Waiting
Login processing...

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

Biology

التوليف من 68Ga جسيمات نانوية أكسيد الحديد يخدر الأساسية للتصوير المقطعي بانبعاث البوزيترون المزدوج/التصوير الرنين المغناطيسي (تي1)

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

نقدم هنا، وضع بروتوكول للحصول على68Ga أكسيد الحديد يخدر الأساسية جسيمات نانوية عن طريق سريع الميكروويف يحركها التوليف. المنهجية يجعل الحيوانات الأليفة/(تي1) التصوير بالرنين المغناطيسي الجسيمات النانوية مع راديولابيلينج كفاءات أعلى من 90% والكيمياء الإشعاعية نقاء 99% في توليفة 20 دقيقة.

Abstract

هنا، يمكننا وصف توليف ميكروويف للحصول على جسيمات نانوية أكسيد الحديد يخدر الأساسية مع 68"ga. الميكروويف" التكنولوجيا تمكن سريع واستنساخه الإجراءات الاصطناعية. وفي هذه الحالة، بدءاً من فيكل3 وسترات صوديوم الملح، أكسيد الحديد جسيمات نانوية مطلية بحمض الستريك يتم الحصول عليها في 10 دقيقة في الميكروويف. يقدم هذه الجسيمات النانوية بحجم نواة صغيرة من 4.2 ± 1.1 نانومتر وحجم هيدرودينامية 7.5 ± 2.1 نانومتر. وعلاوة على ذلك، لديهم قيمة 11.9 مم-1·s-1 ريلاكسيفيتي طولية عالية (ص1) وقيمة ريلاكسيفيتي مستعرضة متواضعة (ص2) من 22.9 ملم-1·s-1، الذي ينتج انخفاض ص2 /r1 نسبة 1.9. تمكين هذه القيم جيل التباين إيجابيا في التصوير بالرنين المغناطيسي (التصوير بالرنين المغناطيسي) بدلاً من التباين السلبية، تستخدم عادة مع جسيمات نانوية أكسيد الحديد. وبالإضافة إلى ذلك، إذا كان شطف 68GaCl3 من 68شركة جنرال الكتريك68Ga مولد هو يضاف إلى انطلاق المواد، يتم الحصول على نانو-radiotracer يخدر مع 68Ga. يتم الحصول على المنتج مع عالية غلة راديولابيلينج (> 90%)، بغض النظر عن النشاط الأولية المستخدمة. وعلاوة على ذلك، تقدم خطوة واحدة تنقية النانو-راديوماتيريال جاهزة يتم استخدامها في فيفو.

Introduction

مزيج تقنيات التصوير لأغراض طبية أدى البحث عن أساليب مختلفة لتوليف المسابير المتعدد الوسائط1،،من23. نظراً لحساسية التصوير المقطعي بالبوزيترون (PET) الماسحات الضوئية والقرار المكانية للتصوير بالرنين المغناطيسي، مجموعات الحيوانات الأليفة/التصوير بالرنين المغناطيسي ويبدو أن أحد الاحتمالات الأكثر جاذبية، توفير المعلومات التشريحية والوظيفية في نفس الوقت4. في التصوير بالرنين المغناطيسي، تي2--يمكن استخدام تسلسل مرجح، سواد الأنسجة التي تتراكم. T1-تسلسل مرجح يمكن أيضا أن تستخدم، إنتاج إشراق موقع تراكم محددة5. فيما بينها، غالباً ما هو إيجابي على النقيض الخيار الأكثر ملائمة، التباين السلبية يجعل من الأصعب التفريق بين الإشارة من المناطق هيبوينتينسي الذاتية، بما في ذلك تلك التي غالباً ما تعرض أجهزة مثل الرئتين6. تقليديا، تم توظيف المسابر الجزيئية المستندة إلى كلمة المدير العام للحصول على تباين إيجابية. ومع ذلك، عوامل التباين القائم على كلمة المدير العام هذا عيب رئيسي، إلا وهي سميتها، هو أمر حاسم في المرضى الذين يعانون من مشاكل الكلي7،،من89. هذا وقد دافع للبحث في تركيب مواد متوافق حيويا لاستخدامها كعوامل التباين1 ر. نهج لاهتمام هو استخدام أكسيد الحديد جسيمات نانوية (إيونبس)، بحجم صغير للغاية أساسية، التي توفر على النقيض الإيجابي10. بسبب هذا نواة صغيرة جداً (~ 2 نانومتر)، ومعظم من الحديد3 + الأيونات على السطح، مع 5 كل مزاوج الإلكترونات. وهذا يزيد من قيم وقت الاسترخاء الطولي (ص1) والغلال كثير أقل مستقيمين/طولية (ص2/ص1) النسب مقارنة مع إيونبس التقليدية، المنتجة الإيجابية المرجوة على النقيض من11.

للجمع بين إيونبس باعث بوزيترون للحيوانات الأليفة، وهناك مسألتين رئيسيتين تأخذ في الاعتبار: انتخاب النظائر المشعة ونانوحبيبات راديولابيلينج. وفيما يتعلق بالمسألة الأولى، هو 68Ga خيار مغرية. فقد نصف عمر قصيرة نسبيا (67.8 دقيقة). عمرها النصفي مناسبة لوسم الببتيد نظراً لأنه يطابق مرات بيوديستريبوشن الببتيد المشتركة. وعلاوة على ذلك، ينتج 68Ga في مولد، تمكين التوليف في الوحدات النمطية لمقاعد البدلاء وتجنب الحاجة سيكلوترون القريبة12،،من1314. من أجل راديولابيل نانوحبيبات، هو تسمية سطح التأسيس النظائر المشعة الاستراتيجية السائدة. يمكن أن يتم ذلك استخدام يجند أن يخلب 68Ga أو الاستفادة من تقارب راديوميتال نحو السطح نانوحبيبات. تستخدم معظم الأمثلة في الأدبيات المتعلقة إيونبس تشيلاتور. وهناك أمثلة لاستخدام يغاندس الحلقية مثل (الملاحظة) حمض 1,4,7-تريازاسيكلونوناني-1,4,7-ترياسيتيك،من1617، و 1,4,7-1,4,7,10-تيترازاسيكلودوديكاني-1,4,7,10-تيتراسيتيك (DOTA) حمض15 1-جلوتاريك حمض الخليك حمض 4.7 (ندجا)18، تريازاسيكلونوناني واستخدام حمض 2، 3-ديكاربوكسيبروباني-1، 1-ديفوسفونيك (DPD)، يجند تيترادينتاتي 19. مادرو et al. 20 نمواً خالية من تشيلاتور الاستراتيجية في عام 2014 إلى التسمية إيونبس استخدام أسلوب خال من تشيلاتور المستخدمة من قبل آخر مجموعة جيدة21.

بيد أن العوائق الرئيسية لهذا النهج تشمل مخاطر عالية من ترانسميتاليشن في فيفو ، منخفضة الغلة راديولابيلينج، وبروتوكولات طويلة غير صالحة للنظائر المشعة قصيرة العمر22،،من2324. ولهذا السبب، وونغ et al. 25 وضعت أول مثال لجسيمات نانوية يخدر الأساسية، تمكنت من دمج 64Cu في جوهر إيونبس في توليفة 5-دقيقة باستخدام تكنولوجيا الموجات الصغرية.

هنا، نحن تصف إجراء سريع وفعال لإدماج النويدات المشعة في جوهر نانوحبيبات، مراوغته العديد من العقبات التي عرضت بالطرق التقليدية. ولهذا الغرض، نقترح استخدام التوليف يحركها الميكروويف (موس)، الذي يقلل من مرات رد الفعل إلى حد كبير، وزيادة الغلات ويعزز إمكانية تكرار نتائج، معلمات ذات أهمية حاسمة في توليف إيونب. أداء موس المكرر سبب تدفئة عازل: نموذج السريع تدفئة قطبانيه الجزيئية في محاولة لمحاذاة مع الحقل الكهربائي متناوبة، يجري المذيبات القطبية والكاشفات أكثر كفاءة لهذا النوع من التوليف. وبالإضافة إلى ذلك، يؤدي استخدام حمض الستريك كخافض للتوتر السطحي، جنبا إلى جنب مع تكنولوجيا الموجات الصغرية، وجسيمات نانوية ضئيلة للغاية، إنتاج مزدوج تي1-التصوير بالرنين المغناطيسي/الحيوانات الأليفة مرجح26 إشارة، والإشارة إلى هذه الوثيقة كأكسيد الحديد يخدر الأساسية Ga 68 جسيمات نانوية (68Ga-ج-إيونب).

البروتوكول يجمع بين استخدام تكنولوجيا الموجات الدقيقة، 68GaCl3 كباعث بوزيترون وكلوريد الحديد وسترات الصوديوم وهيدرات الهيدرازين، أدى إلى ازدواج تي1-مرجح التصوير بالرنين المغناطيسي/الحيوانات الأليفة نانوبارتيكولاتي المواد في 20 دقيقة بالكاد. وعلاوة على ذلك، غلة نتائج متسقة عبر طائفة من 68Ga الأنشطة (37 مبق ومبق 111 ومبق 370 ومبق 1110) مع أية تأثيرات هامة على الخصائص الفيزيائية الكيميائية الرئيسية لجسيمات نانوية. إمكانية تكرار نتائج أسلوب استخدام أنشطة عالية 68Ga يمتد مجال التطبيقات الممكنة، بما في ذلك نماذج حيوانية كبيرة أو الدراسات الإنسانية. وبالإضافة إلى ذلك، هناك خطوة واحدة تنقية المدرجة في الأسلوب. في هذه العملية، أي فائض من الغاليوم مجاناً، كلوريد الحديد وسترات الصوديوم وهيدرات الهيدرازين تتم إزالة عن طريق الترشيح هلام. القضاء على مجموع النظائر مجاناً ونقاء العينة ضمان لا سمية وتعزيز القرار التصوير. في الماضي، ونحن قد أظهر فائدة هذا النهج في المستهدفة الجزيئية التصوير،من2728.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1-كاشف إعداد

  1. HCl 0.05 متر مكعب
    1. إعداد 0.05 M HCl بإضافة ميليلتر 208 من 37% HCl إلى 50 مل ماء المقطر.
  2. الوينت كروماتوغرافيا سائلة عالية الأداء
    1. إعداد كروماتوغرافيا سائلة عالية الأداء ([هبلك]) الوينت بتذويب ز 6.9 من مونوهيدرات فوسفات هيدروجين الصوديوم، ز 7.1 من ثنائي فوسفات هيدروجين و 8.7 غرام من كلوريد الصوديوم و 0.7 غرام من أزيد الصوديوم في 1 لتر الماء. يخلط جيدا والتحقق من درجة الحموضة. يمر في الوينت مرشح 0.1 ميكرون معقمة الانقطاع وديغا قبل الاستخدام. نطاق القبول: 6.2-7.0 درجة الحموضة (إذا لم يكن كذلك، ضبط مع هيدروكسيد الصوديوم [1 م] أو HCl [5 م]).

2-توليف أكسيد الحديد المغلفة بسترات جسيمات نانوية

  1. حل 75 ملغ فيكل3·6H2س و 80 ملغ من ثنائي ملح صوديوم هيدرات حمض الستريك في 9 مل من الماء.
    ملاحظة: توفر هذه الكميات مل 12 من الجسيمات النانوية المنقاة النهائي ([الحديد] ~1.4 mg·mL-1). ويمكن تقليص كميات للحصول على وحدة تخزين نهائي 2.5 مل.
  2. وضع الخليط في قارورة تتكيف مع الميكروويف.
  3. تحميل بروتوكول حيوي في الميكروويف. درجة الحرارة إلى 120 درجة مئوية، قم بضبط الوقت إلى 10 دقيقة والضغط من أجل 250 رطل/بوصة مربعة، والسلطة إلى 240 جورج
  4. أضف 1 مل هيدرات الهيدرازين لرد الفعل.
    ملاحظة: يبدأ هيدرات الهيدرازين الحد من الحديد. ولذلك، لوحظ تغيير في المظهر للحل، من الضوء الأصفر إلى البنى،.
  5. بدء تشغيل البروتوكول الميكروويف.
  6. وفي الوقت نفسه، شطف هلام ترشيح عمود desalting مع 20 مل ماء المقطر.
  7. وبمجرد الانتهاء من البروتوكول، يسمح قارورة لتبرد في درجة حرارة الغرفة.
  8. "الماصة؛" 2.5 مل المخلوط النهائي على العمود وتجاهل في التدفق من خلال.
    ملاحظة: توقف الميكروويف البروتوكول عند 60 درجة مئوية؛ جسيمات نانوية يمكن إضافتها مباشرة إلى العمود هلام الترشيح عند 60 درجة مئوية.
  9. أضف 3 مل ماء المقطر إلى العمود وجمع جسيمات نانوية في قنينة زجاج.
    ملاحظة: يمكن تخزين جسيمات نانوية في درجة حرارة الغرفة لمدة أسبوع واحد. بعد هذا الوقت، يظهر التجميع نانوحبيبات، زيادة حجمها الهيدروديناميكي.

3-توليف 68Ga أكسيد الحديد يخدر الأساسية جسيمات نانوية (68Ga-ج-إيونب)

  1. وضع 75 ملغ فيكل3·6H2س و 80 ملغ من ثنائي هيدرات ملح صوديوم حمض الستريك في قارورة تتكيف مع الميكروويف.
  2. الوت 68شركة جنرال الكتريك/68Ga مولد باستخدام وحدة التخزين الموصى بها وتركيز HCl، وفقا للمورد (في حالتنا، 4 مل من 0.05 M HCl). بعد الحقن من هذا الحجم في مولد محمية ذاتيا، (4 مل من) 68GaCl3 التي تم الحصول عليها، وجاهزة للاستخدام دون مزيد من المعالجة.
    ملاحظة: اتباع تدابير السلامة النشاط الإشعاعي المطابق لخطوات 3.2-3.12. 68 الجمعية العامة أحد نظائر باعث بوزيترون وأشعة غاما. من المهم استخدام تدابير السلامة المناسبة لتجنب التعرض للإشعاع بالمشغل. يجب أن تتبع الباحثون بروتوكولا الأرا (منخفضة كحد معقول يمكن تحقيقها) استخدام التدريع نموذجية وإجراءات التعامل مع النويدات المشعة. وعلاوة على ذلك، استخدام خاتم وشارات الجسم، وجهاز للكشف عن تلوث إلزامية.
  3. إضافة 4 مل من 68GaCl3 إلى قارورة تتكيف مع الميكروويف. يمكن أن يكون هذا الحجم الأصغر، اعتماداً على مولد النشاط والنشاط المطلوب لجسيمات نانوية النهائي.
  4. "الماصة؛" 5 مل ماء المقطر في قارورة ومزيج جيد.
  5. تحميل بروتوكول حيوي في الميكروويف. درجة الحرارة إلى 120 درجة مئوية، قم بضبط الوقت إلى 10 دقيقة والضغط من أجل 250 رطل/بوصة مربعة، والسلطة إلى 240 جورج
  6. أضف 1 مل هيدرات الهيدرازين لرد الفعل.
    ملاحظة: يبدأ هيدرات الهيدرازين الحد من الحديد. ولذلك، لوحظ تغيير في المظهر للحل، من الضوء الأصفر إلى البنى،.
  7. بدء تشغيل البروتوكول الميكروويف.
  8. وفي الوقت نفسه، شطف هلام ترشيح عمود desalting مع 20 مل ماء المقطر.
  9. وبمجرد الانتهاء من البروتوكول، يسمح قارورة لتبرد في درجة حرارة الغرفة.
  10. "الماصة؛" 2.5 مل المخلوط النهائي على العمود وتجاهل في التدفق من خلال.
    ملاحظة: توقف الميكروويف البروتوكول عند 60 درجة مئوية؛ جسيمات نانوية يمكن إضافتها مباشرة إلى العمود هلام الترشيح عند 60 درجة مئوية.
  11. أضف 3 مل ماء المقطر إلى العمود وجمع جسيمات نانوية في قنينة زجاج.
  12. حساب الكفاءة راديولابيلينج باستخدام جهاز لكشف نوع جيد ناي. هذه المعلمة عادة تدابير النشاط من 68تدمج Ga في رد الفعل. بعد عمليتي الاصطناعية وتنقية، ويقاس نشاط عينة المنقي. بسبب أن نصف العمر القصير من 68Ga، النشاط الأولى له إلى تصحيح في الوقت (t). تطبيع مع مرور الوقت فيما يلي المعادلة القياسية:
    NT = N0 · ه-λt
    هنا،
    NT: حساب الوقت (t)
    ن0: حساب الوقت (t) = 0
    Λ: ثابت الانحلال
    t: الوقت المنقضي
    Equation
    ملاحظة: راديولابيلينج الكفاءة يجب أن يكون بين 90% إلى 95%.

4-تحليل 68Ga أكسيد الحديد يخدر الأساسية جسيمات نانوية (68Ga-ج-إيونب)

  1. تشتت الضوء الديناميكي
    1. استخدام تشتت الضوء الحيوي (DLS) لقياس حجم هيدرودينامية 68Ga-ج-إيونب. "الماصة؛" 60 ميليلتر من العينة إلى ومبومو وأداء ثلاثة قياسات حجم كل عينة. للتأكد من إمكانية تكرار نتائج، يجب تكرار هذا مع عدة نانوحبيبات دفعات.
  2. الاستقرار غرواني
    1. تقييم استقرار الغروية 68Ga-ج-إيونب بقياس حجم العينة هيدرودينامية بعد حضانة في مخازن مختلفة (برنامج تلفزيوني، المياه المالحة، والمصل الماوس) لأوقات مختلفة، تتراوح من 0 إلى 24 h. احتضان 500 ميليلتر من العينة في كل المخزن المؤقت في 37 درجة مئوية. في المحدد مرات، تأخذ مختبرين 60 ميليلتر و "الماصة؛" لهم في الترعة DLS لقياس حجمها الهيدروديناميكي.
  3. المجهر الإلكتروني
    1. تحليل حجم 68Ga-ج-إيونب الأساسية باستخدام مجهر إلكتروني (TEM)، وتصوير الظلام-ميدان حلقية (الجذعية-هادف) (المرجع بروتوكول ال: نيست-"البروتوكول الفحص المشترك نكل"، المجلس المركزي الفلسطيني-X، قياس "حجم من جسيمات نانوية استخدام انتقال الإلكترون" مجهرية).
  4. هلام الترشيح راديو-تشروماتوجرام
    1. يجزئ شطف إلى مختبرين 500 ميليلتر أثناء الخطوة تنقية هلام الترشيح، وقياس النشاط الإشعاعي الموجودة في كل واحد باستخدام أكتيفيميتير؛ وهكذا، مما يجعل chromatogram هلام ترشيح.
  5. الاستقرار الكيميائي الإشعاعي من 68Ga-ج-إيونب
    1. احتضان 68Ga-ج-إيونب في المصل الماوس لمدة 30 دقيقة عند 37 درجة مئوية (تكرار 3 x). بعد ذلك الوقت، تنقية جسيمات نانوية واسطة ultrafiltration، وقياس النشاط الإشعاعي في جسيمات نانوية وفيلتراتي. يجب أن يتم الكشف عن أي نشاط في فيلتراتيس مختلفة.
  6. ريلاكسوميتري
    1. قياس طولية (تي1) وعرضية أوقات الاسترخاء (تي2) في ريلاكسوميتير 1.5 طن و 37 درجة مئوية. وينبغي قياس تركيزات مختلفة أربعة من 68Ga-ج-إيونب (2، 1 مم، 0.5 مم، و 0.25 ملم). ارسم معدلات الاسترخاء (ص1= 1/T1، ص2= 1/T2) ضد تركيز الحديد. ويجعل انحدار منحنى الحصول على قيم ص1 وص2 .
  7. السيد ومحبوبة من الصور الوهمية
    1. تكتسب في الموقع السيد (تي1-المرجحة تسلسل) وصور الحيوانات الأليفة الوهمية لسلسلة من تخفيف من 68Ga-ج-إيونب (مم 0، 1 مم، 6.5 مم و 9.0 مم) لمراقبة الإشارات المتزايدة في ارتباط مع نشاط الحيوانات الأليفة والتصوير بالرنين المغناطيسي.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

68 Ga-ج-إيونب تم تصنيعه من خلال الجمع بين فيكل3, 68GaCl3، حمض الستريك، المياه، وهيدرات الهيدرازين. وقدم هذا الخليط في الميكروويف لمدة 10 دقيقة على 120 درجة مئوية و 240 ث تحت ضغط الخاضعة للرقابة. مرة واحدة العينة قد تبريده إلى درجة حرارة الغرفة، تم تنقيته جسيمات نانوية من هلام الترشيح للقضاء على الأنواع الممتص (فيكل3، سترات، هيدرات الهيدرازين) والحرة 68Ga (الشكل 1).

تم قياس حجم هيدرودينامية 68Ga-ج-إيونب استخدام تشتت الضوء الحيوي (DLS). هذا وكشف توزيع المساحة الضيقة (0.2 من حزب النضال الديمقراطي الإندونيسي) ومتوسط الحجم الهيدروديناميكي من 7.9 شمال البحر الأبيض المتوسط. قياسات توليفات مختلفة الخمس أثبتت إمكانية تكرار نتائج الأسلوب (الشكل 2a). وتم قياس إمكانات عدة 68Ga-ج-إيونب التوليفات زيتا لتحليل نانوحبيبات تهمة السطحية؛ وكانت قيمة يعني الحصول على-36.5 أم. 68 وكان المحتضنة Ga-ج-إيونب في وسائل الإعلام المختلفة في 37 درجة مئوية خلال أوقات مختلفة لضمان الاستقرار نانوحبيبات في الحلول البيولوجية. وتم قياس حجم هيدرودينامية في أوقات مختلفة، تكشف عن حجم هيدرودينامية 68Ga-ج-إيونب يعاني أي تغييرات كبيرة، معنى العينة مستقر في مخازن مختلفة والأمصال (الشكل 2). بسبب التدفئة السريع حقق استخدام تكنولوجيا الموجات الصغرية، يقدم جسيمات نانوية أحجام نواة صغيرة جداً من حوالي 4 نانومتر. وكشفت صور المجهر الإلكتروني الأساسية متجانسة الأحجام وعدم وجود التجميع (الشكل 2 (ج)). Chromatogram هلام ترشيح من 68Ga-ج-إيونب يظهر ذروة النشاط إشعاعي رئيسية المقابلة لجسيمات نانوية، تليها ذروة انخفاض يتوافق مع الحرة 68Ga (الشكل 2d). حساب العائد راديولابيلينج بعد تنقية العينة 92%. هذا العائد راديولابيلينج ممتازة ترجم إلى نشاط معين مقارنة بمبلغ 7.1 جبق/ملمول الحديد حديد. تم فحص إمكانات 68Ga-ج-إيونب كعامل تباين للتصوير بالرنين المغناطيسي بقياس طولية (ص1) وأوقات الاسترخاء متقاطع (ص2). وقيست هذه لخمس توليفات مختلفة 68Ga-ج-إيونب في 37 درجة مئوية و 1.5 ت. وقد تحققت قيمة ممتازة يعني r1 من 11.9 مم-1·s-1 وقيمة متواضعة ص2 من 22.9 ملم-1·s-1 ، العائد على متوسط ص2/r1 نسبة 1.9، معنى 68Ga-ج-إيونب مثالي تي1-مرجح التصوير بالرنين المغنطيسي (الشكل 2e). لتأكيد هذه الفرضية، تم فحص قدرة 68Ga-ج-إيونب لإنتاج تي1 التباين في إشارة الرنين المغناطيسي والحيوانات الأليفة باقتناء الحيوانات الأليفة والسيد الصور الوهمية بتركيزات مختلفة 68Ga-ج-إيونب. كما يزيد تركيز الحديد، حتى لا التباين إيجابيا في فانتوم MR. يعني زيادة تركيز حديد زيادة 68Ga تركيز كذلك؛ ومن ثم فهو إشارة محبوبة مكثف متزايد (الشكل 2 واو).

Figure 1
رقم 1: تتبع خطوات الاصطناعية في البروتوكول. يتم إضافة في قارورة ميكروويف السلائف وأدخلت الميكروويف عند إضافة هيدرات الهيدرازين في 120 درجة مئوية لمدة 10 دقائق، بعدها يتم الحصول على جسيمات نانوية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 2
الشكل 2:68 68توصيف Ga-ج-إيونب. () هذا الفريق ويبين توزيع الحجم الهيدروديناميكي (المتوسط المرجح لحجم) من خمس توليفات مختلفة من 68Ga-ج-إيونب. (ب) هذا الفريق يظهر حجم هيدرودينامية (الذروة القصوى في وحدة التخزين، يعني ± التنمية المستدامة) 68Ga-ج-إيونب في برنامج تلفزيوني، المالحة، والفأر المصل (من t = 0 ح إلى ر = ح 24). (ج) هذه هي الجذعية-هادف (يسار) والصور (يمين) ال 68Ga-ج-إيونب. أشرطة مقياس هي 20 نانومتر. (د) يظهر هذا الفريق هلام ترشيح راديو-تشروماتوجرام. (ه) هذا الفريق يظهر الطولاني (r1) ومتقاطع (ص2) قيم ريلاكسيفيتي، وفي ص2/r1 نسبة الخمس (التوليفات 68Ga-ج-إيونب يعني ± التنمية المستدامة). (و) وهذه هي الصور الوهمية السيد والحيوانات الأليفة من تركيزات مختلفة 68Ga-ج-إيونب. (ز) هذا جدول يلخص الخصائص الرئيسية 68Ga-ج-إيونب. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

جسيمات نانوية أكسيد الحديد عامل تباين راسخة تي2-مرجح التصوير بالرنين المغناطيسي. ومع ذلك، بسبب عيوب هذا النوع من التباين لتشخيص بعض الأمراض، T1-التباين المرجحة أو مشرق المفضل في كثير من الأحيان. جسيمات نانوية المعروضة هنا ليس فقط التغلب على هذه القيود بتقديم التباين إيجابيا في التصوير بالرنين المغناطيسي، لكنها تتيح أيضا إشارة في تقنية تصوير فنية، مثل الحيوانات الأليفة، عبر 68Ga التأسيس في جوهرها. تكنولوجيا الموجات الدقيقة يعزز هذا التوليف نانوحبيبات استنساخه، إلى حد كبير تقليل وقت رد الفعل إلى ما مجموعة نحو 20 دقيقة (بما في ذلك خطوة تنقية). أنها تسمح أيضا إدماج النظائر المشعة مرة واحدة في جوهر نانوحبيبات؛ قمع خطوة إضافية مطلوبة في اتباع نهج العلامات السطحية التي سوف توسع ملحوظ وقت رد الفعل. هذا ميزة كبيرة، لا سيما عندما تعمل بالنظائر المشعة قصيرة يعيش نصف 68Ga (t1/2 = 68.8 دقيقة). وعلاوة على ذلك، هو العائد راديولابيلينج التي تم الحصول عليها (92 في المائة) ثلاثة إضعاف تقريبا واحد تم الحصول عليها من دراسة رائدة باستخدام هذا النهج راديولابيلينج نانوحبيبات (وونغ وآخرون 25). وهذا أيضا يمثل تحسنا كبيرا فيما يتعلق بالنهج السابق، كما هو الحال في أقل من 20 دقيقة ويمكن الحصول على جسيمات نانوية راديولابيليد ارتباطاً وثيقا وبإنتاج راديولابيلينج ممتازة؛ وهكذا، القضاء في فيفو مفرزة النظائر المشعة أو ترانسميتاليشن المخاطر وضمان الحصول على إشارة الحيوانات الأليفة تأتي من النانو-راديوتراسير ولا من الحرة 68ga. وسوف يخفف هذا من احتمال استخدامها كعوامل التباين.

كما مستقرة في وسائل الإعلام المختلفة في درجة حرارة الفسيولوجية 68Ga-ج-إيونب، لا تجميع في فيفو سوف تجري؛ ولذلك يقدم الدم طويلة تعميم مرات. هلام الترشيح تنقية الخطوة يلغي الحرة 68Ga الكسر الذي لم يدرج في نوى نانوحبيبات، وضمان توفير إشارة الحيوانات الأليفة تماما من 68Ga-ج-إيونب. قيمة المعلقة r1 ، جنبا إلى جنب مع انخفاض ص2/r1 نسبة عالية الغلة راديولابيلينج، ونشاط محدد، سوف تسمح الجرعة 68Ga-ج-إيونب ما هو مطلوب للحصول على مناسب إشارة في الحيوانات الأليفة والتباين في التصوير بالرنين المغناطيسي الانتقاص.

النانو-راديوتراسير المقدمة هنا يوضح أن الجمع بين تقنية النانو والكيمياء الإشعاعية يمكن أن تجعل أداة جديدة يمكن استخدامها للاكتشاف في فيفو العمليات البيولوجية أو الأمراض المتنوعة عن طريق الحيوانات الأليفة وترينيداد1- مرجح التصوير بالرنين المغناطيسي. الفعل استخدمت بنجاح في الكشف عن الحيوانات الأليفة والتصوير بالرنين المغناطيسي للأوعية في نموذج مورين باستخدام الببتيد إدارات كاستهداف مجموعة27. 68 كان أيضا موظفا Ga-ج-إيونب، جنبا إلى جنب مع مستقبلات ببتيد فورميل 1 (الجبهة الوطنية الرواندية-1) خصم، أن العَدلات الهدف في الكشف عن التهاب الرئة بالحيوانات الأليفة في طريقة غير الغازية28.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgments

وأيد هذه الدراسة بمنحه من الوزارة الإسبانية عن الاقتصاد والقدرة التنافسية (ميك) (منح عدد: SAF2016-79593-ف) ومن معهد بحوث الصحة كارلوس الثالث (منح رقم: DTS16/00059). المحوسبة بطاقة الهوية الوطني معتمد من قبل وزارة العلوم دي، جامعات y Innovación) و "مؤسسة برو المحوسبة بطاقة الهوية الوطني" وهو "سيفيرو أوتشوا مركز التميز" (جائزة ميتش 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

البيولوجيا، العدد 141، جسيمات نانوية أكسيد الحديد، 68Ga، التصوير المقطعي بالبوزيترون، والتصوير بالرنين المغناطيسي، الموجات التوليف، حمض الستريك
التوليف من <sup>68</sup>Ga جسيمات نانوية أكسيد الحديد يخدر الأساسية للتصوير المقطعي بانبعاث البوزيترون المزدوج/التصوير الرنين المغناطيسي (تي<sub>1</sub>)
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