Waiting
Login processing...

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

Biology

Syntese af 68Ga Core-doped jernoxid nanopartikler til dobbelt positronemissionstomografi / (T1) Magnetic Resonance Imaging

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

Vi præsenterer her, en protokol til at få68Ga core-doped jernoxid nanopartikler for via hurtigt mikrobølgeovn-drevet syntese. Metoden, der gengiver PET / (T1) Mr nanopartikler med radiolabeling effektivitetsgevinster højere end 90% og radiokemiske renhed på 99% i en 20-min syntese.

Abstract

Her, beskriver vi en mikrobølgeovn syntese for at få jern metaloxid core-doteret med 68Ga. mikrobølgeovn teknologi muliggør hurtig og reproducerbare syntetiske procedurer. I dette tilfælde starter fra FeCl3 og citrat trinatrium salt, jernoxid nanopartikler belagt med citronsyre fås i 10 min i mikroovnen. Disse nanopartikler præsentere en lille kerne størrelse på 4,2 ± 1.1 nm og en hydrodynamiske størrelse 7,5 ± 2.1 nm. Desuden, de har en høj langsgående relaxivity (r1) af 11,9 mM-1·s-1 og en beskeden tværgående relaxivity værdi (r2) af 22,9 mM-1·s-1, hvilket resulterer i en lav r2 /r1 forholdet mellem 1,9. Disse værdier aktiverer positiv kontrast generation i magnetisk resonans imaging (MR) i stedet for negativ kontrast, anvendte med jernoxid nanopartikler. Derudover, hvis en 68GaCl3 eluering fra en 68Ge /68Ga generator er tilføjet til udgangsmaterialer, en nano-radiotracer doteret med 68Ga er opnået. Produktet er fremstillet med en høj radiolabeling udbytte (> 90%), uanset den oprindelige aktivitet anvendes. Desuden et enkelt rensning skridt gør nano-radiomaterial klar til at blive brugt i vivo.

Introduction

Kombinationen af Billeddannende teknikker til medicinske formål har udløst søgen efter forskellige metoder til at syntetisere multimodale sonder1,2,3. På grund af følsomheden af positron emissions tomografi (PET) scannere og den rummæssige fordeling af Mr synes PET/Mr kombinationer at være en af de mest attraktive muligheder, anatomisk og funktionel oplysning på samme tid4. I Mr, T2-vægtede sekvenser kan bruges, mørkfarvning væv, hvor de ophobes. T1-kan også bruges vægtede sekvenser, producerer lysere for specifik akkumulering sted5. Blandt dem er positiv kontrast ofte den mest hensigtsmæssige løsning, som negativ kontrast gør det meget sværere at skelne signal fra endogene hypointense områder, herunder dem, der ofte præsenteres af organer såsom lunger6. Traditionelt, har Gd-baserede molekylære sonder været ansat til at opnå positive kontrast. Gd-baserede kontrastmidler fremsætte en stor ulempe, nemlig deres toksicitet, som er kritiske i patienter med nyre problemer7,8,9. Dette har motiveret forskning i syntesen af biokompatible materialer til deres brug som T1 kontrastmidler. En interessant tilgang er brugen af jernoxid nanopartikler (IONPs), med en meget lille kerne størrelse, der giver positiv kontrast10. På grund af denne ekstremt lille kerne (~ 2 nm), de fleste af Fe3 + ioner er på overfladen, med 5 uparrede elektroner hver. Dette øger langsgående afslapning (r1) Tidsværdier og udbyttet meget lavere tværgående/længderetningen (r2/r1) nøgletal i forhold til traditionelle IONPs, producerer den ønskede positive kontrast11.

For at kombinere IONPs med en positron emitter for PET, der er to centrale spørgsmål at tage i betragtning: radioisotop valg og nanopartikel radiolabeling. Hvad angår det første spørgsmål er 68Ga en lokkende valg. Det har en relativt kort halveringstid (67.8 min). Dens halveringstid er velegnet til peptid mærkning da det matcher fælles peptid biodistribution gange. Derudover er 68Ga produceret i en generator, muliggør syntese i bænk moduler og undgå behovet for en cyclotron i nærheden12,13,14. For at radiolabel nanopartikel, er overflade-mærkning radioisotop indarbejdelse den fremherskende strategi. Dette kan gøres ved hjælp af en ligand, der chelaterer 68Ga eller drage fordel af affinitet af radiometal mod overfladen af nanopartikler. De fleste eksempler i litteraturen om IONPs bruge en chelator. Der er eksempler på brug af heterocykliske ligander såsom 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic syre (DOTA)15, 1,4,7-triazacyclononane-1,4,7-triacetic acid (NOTA)16,17, og 1,4,7- triazacyclononane, 1-glutaric syre-4,7-eddikesyre (NODAGA)18, og brugen af 2,3-dicarboxypropane-1,1-diphosphonic syre (DPD), en tetradentate ligand 19. Madru et al. 20 udviklet et chelator-gratis strategi i 2014 til label IONPs ved hjælp af en chelator-fri metode, der bruges af en anden gruppe posteriort21.

Men store ulemper ved denne tilgang omfatter en høj risiko for i vivo transmetalation, lav radiolabeling udbyttet, og langvarige protokoller uegnet til kortlivede isotoper22,23,24. Af denne grund, Wong et al. 25 udviklet det første eksempel på core-doped nanopartikler, administration af at indarbejde 64Cu i kernen af IONPs i en 5-min syntese ved hjælp af mikrobølgeteknologi.

Her beskriver vi en hurtig og effektiv procedure for at indarbejde radionuklid ind i kernen af nanopartikler, hvorpå man kan undgå mange af de ulemper, der er forelagt af traditionelle metoder. Med henblik herpå foreslår vi anvendelse af en mikrobølgeovn-drevet syntese (MWS), hvilket reducerer reaktionstider betydeligt, øger udbyttet og forbedrer reproducerbarhed, kritisk vigtige parametre i IONP syntese. MWS raffineret ydeevne skyldes dielektriske varme: hurtig prøve varme som Molekylær dipoler forsøger at tilpasse sig de skiftende elektrisk felt, er polære opløsningsmidler og reagenser, der er mere effektive til denne type af syntese. Desuden brug af citronsyre som et overfladeaktivt stof sammen med mikrobølgeteknologi, resulterer i ekstremt små nanopartikler, producerer en dobbelt T1-vægtet Mr/PET26 signal, heri betegnet som 68Ga Core-doped jernoxid nanopartikler (68Ga-C-IONP).

Protokollen kombinerer brugen af mikrobølgeteknologi, 68GaCl3 som positron emission, jern chlorid, natriumcitrat og hydrazin hydrat, hvilket resulterer i dobbelt T1-vægtet Mr/PET nanoparticulate materiale i næppe 20 min. Desuden, det giver ensartede resultater over en række 68Ga aktiviteter (37 MBq, 111 MBq, 370 MBq og 1110 MBq) med ingen væsentlig indvirkning på de vigtigste fysisk-kemiske egenskaber af nanopartikler. Reproducerbarhed af metoden ved hjælp af høje 68Ga aktiviteter udvider felt af mulige applikationer, herunder store dyremodeller eller humane undersøgelser. Derudover er der en enkelt rensning trin i metoden. I processen, alle overskydende af gratis gallium, jern chlorid, natriumcitrat og hydrazin hydrat er fjernet af gel filtrering. Samlede gratis isotop eliminering og renheden af stikprøven sikre ingen toksicitet og forbedre imaging opløsning. I fortiden, har vi allerede vist nytten af denne tilgang i målrettet molekylær billeddannelse27,28.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. reagens

  1. 0,05 M HCl
    1. Forbered 0,05 M HCl ved at tilføje 208 µL af 37% HCl til 50 mL destilleret vand.
  2. High-performance væskekromatografi elueringsvæsken
    1. Forberede high-performance væskekromatografi (HPLC) elueringsvæsken ved at opløse 6,9 g natrium dihydrogen fosfat monohydrat, 7,1 g af dinatrium hydrogen fosfat, 8,7 g natriumchlorid og 0,7 g natriumazid i 1 L vand. Bland godt og kontrollere pH. Passerer elueringsvæsken gennem en 0,1 µm cutoff sterile filter og degas før brug. Accept range: pH 6.2-7,0 (hvis ikke, justeres med NaOH [1 M] eller HCl [5 M]).

2. Sammenfatning af citrat-belagt jernoxid nanopartikler

  1. 75 mg af FeCl3·6H2O og 80 mg af citronsyre trinatrium salt dihydrat i 9 mL vand opløses.
    Bemærk: Disse mængder giver 12 mL af endelige renset nanopartikler ([Fe] ~1.4 mg·mL-1). Mængder kan skaleres til få en endelige mængden af 2,5 mL.
  2. Sæt blandingen i mikroovn-tilpasset kolben.
  3. Indlæse en dynamisk protokol i mikrobølgeovnen. Indstil temperaturen til 120 ° C, tid til 10 min, pres at 250 psi og magt til 240 W.
  4. Der tilsættes 1 mL af hydrazin hydrat til reaktionen.
    Bemærk: Hydrazin hydrat starter jern reduktion. Derfor er en ændring i udseendet af løsningen, fra lys gul til brun, overholdt.
  5. Start mikrobølgeovn-protokollen.
  6. I mellemtiden, skyl en gel filtrering udvanding kolonne med 20 mL destilleret vand.
  7. Når protokollen er færdig, kolben afkøles ved stuetemperatur.
  8. Der afpipetteres 2,5 mL af den endelige blanding over på kolonnen og kassér gennemstrømnings.
    Bemærk: Mikrobølgeovnen stopper protokol ved 60 ° C; nanopartikler kan føjes direkte til kolonnen gel filtrering ved 60 ° C.
  9. Tilføj 3 mL destilleret vand til kolonnen og indsamle nanopartikler i et hætteglas.
    Bemærk: Nanopartikler kan opbevares ved stuetemperatur i 1 uge. Efter dette tidspunkt vises nanopartikel sammenlægning, øge deres hydrodynamiske størrelse.

3. Sammenfatning af 68Ga Core-doped jernoxid nanopartikler (68Ga-C-IONP)

  1. Sætte 75 mg af FeCl3·6H2O og 80 mg af citronsyre trinatrium salt dihydrat i mikroovn-tilpasset kolben.
  2. Elueres 68Ge /68Ga generator ved hjælp af den anbefalede mængde og koncentration af HCl, ifølge leverandøren (i vores tilfælde, 4 mL 0,05 M HCL). Efter injektion af denne mængde i den selvstændige afskærmet generator er (4 mL) 68GaCl3 fremstillet, klar til at bruge uden yderligere behandling.
    Bemærk: Følg de tilsvarende radioaktivitet sikkerhedsforanstaltninger for trin 3.2-3.12. 68 GA er en positron og gamma emitter isotop. Anvendelse af de relevante sikkerhedsforanstaltninger til at undgå udsættelse for stråling af operatøren er afgørende. Forskere skal følge en ALARA (så lavt som med rimelighed er muligt) protokol bruger typisk afskærmning og radionukleid-håndtering procedurer. Desuden er brug af en ring, kroppen badges og en kontaminering detektor obligatorisk.
  3. Mikrobølgeovn-tilpasset kolben tilsættes 4 mL af 68GaCl3 . Denne mængde kan være mindre, afhængigt af generator aktivitet og ønskede aktivitet af endelige nanopartikler.
  4. Der afpipetteres 5 mL destilleret vand i kolben og bland godt.
  5. Indlæse en dynamisk protokol i mikrobølgeovnen. Indstil temperaturen til 120 ° C, tid til 10 min, pres at 250 psi og magt til 240 W.
  6. Der tilsættes 1 mL af hydrazin hydrat til reaktionen.
    Bemærk: Hydrazin hydrat starter jern reduktion. Derfor er en ændring i udseendet af løsningen, fra lys gul til brun, overholdt.
  7. Start mikrobølgeovn-protokollen.
  8. I mellemtiden, skyl en gel filtrering udvanding kolonne med 20 mL destilleret vand.
  9. Når protokollen er færdig, kolben afkøles ved stuetemperatur.
  10. Der afpipetteres 2,5 mL af den endelige blanding over på kolonnen og kassér gennemstrømnings.
    Bemærk: Mikrobølgeovnen stopper protokol ved 60 ° C; nanopartikler kan føjes direkte til kolonnen gel filtrering ved 60 ° C.
  11. Tilføj 3 mL destilleret vand til kolonnen og indsamle nanopartikler i et hætteglas.
  12. Beregn radiolabeling effektivitet ved hjælp af en NaI godt-type detektor. Denne parameter typisk måler aktiviteten af 68Ga indarbejdet i reaktionen. Efter syntetisk og rensning processer måles aktivitet i eksemplet renset. På grund af den korte half-life af 68Ga har den oprindelige aktivitet rettes på tid (t). Normalisering med tiden følger standard ligningen:
    NT = N0 · e-λt
    Her
    NT: tæller på tid (t)
    N0: tæller på tid (t) = 0
    Λ: tænderne konstant
    t: forløbet tid
    Equation
    Bemærk: Radiolabeling effektivitet skal være mellem 90-95%.

4. analyse af 68Ga Core-doped jernoxid nanopartikler (68Ga-C-IONP)

  1. Dynamisk lysspredning
    1. Brug dynamisk lysspredning (DLS) til at måle den hydrodynamiske størrelse af 68Ga-C-IONP. Der afpipetteres 60 µL af prøven i en kuvette og udføre tre størrelse målinger pr. prøve. For at sikre reproducerbarheden, bør dette gentages med flere nanopartikel batches.
  2. Kolloid stabilitet
    1. Vurdere den kolloid stabilitet af 68Ga-C-IONP af måling af hydrodynamiske størrelsen af stikprøven efter inkubation i forskellige buffere (PBS, saltvand, og musen serum) for forskellige tidspunkter, spænder fra 0 til 24 h. Inkuber 500 µL af prøven i hver buffer på 37 ° C. På den valgte gange, tage 60-µL delprøver og afpipetteres dem i DLS kuvetter til at måle deres hydrodynamiske størrelse.
  3. Elektronmikroskopi
    1. Analysere core størrelse af 68Ga-C-IONP ved hjælp af transmissions elektronmikroskopi (TEM) og ringformede mørke-felt imaging (STEM-HAADF) (ref TEM protokol: NIST - NCL fælles Assay protokol, PCC-X, måle størrelsen af nanopartikler ved hjælp af Transmission elektronen Mikroskopi).
  4. Gel filtrering radio-kromatogram
    1. Fractionate eluering til 500 µL delprøver under trinnet gel-filtrering oprensning og måling af radioaktivitet i hver enkelt ved hjælp af en activimeter; således, rendering en gel-filtrering kromatogram.
  5. Radiokemiske stabilitet af 68Ga-C-IONP
    1. Inkuber 68Ga-C-IONP i mus serum i 30 minutter ved 37 ° C (gentaget 3 x). Efter tid, rense nanopartikler ved ultrafiltrering og måle radioaktivitet i nanopartikler og filtratet. I de forskellige Filtraterne registreres ingen aktivitet.
  6. Relaxometry
    1. Måle længderetningen (T1) og tværgående (T2) afslapning gange i en relaxometer på 1,5 T og 37 ° C. Fire forskellige koncentrationer af 68Ga-C-IONP (2 mM, 1 mM, 0,5 mM og 0,25 mM) bør måles. Plot afslapning satser (r1= 1/T1 r2= 1/T2) mod jern koncentration. Hældningen af kurven opnået gengiver f1 og f2 værdier.
  7. Hr. og PET phantom billeder
    1. Erhverve i situ hr. (T1-vægtet rækkefølge) og PET phantom billeder til en serie af fortyndinger af 68Ga-C-IONP (0 mM, 1 mM, 6.5 mM og 9.0 mM) til at observere den stigende signal i sammenhæng med PET aktivitet og Mr.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

68 GA-C-IONP blev syntetiseret ved at kombinere FeCl3, 68GaCl3, citronsyre, vand, og hydrazin hydrat. Denne blanding blev indført i mikrobølgeovn i 10 min. ved 120 ° C og 240 W under kontrollerede pres. Når prøven var kølet ned til stuetemperatur, blev nanopartikler renset af gel filtrering til at eliminere ureageret arter (FeCl3, citrat, hydrazin hydrat) og gratis 68Ga (figur 1).

Den hydrodynamiske størrelse af 68Ga-C-IONP blev målt ved hjælp af dynamisk lysspredning (DLS). Dette afslørede en smal størrelse distribution (PDI 0,2) og gennemsnitlig hydrodynamiske størrelsen på 7,9 nm. Målinger af fem forskellige synteser bevist metode reproducerbarhed (figur 2a). Zeta potentiale af flere 68Ga-C-IONP synteser blev målt til at analysere nanopartikel overflade afgift; den gennemsnitlige værdi var-36.5 mV. 68 GA-C-IONP blev udruget i forskellige medier ved 37 ° C under forskellige tidspunkter at sikre nanopartikel stabilitet i biologiske løsninger. Den hydrodynamiske størrelse blev målt på forskellige tidspunkter, afslørende 68Ga-C-IONP hydrodynamiske størrelse lider ingen væsentlige ændringer, hvilket betyder, at prøven er stabil i forskellige buffere og sera (figur 2b). På grund af den hurtige opvarmning opnås ved hjælp af mikrobølgeteknologi, nanopartikler præsentere ultra-lille kerne størrelser på omkring 4 nm. Elektronmikroskopi billeder afsløret homogene core størrelser og fraværet af sammenlægning (figur 2 c). En gel filtrering kromatogram af 68Ga-C-IONP viser en vigtigste radioaktivitet peak svarende til nanopartikler, efterfulgt af en reduceret top, der svarer til gratis 68Ga (figur 2d). Den radiolabeling udbytte beregnes efter prøve rensning var 92%. Denne fremragende radiolabeling udbytte blev oversat til en bestemt aktivitet i forhold til en iron mængden af 7.1 GBq/mmol Fe. Potentialet i 68Ga-C-IONP som et kontraststof for Mr blev kontrolleret ved at måle længderetningen (r1) og tværgående (r2) afslapning gange. Disse blev målt til fem forskellige 68Ga-C-IONP synteser ved 37 ° C og 1,5 T. En fremragende betyder r1 værdi af 11,9 mM-1·s-1 og en beskeden r2 værdi af 22,9 mM-1·s-1 blev indhentet, giver en gennemsnitlig r2r1 forholdet mellem 1,9, betydning 68Ga-C-IONP er ideelle for T1-vægtet Mr (figur 2e). For at bekræfte denne hypotese, blev 68Ga-C-IONP evne til at producere T1 kontrast i en MRI og PET signal kontrolleret med erhvervelse af PET og MR fantom billeder på forskellige 68Ga-C-IONP koncentrationer. Som jern koncentrationen stiger, så gør den positiv kontrast i hr. phantom. En stigende jern koncentration indebærer en stigende 68Ga koncentration samt; PET signal er derfor mere og mere intens (figur 2f).

Figure 1
Figur 1: syntetisk trin fulgt i protokollen. Prækursorer er tilføjet i en mikrobølgeovn kolbe og indført i mikroovn ved hydrazin hydrat tilsætning ved 120 ° C i 10 minutter, hvorefter nanopartikler er opnået. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 2
Figur 2: 68Ga-C-IONP karakterisering. (en) dette panel viser den hydrodynamiske størrelse distribution (volumen vægtet) af fem forskellige sammenstillinger af 68Ga-C-IONP. (b) dette panel viser den hydrodynamiske størrelse (maksimal peak i volumen, gennemsnit ± SD) af 68Ga-C-IONP i PBS, saltvand, og musen serum (fra t = 0 h til t = 24 h). (c) disse er STEM-HAADF (venstre) og TEM (højre) billeder af 68Ga-C-IONP. Skala barer er 20 nm. (d) dette panel viser en gel filtrering radio-kromatogram. (e) dette panel viser længderetningen (r1) og tværgående (r2) relaxivity værdier, og r2/r1 ratio for fem 68Ga-C-IONP synteser ( mener ± SD). (f) det er hr. og PET phantom billeder af forskellige 68Ga-C-IONP koncentrationer. (g) Dette er en tabel, der opsummerer de vigtigste 68Ga-C-IONP egenskaber. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Jernoxid nanopartikler er en veletableret kontraststof for T2-vægtet Mr. Men på grund af ulemperne ved denne type af kontrast til diagnosticering af visse patologier, T1-vægtede eller lyse kontrast er mange gange foretrukne. Nanopartikler præsenteres her ikke kun overvinde disse begrænsninger ved at tilbyde positiv kontrast i Mr men tilbyder også et signal i en funktionel billeddannelse teknik, som PET, via 68Ga indarbejdelse i deres kerne. Mikrobølgeovn teknologi forbedrer denne reproducerbare nanopartikel syntese, betydeligt at mindske reaktionstiden på ialt ca. 20 minutter (herunder en rensning trin). Det giver også radioisotop indarbejdelse på én gang i kernen af nanopartikel; undertrykke en ekstra skridt, der kræves i et overflade-mærkning tilgang, der ville markant forlænge reaktionstiden. Dette er en stor fordel, specielt når du arbejder med korte halv-live isotoper som 68Ga (t1/2 = 68.8 min). Desuden er det radiolabeling udbytte opnået (92%) næsten tredobbelt, fremstillet af en banebrydende undersøgelse ved hjælp af denne nanopartikel-radiolabeling tilgang (Wong et al. 25). Dette udgør også en betydelig forbedring med hensyn til tidligere tilgange, som i mindre end 20 minutter uløseligt radiolabeled nanopartikler med en fremragende radiolabeling udbytte kan opnås; således, at fjerne i vivo radioisotop udstationering eller transmetalation risiko og sikre, at PET signal opnået kommer fra nano-radiotracer og ikke fra gratis 68Ga. Dette vil lette deres potentiel anvendelse som kontrastmidler.

Som 68Ga-C-IONP er stabil i forskellige medier ved fysiologisk temperatur, finder ingen sammenlægning i vivo sted; Derfor præsenterer lange blod cirkulerer gange. Gel filtrering rensning trin eliminerer gratis 68Ga fraktion, der ikke er blevet indarbejdet i nanopartikel kerner, sikring af PET signal er helt fastsat af 68Ga-C-IONP. Værdien udestående Rasmussen1 , sammen med den lave r2/r1 ratio, radiolabeling højtydende og specifik aktivitet, vil tillade 68Ga-C-IONP dosis, som kræves for at opnå en passende signal i PET og kontrast i Mr til at blive mindsket.

Nano-radiotracer præsenteres her viser, at kombinationen af nanoteknologi og radiokemi kan gøre et nyt værktøj, der kan bruges til i vivo påvisning af biologiske processer eller forskellige patologier ved PET og T1- vægtet Mr. Det har allerede været anvendt med succes i påvisning af PET og MR-scanning af angiogenese i en murine model ved hjælp af M.H.T. peptid som målretning gruppe27. 68 GA-C-IONP er også blevet ansat, kombineret med en formyl peptid receptor 1 (FPR-1) antagonist, at målet neutrofiler i påvisning af lungebetændelse af PET i en ikke-invasiv måde28.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ikke noget at oplyse.

Acknowledgments

Denne undersøgelse blev støttet af en bevilling fra det spanske ministerium for økonomi og konkurrenceevne (MEyC) (giver nummer: SAF2016-79593-P) og fra Carlos III Health Research Institute (giver nummer: DTS16/00059). CNIC understøttes af Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades) og Pro CNIC Foundation og er en Severo Ochoa Centre of Excellence (MEICA award 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

Biologi sag 141 jernoxid nanopartikler 68Ga positronemissionstomografi magnetisk resonans mikrobølgeovn syntese citronsyre
Syntese af <sup>68</sup>Ga Core-doped jernoxid nanopartikler til dobbelt positronemissionstomografi / (T<sub>1</sub>) Magnetic Resonance Imaging
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