano tanecikleri ile verimliliği % 90 ve %99 20 dk sentez radiochemical saflık daha yüksek radiolabeling.

Abstract

Burada, demir oksit nano tanecikleri çekirdek katkılı- 68GA mikrodalga teknolojisi sağlar hızlı ve tekrarlanabilir sentetik yordamlar ile elde etmek için bir mikrodalga sentez açıklayın. Bu durumda, FeCl3 ve sitrat tuz, sitrik asit ile kaplı demir oksit nano tanecikleri mikrodalga 10 dk içinde elde edilen TRISODYUM başlayarak. Bu nano tanecikleri küçük çekirdek boyutu 4.2 ± 1.1 nm ve 7,5 ± 2.1 nm hidrodinamik boyutu mevcut. Ayrıca, yüksek boyuna relaxivity (r1) değeri 11.9 mM-1·s-1 ve mütevazı enine relaxivity değeri (r2) neden olan bir düşük r2 22.9 mM-1·s-1ellerinde / 1.9r1 oranı. Bu değerler pozitif kontrast üretimi olumsuz kontrast, yaygın olarak kullanılan demir oksit nano tanecikleri ile yerine manyetik rezonans görüntüleme (MRG) etkinleştirin. Buna ek olarak, Eğer bir 68Ge 68GaCl3 elüsyon /68Ga jeneratör bir nano-radiotracer 68ile Ga katkılı elde edilir başlangıç malzeme eklenir. Ürün ile bir yüksek radiolabeling verim (> % 90'ı), kullanılan ilk etkinlik ne olursa olsun elde edilir. Ayrıca, bir tek arıtma adım nano-radiomaterial işler kullanılan vivo içindeolmaya hazır.

Introduction

Tıbbi amaçlar için görüntüleme teknikleri arada multimodal probları1,2,3sentezlemek farklı yöntemler arayışı tetikledi. Pozitron emisyon tomografisi (PET) tarayıcılar duyarlılığını ve MRI uzamsal çözünürlük nedeniyle, evde beslenen hayvan/MRG kombinasyonları aynı saat4anatomik ve fonksiyonel bilgi veren en çekici İhtimallerden birini görünmektedir. MRI içinde T2-ağırlıklı dizileri kullanılabilir, hangi onlar birikir doku karartma. TRT1-ağırlıklı dizileri de kullanılabilir, belirli birikimi konum5/ parlatma üreten. Negatif kontrast çok zor bu kez akciğer6gibi organlar tarafından sunulan gibi endojen hypointense alanda sinyalini ayırt etmek için yapar gibi bunlar arasında pozitif kontrast kez en uygun seçenektir. Geleneksel olarak, moleküler probları Gd tabanlı pozitif kontrast elde etmek için istihdam edilmiştir. Ancak, Gd tabanlı kontrast ajanlar büyük bir dezavantaj, yani onların kritik hastalarda böbrek sorunları7,8,9toksisite, mevcut. Bu T1 kontrast ajanlar sentez biyouyumlu malzemelerin kullanımları için motive araştırma vardır. İlginç bir yaklaşım pozitif kontrast10sağlayan demir oksit nano tanecikleri (IONPs), bir çok küçük çekirdek boyutu ile kullanmaktır. Bu son derece küçük çekirdek nedeniyle (~ 2 nm), çoğu3 + iyonları vardır 5 unpaired elektron her ile yüzeyi Fe. Bu boyuna gevşeme zamanı (r1) değerleri artırır ve verimleri çok daha düşük enine boyuna (r2/r1) istenilen pozitif üreten geleneksel IONPs için karşılaştırıldığında oranları kontrast11.

IONPs pozitron emitör için evde beslenen hayvan ile birleştirmek için dikkate almak için iki önemli sorunlar vardır: radyoizotop seçim ve nanoparçacık radiolabeling. İlk sorunu ile ilgili olarak, 68Ga çekici bir seçimdir. Nispeten kısa bir yarı ömrü (67.8 min) vardır. Onun half-life ortak peptid biodistribution kez eşleşir beri peptid etiketleme için uygundur. Ayrıca, 68Ga tezgah modülleri sentezinde etkinleştirme ve bir cyclotron12,13,14yakın ihtiyacını kaçınarak bir jeneratör üretilmiştir. Nanopartikül radiolabel için yaygın olarak karşılaşılan bazı strateji yüzey etiketleme radyoizotop birleşme olduğunu. Bu 68Ga chelates bir ligand kullanarak veya radiometal nanopartikül yüzeyine doğru benzeşme yararlanarak yapılabilir. IONPs ile ilgili edebiyat çoğu örnekte bir şelatör kullanın. 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic asit (DOTA)15, 1,4,7-triazacyclononane-1,4,7-triacetic asit (NOTA)16,17ve 1,4,7 - gibi oluşur ligandlar kullanım örnekleri vardır triazacyclononane, 1-glutarik asit-4,7-asetik asit (NODAGA)18ve 2, 3-dicarboxypropane-1,1-diphosphonic asit (DPD), bir tetradentate ligand 19kullanımı. Madru vd. 20 geliştirilen bir şelatör ücretsiz etiket başka bir tarafından kullanılan bir şelatör ücretsiz yöntemi kullanarak IONPs için 2014 strateji grup özafagusu21.

Ancak, bu yaklaşımın büyük dezavantaj içinde vivo transmetalation yüksek risk içerir, radiolabeling verimleri ve uzun protokolleri kısa ömürlü izotoplar22,23,24için uygun olmayan düşük. Bu nedenle, Wong vd. 25 64Cu IONPs mikrodalga teknolojisi kullanarak bir 5-dak sentez içinde çekirdek birleştirmek için yönetmek çekirdek katkılı nano tanecikleri, ilk örnek geliştirdi.

Burada, biz radyonüklid nanopartikül, çekirdeğin içine dahil etmek bir hızlı ve verimli birçok geleneksel yöntemler tarafından sunulan sakıncaları gelmiyor açıklayınız. Bu amaçla, biz hangi tepki süreleri önemli ölçüde azaltır, verimi artırır ve tekrarlanabilirlik, kritik düzeyde önemli IONP sentez parametrelerinde geliştirir bir mikrodalga tahrik sentezi (MWS), kullanımını öneriyoruz. Dielektrik ısıtma nedeniyle MWS, rafine performanstır: hızlı örnek moleküler dipoller polar çözücüler ve Kimyasalları sentez bu tür için daha verimli olmak alternatif elektrik alanı ile hizalamak çalışırken Isıtma. Buna ek olarak, sitrik asit kullanımı ile birlikte mikrodalga teknolojisi, bir yüzey aktif olarak bir çift T1üreten, son derece küçük nano tanecikleri içinde olmaktadır-Ağırlıklı MRG/PET26 sinyal burada 68Ga çekirdek katkılı demir oksit gösterilir, nano tanecikleri (68Ga-C-IONP).

Protokol mikrodalga teknolojisi, 68GaCl3 pozitron Yayıcı, Demir klorür, sodyum sitrat ve Hidrazin hidrat, Çift T1' sonucu olarak kullanımı birleştiriyor-MRI/PET nanoparticulate malzeme neredeyse 20 dakika içinde ağırlıklı. Ayrıca, bu Ga faaliyetleri (37 MBq, 111 MBq, 370 MBq ve 1110 MBq) nano tanecikleri ana Fizikokimyasal özellikleri üzerinde önemli hiçbir etkisi ile 68aralığında tutarlı sonuçlar verir. Yüksek 68Ga etkinlikleri kullanarak yöntemi tekrarlanabilirlik olası uygulamaları, büyük hayvan modeller veya insan çalışmaları da dahil olmak üzere alanı genişletir. Ayrıca, yöntem dahil bir tek arıtma adım vardır. Bu süreç içinde herhangi bir ücretsiz galyum, aşırı demir klorür, sodyum sitrat ve Hidrazin hidrat jel filtrasyon tarafından kaldırılır. Toplam ücretsiz izotop eleme ve örnek saflığı zehirlenmesi sağlamak ve görüntüleme çözünürlüğünü artırır. Geçmişte, biz zaten bu yaklaşımda hedeflenen moleküler görüntüleme27,28kullanışlılığı gösterdi.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. reaktif hazırlık

  1. 0,05 M HCl
    1. 208 µL % 37 ekleyerek 0,05 M HCl hazırlamak HCl 50 ml distile su.
  2. Yüksek performanslı sıvı kromatografi eluent
    1. Yüksek performanslı sıvı kromatografi (HPLC) eluent 6.9 g sodyum dihydrogen fosfat monohidrat, 7.1 g disodyum hidrojen fosfat, sodyum klorür 8.7 g ve 1 litre su içinde sodyum azid 0.7 g çözülerek hazırlayın. Mix iyi ve pH kontrol edin. Kullanmadan önce degas ve eluent bir 0,1 µm kesim steril filtreden geçer. Kabul aralığı: pH 6.2-7.0 (NaOH [1 M] veya HCl [5 M] ile Aksi takdirde ayarlayın).

2. sitrat kaplı demir oksit nano tanecikleri sentezi

  1. FeCl3·6H2O 75 mg ve 80 mg sitrik asit TRISODYUM tuz dihydrate 9 mL su içinde çözülür.
    Not: Bu miktarları son saf nano tanecikleri 12 mL sağlamak ([Fe] ~1.4 mg·mL-1). Miktarları 2.5 mL son hacmi elde etmek için ölçeklendirilebilir.
  2. Karışımı mikrodalga adapte şişeye koyun.
  3. Mikrodalga dinamik bir protokol yüklemek. Sıcaklığı 120 ° C ile 10 dk, 250 PSI basınç ve 240 W. iktidara saatini ayarlayın.
  4. 1 mL hidrazin hidrat için tepki ekleyin.
    Not: Demir Azaltma Hidrazin hidrat başlatır. Bu nedenle, çözümden açık sarı kahverengi, görünüşte bir değişiklik görülmektedir.
  5. Mikrodalga protokol başlayın.
  6. Bu arada, jel filtrasyon desalting sütun 20 mL distile su ile durulayın.
  7. İletişim kuralı tamamlandıktan sonra oda sıcaklığında soğumaya şişeye izin verir.
  8. Sütuna son karışımı 2.5 mL pipet ve akışı aracılığıyla atın.
    Not: Mikrodalga iletişim kuralı 60 ° C'de durur; nano tanecikleri doğrudan jel filtrasyon sütun 60 ° C'de eklenebilir
  9. Sütun 3 mL distile su ekleyin ve bir cam şişe içinde nano tanecikleri toplamak.
    Not: Nano tanecikleri oda sıcaklığında 1 hafta boyunca saklanır. Bu saatten sonra nanopartikül toplama görünür, hidrodinamik onların boyutunu artırma.

3. 68Ga çekirdek katkılı demir oksit nano tanecikleri (68Ga-C-IONP) sentezi

  1. FeCl3·6H2O 75 mg sitrik asit TRISODYUM tuz dihydrate 80 mg mikrodalga adapte şişesi koymak.
  2. 68Ge elute /68Ga jeneratör kullanarak önerilen birim ve konsantrasyon HCL, satıcı (bizim durumumuzda, 4 mL 0,05 M HCL) göre. Bu birimin kendi kendini korumalı jeneratöründe enjeksiyon sonra (4 mL) 68GaCl3 elde edilen, daha fazla işlem yapmadan kullanıma hazır.
    Not: ilgili radyoaktivite güvenlik önlemleri adımlar 3.2-3.12 için izleyin. 68 GA pozitron ve gama emitör izotop olduğunu. Operatör tarafından radyasyona maruz önlemek için uygun güvenlik önlemleri kullanımı çok önemlidir. Araştırmacılar tipik koruyucu ve radyonüklid işleme yordamları kullanarak bir ALARA (makul olarak ulaşılabilir düşük) protokolü izlemelidir. Ayrıca, bir yüzük, vücut rozetleri ve kirlenme dedektörü kullanımı zorunludur.
  3. 68GaCl3 4 mL mikrodalga adapte şişeye ekleyin. Bu birim daha küçük, jeneratör etkinlik ve son nano tanecikleri istenen etkinliği bağlı olarak olabilir.
  4. 5 mL distile su şişesi pipet ve iyice karıştırın.
  5. Mikrodalga dinamik bir protokol yüklemek. Sıcaklığı 120 ° C ile 10 dk, 250 PSI basınç ve 240 W. iktidara saatini ayarlayın.
  6. 1 mL hidrazin hidrat için tepki ekleyin.
    Not: Demir Azaltma Hidrazin hidrat başlatır. Bu nedenle, çözümden açık sarı kahverengi, görünüşte bir değişiklik görülmektedir.
  7. Mikrodalga protokol başlayın.
  8. Bu arada, jel filtrasyon desalting sütun 20 mL distile su ile durulayın.
  9. İletişim kuralı tamamlandıktan sonra oda sıcaklığında soğumaya şişeye izin verir.
  10. Sütuna son karışımı 2.5 mL pipet ve akışı aracılığıyla atın.
    Not: Mikrodalga iletişim kuralı 60 ° C'de durur; nano tanecikleri doğrudan jel filtrasyon sütun 60 ° C'de eklenebilir
  11. Sütun 3 mL distile su ekleyin ve bir cam şişe içinde nano tanecikleri toplamak.
  12. Bir NaI iyi tipi Dedektör kullanarak radiolabeling verimlilik hesaplamak. Bu parametre, genellikle aktivite ölçer 68Ga tepki dahil. Sonra sentetik ve arıtma işlemleri, saflaştırılmış örnek aktivite ölçülür. 68Ga kısa yarılanma nedeniyle, ilk etkinlik zaman (t) düzeltilmesi gerekiyor. Normalleştirme zamanla standart denklemi aşağıdaki gibidir:
    NT = N0 · e-λt
    Burada,
    NT: sayar zaman (t)
    N0: sayar zaman (t) = 0
    Λ: çürümesine sabit
    t: geçen süre
    Equation
    Not: verimlilik Radiolabeling % 90-%95 arasında olmalıdır.

4. analiz 68Ga çekirdek katkılı demir oksit nano tanecikleri (68Ga-C-IONP)

  1. Dinamik ışık saçılma
    1. Dinamik ışık saçılma (DL) 68Ga-C-IONP hidrodinamik boyutunu ölçmek için kullanın. 60 µL örnek bir küvet pipet ve örnek başına üç boyut ölçümleri gerçekleştirmek. Tekrarlanabilirlik emin olmak için bu birkaç nanopartikül toplu işleri yinelenmelidir.
  2. Kolloidal kararlılık
    1. Kuluçka farklı arabelleklerindeki sonra örnek hidrodinamik boyutu ölçerek 68Ga-C-IONP kolloidal kararlılık değerlendirmek (PBS, serum ve fare serum) farklı zamanlarda için örnek 37 her arabellekte 500 µL kuluçkaya 24 h için 0 ile arasında ° C. Seçili, kez, 60-µL aliquots al ve onları hidrodinamik büyüklükleri ölçmek için DLS cuvettes pipette.
  3. Elektron mikroskobu
    1. 68Ga-C-IONP çekirdek boyutunu analiz transmisyon elektron mikroskobu (TEM) ve anüler karanlık alan görüntüleme (kök-HAADF) kullanarak (ref TEM protokolü: NIST - NCL ortak tahlil protokolü, PCC-X, boyutu, nano tanecikleri kullanarak transmisyon elektron ölçme Mikroskobu).
  4. Jel filtrasyon radyo-kromatografik
    1. 500 µL aliquots içine elüsyon jel-filtrasyon arıtma adım sırasında fractionate ve bir activimeter kullanarak her birinde mevcut radyoaktivite ölçmek; Böylece, bir jel-filtrasyon kromatografik oluşturma.
  5. 68Ga-C-IONP radiochemical istikrar
    1. 68Ga-C-IONP 37 ° C'de 30 dk için fare serumda kuluçkaya (3 x tekrarlanan). Bu saatten sonra nano tanecikleri Ultrafiltrasyon tarafından arındırmak ve radyoaktivite nano tanecikleri ve filtrate mevcut ölçün. Hiç bir etkinlik içinde farklı filtrates tespit edilmelidir.
  6. Relaxometry
    1. Boyuna (TRT1) ve enine (T2) gevşeme zamanlarda bir relaxometer 1,5 T ve 37 ° c ölçmek Dört farklı konsantrasyonlarda 68Ga-C-IONP (2 mM, 1 mM, 0,5 mM ve 0,25 mM) ölçülmelidir. Gevşeme oranları Arsa (r11/T1, r2= 1/T2=) demir konsantrasyonu karşı. Elde edilen eğrinin eğimini r1 ve r2 değerleri oluşturur.
  7. MR ve PET hayalet görüntüleri
    1. Situ Bay elde (T1-ağırlıklı sıra) ve PET hayalet görüntüleri bir dizi dilutions 68Ga-C-IONP (0 mM, 1 mM, 6.5 mM ve 9.0 mM) evde beslenen hayvan aktivite ve MRG ile ilişki içinde artan sinyal gözlemlemek için.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

68 GA-C-IONP sentezlenmiş FeCl3, 68GaCl3, sitrik asit, su, birleştirerek ve Hidrazin hidrat. Bu karışımı içine 10 dk 120 ° C ve kontrollü baskı altında 240 W Mikrodalga kullanılmaya başlandı. Örnek oda sıcaklığında soğuduktan sonra nano tanecikleri unreacted türler (FeCl3, sitrat, hidrazin hidrat) ortadan kaldırmak ve 68Ga (Şekil 1) ücretsiz jel filtrasyon tarafından saf.

68Ga-C-IONP hidrodinamik boyutunu dinamik ışık saçılma (DL) kullanılarak ölçüldü. Bu dar boyutu dağılımı (PDI 0,2) ve hidrodinamik boyutunu ortalama: 7,9 ortaya nm. Beş farklı immobilizasyonu ölçümleri yöntemi tekrarlanabilirlik (Şekil 2a) kanıtladı. Birkaç 68Ga-C-IONP immobilizasyonu zeta potansiyel nanopartikül yüzey şarj çözümlenecek ölçüldü; elde edilen ortalama değer-36.5 olduğunu mV. 68 GA-C-IONP 37 ° C'de farklı medya biyolojik çözümlerinde nanopartikül istikrarı sağlamak için farklı zamanlarda inkübe. Hidrodinamik boyutu ölçüldü 68Ga-C-IONP hidrodinamik boyutu uğrar örnek anlamı yok önemli değişiklikler ortaya farklı zamanlarda, farklı arabellekleri ve serumlar (Şekil 2b) durumu iyi. Mikrodalga teknolojisi kullanılarak elde hızlı ısıtma nedeniyle mevcut nano tanecikleri Ultra küçük çekirdek boyutları yaklaşık 4 nm. Elektron mikroskobu görüntüleri homojen çekirdek boyutları ve toplama (Şekil 2 c) yokluğunda ortaya. Bir jel filtrasyon kromatografik 68Ga-C-IONP ücretsiz 68için Ga (Şekil 2B) karşılık gelen bir düşük en yüksek tarafından takip nano tanecikleri, karşılık gelen bir ana radyoaktivite pik gösterir. Sonra örnek arıtma % 92 radiolabeling verim hesaplanır. Bu mükemmel radiolabeling verim 7.1 GBq/mmol Fe demir miktarı göre belirli bir aktiviteyi içine çevrildi. 68Ga-C-IONP bir kontrast ajan olarak MRI için potansiyelini boyuna (r1) ve enine (r2) gevşeme kez ölçerek kontrol edildi. Bunlar beş farklı 68Ga-C-IONP immobilizasyonu 37 ° C ve 1,5 T. için ölçüldü Bir mükemmel ortalama r1 değeri 11.9 mM-1·s-1 ve 22.9 mM-1·s-1 mütevazı r2 değerini, ortalama bir r2/r1 verimli elde edilmiştir 1,9 oranında, anlam 68Ga-C-IONP T1için ideal-MRI (Şekil 2e) ağırlıklı. Bu hipotez onaylamak için 68Ga-C-IONP yeteneğini T1 kontrast bir Mr ve PET sinyalinde üretmek için farklı 68Ga-C-IONP konsantrasyonlarda evde beslenen hayvan ve Bay hayalet görüntüleri edinimi ile kontrol edildi. Demir konsantrasyonu artar, bu yüzden Bay hayalet pozitif kontrast yok. Bir artan demir konsantrasyonu artan bir 68Ga konsantrasyon de anlamına gelir; Dolayısıyla, evde beslenen hayvan sinyal giderek daha yoğun (Şekil 2f) olduğunu.

Figure 1
Şekil 1: sentetik adımları takip iletişim kuralında. Kara filmin tarih öncesi bir mikrodalga şişeye eklenir ve mikrodalga hidrazin hidrat ek 120 ° C'de 10 dakika sonra nano tanecikleri alınır, üzerine girmiştir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 2
Resim 2: 68Ga-C-IONP karakterizasyonu. (bir) Bu panel gösterir hidrodinamik boyutu dağılımı (Cilt ağırlıklı) 68Ga-C-IONP beş farklı immobilizasyonu. (b) Bu panel hidrodinamik boyutunu 68Ga-C-IONP (en yüksek tepe cildinde, ortalama ± SD) PBS içinde serum fizyolojik gösterir ve fare serum (t = 0 h t 24 h =). (c) bunlar kök-HAADF (solda) ve 68Ga-C-IONP TEM (sağda) görüntüler. 20 ölçek çubukları olan nm. (d) Bu panel bir jel filtrasyon radyo-kromatografik gösterir. (e) Bu panel gösterir (r2) enine ve boyuna (r1) relaxivity değerleri ve r2/r1 oranı beş 68Ga-C-IONP immobilizasyonu () için ± SD) demek. (f) Bunlar farklı 68Ga-C-IONP konsantrasyonları MR ve PET hayalet görüntüleri vardır. (g) bu ana 68Ga-C-IONP özelliklerini özetleyen bir tablodur. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Demir oksit nano tanecikleri olan köklü kontrast Ajan T2-MRI ağırlıklı. Ancak, bazı patolojiler, T1tanısında kontrast bu tür sakıncaları nedeniyle-ağırlıklı veya parlak kontrast birçok kez tercih edilir. Burada sunulan Nano tanecikleri sadece pozitif kontrast MRI sunarak bu sınırlamalarının üstesinden gelir ama ayrıca işlevsel bir görüntüleme tekniği, evde beslenen hayvan, yolu ile 68onların çekirdek Ga birleşme gibi bir sinyal sunuyoruz. Mikrodalga teknolojisi önemli ölçüde azaltarak reaksiyon süresi yaklaşık 20 dakika (bir arıtma adım dahil olmak üzere) toplam için bu tekrarlanabilir nanoparçacık sentezi geliştirir. Ayrıca aynı anda radyoizotop birleşme sağlar nanopartikül çekirdek içinde; reaksiyon süresi belirgin uzanacak yüzey etiketleme bir yaklaşımda gerekli an gereğinden fazla adım bastırmak. Bu önemli bir avantajı, özellikle kısa yarı-canlı izotoplar ile 68Ga çalışırken (t1/2 68.8 dk =). Ayrıca, neredeyse üç katlı olan bu nanopartikül radiolabeling yaklaşımı (Wong ve ark. kullanarak öncü çalışmayla elde (% 92) elde edilen radiolabeling verim. 25). bu da olduğu gibi 20 dakikadan az özünde radiolabeled nano tanecikleri ile mükemmel bir radiolabeling verim elde edilebilir; önceki yaklaşımlar açısından önemli bir gelişme gösterir Böylece, in vivo ortadan kaldırarak radyoizotop dekolmanı veya transmetalation risk ve evde beslenen hayvan sinyal elde sağlanması geliyor nano-radiotracer ve ücretsiz 68GA Bu kontrast ajanlar bunların potansiyel kullanımı kolay olmayacaktır.

68Ga-C-IONP olduğu gibi farklı medya fizyolojik sıcaklığında kararlı hiçbir toplama vivo içinde yer alacak; Bu nedenle uzun kan kez dolaşan sunulması. Jel filtrasyon arıtma adım nanopartikül çekirdek, evde beslenen hayvan sinyal tamamen 68tarafından Ga-C-IONP sağlanan sağlanması içine dahil edilmiştir değil ücretsiz 68Ga kesir ortadan kaldırır. En iyi r1 değeri ile birlikte düşük r2/r1 oranı, yüksek radiolabeling verim ve özel etkinlik, uygun bir almak için gerekli 68Ga-C-IONP doz izin verir evde beslenen hayvan ve Mr kontrast azalmış için sinyal.

Burada sunulan nano-radiotracer nanoteknoloji ve radiochemistry ile birlikte biyolojik süreçlerin veya çeşitli patolojileri vivo içinde tespiti için evde beslenen hayvan ve T1aracılığıyla kullanılabilir yeni bir araç işleyebilir gösterir- ağırlıklı Mr. Bu zaten başarıyla algılama içinde evde beslenen hayvan ve MRI angiogenez RGD peptid yan27hedefleme olarak kullanarak fare modeli tarafından kullanılmıştır. 68 GA-C-IONP aynı zamanda istihdam, formyl peptid reseptör 1 (FPR-1) ile kombine antagonisti, hedef nötrofil içinde bir non-invaziv şekilde28akciğer iltihabı evde beslenen hayvan tarafından algılanması için.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar ifşa gerek yok.

Acknowledgments

Bu çalışma ekonomisi ve rekabet (MEyC) için bir hibe İspanyolca Bakanlığı tarafından desteklenmiştir (sayı vermek: SAF2016-79593-P) ve Carlos III Sağlık Araştırma Enstitüsü'nden (sayı vermek: DTS16/00059). CNIC "gayri resmi" de Ciencia, Innovación y Universidades tarafından desteklenir) ve Pro CNIC Vakfı ve bir Severo Ochoa mükemmellik merkezini (MEIC Ödülü SEV-2015-0505).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Iron (III) chloride hexahydrate POCH 2317294
Citric acid, trisodium salt dihydrate 99% Acros organics 227130010
Hydrazine hydrate Aldrich 225819
Hydrochloric acid 37% Fisher Scientific 10000180
Sodium dihydrogen phosphate monohydrate Aldrich S9638
Disodium phosphate dibasic Aldrich S7907
Sodium chloride Aldrich 746398
Sodium Azide Aldrich S2002
Sodium dihydrogen phosphate anhydrous POCH 799200119
68Ga Chloride  ITG Isotope Technologies Garching GmbH, Germany 68Ge/68Ga generator system
Microwave Anton Paar Monowave 300
Centrifuge Hettich Universal 320
Size Exclusion columns GE Healthcare PD-10

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Jennings, L. E., Long, N. J. 'Two is better than one'--probes for dual-modality molecular imaging. Chemical Communications. (24), Cambridge, UK. 3511-3524 (2009).
  2. Lee, S., Chen, X. Dual-modality probes for in vivo molecular imaging. Molecular Imaging. 8 (2), 87-100 (2009).
  3. Louie, A. Multimodality Imaging Probes: Design and Challenges. Chemical Reviews. 110 (5), 3146-3195 (2010).
  4. Judenhofer, M. S., et al. Simultaneous PET-MRI: a new approach for functional and morphological imaging. Nature Medicine. 14 (4), 459-465 (2008).
  5. Burtea, C., Laurent, S., Vander Elst, L., Muller, R. N. Contrast agents: magnetic resonance. Handbook of Experimental Pharmacology. (185 Pt 1), 135-165 (2008).
  6. Zhao, X., Zhao, H., Chen, Z., Lan, M. Ultrasmall superparamagnetic iron oxide nanoparticles for magnetic resonance imaging contrast agent. Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 14 (1), 210-220 (2014).
  7. Cheng, W., et al. Complementary Strategies for Developing Gd-Free High-Field T 1 MRI Contrast Agents Based on Mn III Porphyrins. Journal of Medicinal Chemistry. 57 (2), 516-520 (2014).
  8. Kim, H. -K., et al. Gd-complexes of macrocyclic DTPA conjugates of 1,1′-bis(amino)ferrocenes as high relaxivity MRI blood-pool contrast agents (BPCAs). Chemical Communications. 46 (44), 8442 (2010).
  9. Sanyal, S., Marckmann, P., Scherer, S., Abraham, J. L. Multiorgan gadolinium (Gd) deposition and fibrosis in a patient with nephrogenic systemic fibrosis--an autopsy-based review. Nephrology, Dialysis, Transplantation: Official Publication of the European Dialysis and Transplant Association - European Renal Association. 26 (11), 3616-3626 (2011).
  10. Hu, F., Jia, Q., Li, Y., Gao, M. Facile synthesis of ultrasmall PEGylated iron oxide nanoparticles for dual-contrast T1- and T2-weighted magnetic resonance imaging. Nanotechnology. 22, 245604 (2011).
  11. Kim, B. H., et al. Large-Scale Synthesis of Uniform and Extremely Small-Sized Iron Oxide Nanoparticles for High-Resolution T 1 Magnetic Resonance Imaging Contrast Agents. Journal of the American Chemical Society. 133 (32), 12624-12631 (2011).
  12. Banerjee, S. R., Pomper, M. G. Clinical applications of Gallium-68. Applied Radiation and Isotopes. 76, 2-13 (2013).
  13. Breeman, W. A. P., et al. 68Ga-labeled DOTA-Peptides and 68Ga-labeled Radiopharmaceuticals for Positron Emission Tomography: Current Status of Research, Clinical Applications, and Future Perspectives. Seminars in Nuclear Medicine. 41 (4), 314-321 (2011).
  14. Morgat, C., Hindié, E., Mishra, A. K., Allard, M., Fernandez, P. Gallium-68: chemistry and radiolabeled peptides exploring different oncogenic pathways. Cancer Biotherapy & Radiopharmaceuticals. 28 (2), 85-97 (2013).
  15. Moon, S. -H., et al. Development of a complementary PET/MR dual-modal imaging probe for targeting prostate-specific membrane antigen (PSMA). Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine. 12 (4), 871-879 (2016).
  16. Kim, S. M., et al. Hybrid PET/MR imaging of tumors using an oleanolic acid-conjugated nanoparticle. Biomaterials. 34 (33), 8114-8121 (2013).
  17. Yang, B. Y., et al. Development of a multimodal imaging probe by encapsulating iron oxide nanoparticles with functionalized amphiphiles for lymph node imaging. Nanomedicine. 10 (12), 1899-1910 (2015).
  18. Comes Franchini, M., et al. Biocompatible nanocomposite for PET/MRI hybrid imaging. International Journal of Nanomedicine. 7, 6021 (2012).
  19. Karageorgou, M., et al. Gallium-68 Labeled Iron Oxide Nanoparticles Coated with 2,3-Dicarboxypropane-1,1-diphosphonic Acid as a Potential PET/MR Imaging Agent: A Proof-of-Concept Study. Contrast Media & Molecular Imaging. 2017, 1-13 (2017).
  20. Madru, R., et al. (68)Ga-labeled superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) for multi-modality PET/MR/Cherenkov luminescence imaging of sentinel lymph nodes. American Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 4 (1), 60-69 (2013).
  21. Lahooti, A., et al. PEGylated superparamagnetic iron oxide nanoparticles labeled with 68Ga as a PET/MRI contrast agent: a biodistribution study. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 311 (1), 769-774 (2017).
  22. Lee, H. -Y., et al. PET/MRI dual-modality tumor imaging using arginine-glycine-aspartic (RGD)-conjugated radiolabeled iron oxide nanoparticles. Journal of Nuclear Medicine. 49 (8), 1371-1379 (2008).
  23. Patel, D., et al. The cell labeling efficacy, cytotoxicity and relaxivity of copper-activated MRI/PET imaging contrast agents. Biomaterials. 32 (4), 1167-1176 (2011).
  24. Choi, J., et al. A Hybrid Nanoparticle Probe for Dual-Modality Positron Emission Tomography and Magnetic Resonance Imaging. Angewandte Chemie International Edition. 47 (33), 6259-6262 (2008).
  25. Wong, R. M., et al. Rapid size-controlled synthesis of dextran-coated, 64Cu-doped iron oxide nanoparticles. ACS Nano. 6 (4), 3461-3467 (2012).
  26. Osborne, E. A., et al. Rapid microwave-assisted synthesis of dextran-coated iron oxide nanoparticles for magnetic resonance imaging. Nanotechnology. 23 (21), 215602 (2012).
  27. Pellico, J., et al. Fast synthesis and bioconjugation of 68 Ga core-doped extremely small iron oxide nanoparticles for PET/MR imaging. Contrast Media & Molecular Imaging. 11 (3), 203-210 (2016).
  28. Pellico, J., et al. In vivo imaging of lung inflammation with neutrophil-specific 68Ga nano-radiotracer. Scientific Reports. 7 (1), 13242 (2017).

Tags

Biyoloji sayı: 141 demir oksit nano tanecikleri 68Ga pozitron emisyon tomografi manyetik rezonans görüntüleme mikrodalga sentezi sitrik asit
<sup>68</sup>Ga çekirdek katkılı demir oksit nano tanecikleri çift pozitron emisyon tomografi için sentezi / (TRT<sub>1</sub>) manyetik rezonans görüntüleme
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Fernández-Barahona, I.,… More

Fernández-Barahona, I., Ruiz-Cabello, J., Herranz, F., Pellico, J. Synthesis of 68Ga Core-doped Iron Oxide Nanoparticles for Dual Positron Emission Tomography /(T1)Magnetic Resonance Imaging. J. Vis. Exp. (141), e58269, doi:10.3791/58269 (2018).

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