Yöntem makalesi

Floresan ve Radyoaktif İzleyicilerle Mikro Kabarcıkların Üretilmesi ve Etiketlenmesi

DOI:

10.3791/67431

⸱

24 Ocak 2025

 ,  ,  , 
1Princess Margaret Cancer Centre, University Health Network, 2Institute of Biomedical Engineering, University of Toronto, 3Department of Medicine, University of Toronto, 4Department of Medical Biophysics, University of Toronto

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu protokol, lipid mikro kabarcıklarının üretimini ve mikro kabarcık fizikokimyasal özelliklerini koruyan, saflaştırma gerektirmeyen %>95 etiketleme verimliliğine sahip uyumlu bir tek hazneli mikro kabarcık radyoetiketleme yöntemini ana hatlarıyla belirtir. Bu yöntem, çeşitli lipid mikro kabarcık formülasyonlarında etkilidir ve radyoaktif ve/veya floresan mikro kabarcıklar oluşturmak üzere uyarlanabilir.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Mikro kabarcıklar, vasküler ultrason kontrast maddelerinden devrim niteliğindeki kanser tedavisi platformlarına evrimleşen lipit kabuklu, gazla dolu parçacıklardır. Terapötik odaklı ultrason (FUS) ile birleştirildiğinde, fizyolojik engelleri (örneğin kan-beyin bariyeri) güvenli ve lokal olarak aşabilir, başka türlü erişilemeyen kanserlere (örneğin glioblastoma ve pankreas kanseri) ilaç verebilir ve nörodejeneratif hastalıkları tedavi edebilirler. Mikrokabarcık-FUS'un terapötik cephaneliği, sinerjik kombinasyon radyoterapisi, multimodal görüntüleme ve mikro kabarcık kabuklarından hepsi bir arada ilaç yükleme ve verme dahil olmak üzere yeni yönlerde ilerliyor.

Mikro kabarcıkları radyoizleyicilerle etiketlemek, bu genişletilmiş teranostik yeteneklerin oluşturulmasının anahtarıdır. Bununla birlikte, mevcut mikro kabarcık radyoetiketleme stratejileri, mikro kabarcık fizikokimyasal özelliklerini bozduğu, kısa ömürlü radyoizotoplar kullandığı ve her zaman kararlı şelasyon sağlamadığı bilinen saflaştırma metodolojilerine dayanmaktadır. Toplu olarak, bu, mikro kabarcık radyogörüntülemenin doğruluğunu ve tümör radyoizotop dağıtımının verimliliğini çevreleyen belirsizlik yaratır.

Bu protokol, %>95 radyoizotop şelasyon verimliliği sağlarken mikro kabarcık fizikokimyasal özelliklerini koruyan yeni bir tek hazneli, saflaştırma içermeyen mikro kabarcık etiketleme metodolojisini açıklar. Çok yönlüdür ve farklı asil lipid zincir uzunluğu, şarj ve şelatör / prob (porfirin, DTPA, DiI) bileşimine sahip özel ve ticari mikro kabarcık formülasyonlarında başarıyla uygulanabilir. Öğütülmüş mikro kabarcık üretimi sırasında ve floresan ve multimodal floresan / radyoaktif özelliklerin modüler özelleştirilebilirliği ile önceden yapılmış mikro kabarcık formülasyonlarına uyarlanabilir şekilde uygulanabilir. Buna göre, bu esnek yöntem, mekanik, görüntüleme ve terapötik mikro kabarcık-FUS uygulamalarını ilerletmek için yararlı olan özel, izlenebilir (radyo, floresan veya radyo/floresan aktif) multimodal mikro kabarcıkların üretimini sağlar.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Mikro kabarcıklar, bir protein, polimer veya çoğu durumda bir lipid kabuğu ile stabilize edilmiş bir gaz çekirdeğine sahip mikron boyutunda supramoleküler teranostik ajanlardır (Şekil 1A). Kan dolaşımına enjekte edildiğinde, mikro kabarcıklar, gaz çekirdeklerinin 1,2 çözünmesinden önce dakikalar süren zaman dilimleri boyunca ultrason tarafından tespit edilebilen gaz/sıvı arayüzlerini korur. Sonuç olarak, mikro kabarcıkların ilk klinik kullanımı gerçek zamanlı ultrason görüntüleme kontrast maddeleriydi3. Terapötik odaklı ultrasonun (FUS) icadı, mikro kabarcık klinik yardımcı programlarını genişletti. Düşük frekanslı FUS ile uyarıldığında, mikro kabarcıklar salınır ve geçici vasküler geçirgenlikten fokal doku ablasyonunakadar değişen hedeflenmiş, ayarlanabilir mekanik kuvvetler üretir 4,5. Sonuç olarak, son 20 yılda, kan-beyin bariyeri (BBB) açılması, tümör (örneğin, pankreas, beyin ve karaciğer metastatik kanseri) ilaç ve görüntüleme probu dağıtımı, nörodejeneratif hastalık tedavisi ve kanser ablasyonuiçin mikrokabarcık-FUS araştırılmıştır 6,7,8,9,10,11.

Mikro kabarcıkların teranostik cephaneliği yeni ve heyecan verici yönlerde ilerlemeye devam ediyor. Konvansiyonel mikro kabarcık-FUS dağıtım uygulamaları, ticari mikro kabarcıkların yanı sıra terapötik veya görüntüleme kargosunun birlikte uygulanmasına dayanır. Mikro kabarcık kabuğu/biyolojik etkileşimlerini anlayarak, ısmarlama ticari olmayan mikro kabarcık formülasyonlarını keşfederek ve kargonun doğrudan mikro kabarcık kabuğunayüklendiği hepsi bir arada teranostik mikro kabarcıklar üreterek mikro kabarcık-FUS dağıtım yeteneklerini geliştirmeye artan bir ilgi vardır 12,13,14. Aslında, lipid mikro kabarcık ilaç dağıtım çalışmalarının yaklaşık% 40'ı bu tür kabuk yüklü mikro kabarcıkları kullanır15. Görüntüleme ve ilaç dağıtımının ötesinde, mikrokabarcık-FUS ayrıca kanser radyoterapisinin16 arttırılmasında ve sonodinamik tedavi17,18 yoluyla aksi takdirde iyi huylu kabuk yüklü ajanların antineoplastik etkilerinin aktive edilmesinde umut vaat etmiştir.

Mikro kabarcık kanseri uygulamalarındaki bu geleneksel ve genişletilmiş talimatlar, mikro kabarcık kabuklarını radyoaktif izleyicilerle etiketleyerek daha stratejik olarak geliştirilebilir. Hepsi bir arada kargo yüklü mikro kabarcıklar alanında, bu tür radyoetiketleme 1) bu yüklü mikro kabarcık kabuklarının hedef içi ve dışı biyolojik dağılımının altın standart, nicel değerlendirmesini kolaylaştırır, 2) hedefe yönelik teslimatı en üst düzeye çıkarmak için mikro kabarcık bileşimlerinin optimal seçimini bildiren farmakokinetik yapı-aktivite ilişkilerini türetir ve 3) stratejik ve uygun görüntü kılavuzlu uygulama ve tedavi planlamasına rehberlik eder (örneğin, doku hedeflerinin türleri, dozimetri, hedef dışı güvenlik endişelerini azaltmak için ilaç seçimi, geleneksel ortak tedavi paradigmalarına kıyasla fayda) hepsi bir arada kargo yüklü sistemlerin15,19. Klinik öncesi bir aşamada, mikro kabarcık kabuğu kaderinin böyle bir anlayışı, daha geniş mikro kabarcık-FUS etki mekanizmalarını da aydınlatabilir. Örneğin, mikro kabarcık kabuklarından hedef hücrelere lipid transferinin FUS özellikli sonoporasyonu etkilediği gösterilmiştir12,20. Bu tür bir transferin anlaşılması ve optimize edilmesi, sonoporasyonun dahil olduğu preklinik ve klinik mikrokabarcık-FUS tedavilerini (in vitro transfeksiyon, ilaç dağıtımı, tümör ablasyonu, radyasyon duyarlılığı ve sonodinamik tedavi 20,21,22,23,24,25). İkili ultrason ve radyogörüntüleme olanakları, geleneksel çift ajan tasarımları yerine tek bir ajandan FUS damar açma ve tedavi izlemesini (örneğin, BBB açma kinetiği) de mümkün kılacaktır26. Aynı şekilde, lipid mikro kabarcık radyoetiketleme, mikro kabarcık-FUS + radyofarmasötik ortak dağıtım platformlarına hepsi bir arada tek ajanlı mikro kabarcık-FUS / radyoterapi alternatifi olarak hizmet edebilir27.

Mikro kabarcıkların kırılganlığı, bu tür etiketleme için önemsiz bir zorluktur. Mevcut tüm radyoetiketleme stratejileri, mikro kabarcık stabilitesini ve boyutunu bozduğu bilinen saflaştırma metodolojileri ile sınırlıdır, bazıları ise etkisiz ve kararsız radyoetiketlemeözelliğine sahiptir 28,29,30,31,32. Saflaştırma gereksinimleri ayrıca daha uzun protokollere yol açar. Kısa ömürlü radyoizotopların kullanımıyla birleştiğinde (örneğin, 18F t1/2 1.8 h,28,29 99mTc t1/2 6 h,3268Ga t1/2 1 h31), bu, radyoizotop bozunması ile ilgili verimsizlikler yaratır ve radyogörüntüleme ve tedavi planlama zaman dilimlerini sınırlar. Toplu olarak, bu sınırlamalar, kısaltılmış ve temsili olmayan radyogörüntüleme, yanlış farmakokinetik veriler ve verimsiz tümör radyoizotop iletiminin elde edilmesini riske atar.  

Bu raporda, porfirinin güçlü ve stabil metal şelasyon yeteneklerinden yararlanılarak bu sınırlamaların üstesinden gelinmektedir. Porfirinler, yüksek oranda konjuge düzlemsel bir halkaya ve çeşitli metalleri barındırabilen merkezi bir koordinasyon bölgesine sahip organik, heterosiklik makromoleküllerdir. Bu, bakır-64 (t1/2 12.7 h), pozitron emisyon tomografisi (PET) olan bir radyofarmasötik ve γ sayma fizibiliteleri33 gibi daha uzun ömürlü radyoizotopları içerir. Bir lipid omurgasına konjuge edildiğinde, porfirinler supramoleküler yapılara kolayca dahil edilebilir ve daha sonra hız, yüksek şelasyon verimliliği ve serum stabilitesi ile bakır-64 ile etiketlenebilirken, ana etiketlenmemiş partiküllerin özelliklerini korurken33,34. Ayrıca, porfirinler, partikül bozulması üzerine eski haline getirilen nano ve mikropartiküllerde modüler kendi kendine söndürme ile floresan olarak aktiftir; hem toplu hem de mikroskobik kabuk kaderi analizini kolaylaştıran PET ve γ sayımına tamamlayıcı bir okuma (Şekil 1A)15.

Bir şelatör olarak porfirin-lipid kullanılarak, bu özellikler, mevcut mikro kabarcık radyoetiketleme yöntemleriyle ilişkili sınırlamaların üstesinden gelen yeni bir tek kaplı, saflaştırma içermeyen mikro kabarcık radyoetiketleme metodolojisi (Şekil 1B, C) oluşturmak için kullanıldı. Bu protokol %>95 bakır-64 şelasyon verimliliğine ulaşır, etiketleme sonrası saflaştırma gerektirmez ve mikro kabarcık fizikokimyasal özelliklerini korur. Aktivasyonlarından önce lipid mikro kabarcıklarının "topraklanmış" imalatına kolayca entegre edilebilir (Şekil 1B). Çok yönlüdür ve farklı asil lipid zincir uzunluğu (C16 ila C22), yük (nötr ve anyonik) ve porfirin-lipid bileşimleri (%1 mol, mol, 0) ile özel ve ticari mikro kabarcık formülasyonlarında başarıyla uygulanabilir ve hem radyo hem de floresan aktiviteye sahip mikro kabarcıklar oluşturur. Uyarlanabilirliği porfirinin ötesine de uzanabilir. Tek kap protokolü, ticari olarak temin edilebilen alternatif şelatörleri (örneğin, dietilentriamin pentaasetat (DTPA)-lipid) ve floroforları (örneğin, DiI) kullanacak şekilde değiştirilebilir. Ayrıca, "spiking" yaklaşımıyla önceden hazırlanmış mikro kabarcık formülasyonlarını etiketlemek için de değiştirilebilir. Buna göre, bu yöntem, mekanik, görüntüleme ve terapötik mikrokabarcık-FUS uygulamalarını ilerletmek için yararlı olan, özelleştirilmiş, izlenebilir (radyo, floresan veya çift radyo/floresan aktif) mikro kabarcıkların üretilmesini sağlar. Aşağıdaki protokol, lipid mikro kabarcıklarının üretimini, tek hazneli radyoetiketleme protokolünün uygulanmasını, gerekli radyoetiketleme ve fizikokimyasal özellik karakterizasyonunu ve potansiyel modifikasyonları özetlemektedir.

figure-introduction-1
Şekil 1: Mikro kabarcık üretimi ve radyoetiketleme protokolü. (A) Pirofeoforbid-a-lipid formundaki porfirin-lipid, bu protokol içinde multimodal bir şelatör görevi görür. Bakır-64 (i) şelatlı bir monomer olarak, PET ve görüntüleme yeteneklerine sahiptir. Floresansı partikül formunda söndürülür (mikro kabarcıklar (ii) ve çözünme sonrası nanoprogenleri (iii)) ve partikül bozulması (iv) ile söndürülmez. (B) Yerden yukarıya lipid mikro kabarcıkları oluşturmak için bu raporda açıklanan lipit film hidrasyonu/aktivasyon protokolü ve (C) lipid süspansiyon oluşumu ile mikro kabarcık aktivasyonu arasında tek kap radyo etiketlemenin entegrasyonu. Bu rakam Rajora ve ark.15'in izniyle uyarlanmıştır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Reaktiflerin hazırlanması

  1. Amonyum asetat tamponu hazırlayın (0.1 M, pH 5.5)
    1. Analitik bir terazi kullanarak, 770,8 mg amonyum asetat bir tartım kağıdına tartın. Tartılan miktarı 250 mL'lik temiz bir cam kabın içine aktarın.
    2. Behere dereceli bir pipetle ölçülen 90 mL çift damıtılmış su (ddH2O) ekleyin. Bir karıştırma çubuğu ekleyin ve amonyum asetatı çözmek için beheri manyetik bir karıştırma plakasına yerleştirin. Hafif bir girdap oluşturan, ancak çözelti sıçraması olmayan bir hızda karıştırın.
    3. pH 4 ve 7 standartlarını kullanarak bir pH metreyi cihaz talimatlarına göre kalibre edin. Kalibre edildikten sonra, pH probunu amonyum asetat tamponuna yerleştirin.
    4. Çözeltiye 104 μL asetik asit ekleyin, çözünmesi için karıştırın ve pH'ı ölçün.
      NOT: Bu noktada pH 5.5'e yakın olmalıdır.
    5. Bir mikropipet kullanarak 5-10 μL'lik artışlarla 10 N sodyum hidroksit (veya tampon çok bazik hale gelirse hidroklorik asit) ekleyerek tamponun pH'ını ayarlayın. Karıştırın, pH'ı ölçün ve gerektiği kadar tekrarlayın. Eklenen baz/asit hacmini not edin.
    6. Toplam 100 mL tampon oluşturmak için yeterli miktarda ddH2Oekleyin.
      NOT: Örneğin, pH ayarlaması sırasında 45 μL 10 N sodyum hidroksit kullanılmışsa, behere 9.851 mL ddH2Oeklenecektir (100 mL [hedef hacim] - 90 mL [adım 1.1.2] - 0.104 mL [adım 1.1.4] - 0.045 mL [adım 1.1.5] = 9.851 mL).
    7. Kapaklı bir saklama kabına aktarmadan önce tamponu son bir kez iyice karıştırın.
    8. pH metreyi cihaz talimatlarına göre temizleyin.
      DİKKAT: Konsantre sulu sodyum hidroksit ve hidroklorik asit cilt reaksiyonlarına neden olabilir ve eldiven kullanılarak kullanılmalıdır.
  2. Hidrasyon tamponu (PGG) hazırlayın
    1. Fosfat tamponlu salini (PBS) bir şırıngaya aspire edin ve ucunu bir polietersülfon 0.2 μm gözenek boyutu şırınga filtresi ile donatın. PBS'yi temiz, plastik, kapaklı bir santrifüj tüpüne filtreleyin.
      NOT: Alternatif membran malzemelerinin (örneğin, poliviniliden florür) 0,2 μm gözenekli şırınga filtreleri, membran PBS ve amonyum asetat ile uyumlu olduğu sürece kullanılabilir.
    2. Hidrasyon tamponunu (PGG olarak da adlandırılır) yapmak için filtrelenmiş PBS, propilen glikol ve gliserolü mikropipet aracılığıyla 8:1:1 hacimsel oranda birleştirin. Propilen glikol ve gliserol eklerken, reaktifi PBS'ye yavaşça pipetlemeden önce pipet ucunun yüzeyinden kalan propilen glikol veya gliserol damlacıklarını aspire edin ve silin. PBS'de berrak bir sicim benzeri viskoz bulanıklık görülecektir.
      NOT: Önce bir santrifüj tüpüne PBS eklemek için bir p1000 mikropipet kullanılması önerilir, ardından propilen glikol ve gliserol kullanılır, çünkü son iki reaktif viskozdur. Bu nedenle, pipet ucunda sıvı hareketi artık görülmeyene ve pipet ucu reaktiften çıkarıldığında hava alınmayacak şekilde mikropipet aracılığıyla yavaşça aspire edilmelidirler. Hacimsel işaretlere sahip mikropipet uçları, bu tür işaretlerle uyumlu reaktif hacimlerini seçmek için ideal olarak kullanılmalıdır (örneğin, 1 mL veya 5 mL PGG yapmak ve sırasıyla propilen glikol ve gliserolün tam aspirasyonunu görselleştirmek için mikropipet ucundaki 0,1 mL veya 0,5 mL işaretini kullanmak). Mikropipet ucunun yüzeyini silerken, uç açıklığından silmeyin, sadece yanlardan silin.
    3. Reaktifler homojen bir şekilde çözülene kadar pipet ucu solüsyon içinde olacak şekilde yukarı ve aşağı pipetleyin. Solüsyonun içine herhangi bir hava kabarcığı girmemesine dikkat edin.
    4. Hidrasyon tamponunun tam bir karışımını daha da sağlamak için santrifüj tüpünü kapatın ve yavaşça yukarı ve aşağı döndürün. Girdap yapmayın.
    5. Gözlenemeyen hava kabarcıklarını gidermek için tüpü 20-30 s (minimum sıcaklık 4 °C, maksimum RT) boyunca 1000 x g'dan daha düşük bir sıcaklıkta döndürün.
  3. Hidrasyon/radyoetiketleme tamponu (AA-PGG) hazırlayın
    1. Şırınga filtresi 0.1 M, pH 5.5 amonyum asetat tamponu (adım 1.1'den itibaren) ve PBS'yi adım 1.2.1'e göre ayrı tüplere koyun.
    2. Filtrelenmiş amonyum asetat tamponunu, filtrelenmiş PBS'yi, propilen glikolü ve gliserolü bir p1000 mikropipet aracılığıyla 5: 3: 1: 1 amonyum asetat tamponunda bir santrifüj tüpüne birleştirin: PBS: propilen glikol: gliserol hacimsel oranı listelenen sırayla. AA-PGG yapmak için 1.2.2.2.5-1.2.5 adımlarına göre aspirasyon, karıştırma ve santrifüjleme talimatlarını izleyin.
  4. Anlık ince tabaka kromatografisi (iTLC) eluenti
    1. 0,1 g'a kadar etilendiamintetraasetik asit (EDTA) tartın ve kapaklı bir şişeye aktarın. ddH2O'da% 2 w / v EDTA çözeltisi yapılacak şekilde çözün (örneğin, 50 mg EDTA için 2.5 mL ddH2O ekleyin).




















  21. figure-protocol-1








  9. figure-protocol-2









    9. figure-protocol-3







Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Radyoaktif işaretli mikro kabarcıklar üretilirken ölçülebilir temel sonuçlar, radyokimyasal saflık ve radyo-etiketleme verimliliğidir. Bu protokol, her birini karakterize etmek için sırasıyla iTLC ve doğrulanmış bir santrifüj prosedürü kullanır. Şekil 2A , konakçı lipidin toplam lipidin %1, mol veya 0'lük bileşimlerde piro-lipid ile ikame edildiği ticari mikro kabarcık taklit formülasyonlarında ortalama %≥95'lik radyokimyasal saflıkların ve verimliliklerin elde edildiğini göstermektedir. %1...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Mevcut lipid mikro kabarcık radyoetiketleme protokolü, herhangi bir etiketleme sonrası saflaştırma gerektirmeden %>95 radyokimyasal saflık, %>95 şelasyon verimliliği ve mikro kabarcık fizikokimyasal özelliklerinin korunmasına ulaşır. Bu başarılar, mevcut etiketleme protokolleri için daha önce elde edilemeyen ilerlemeleri temsil etmektedir. Saflaştırma adımlarının olmaması, radyoizotopların (bu durumda bakır-64) daha hızlı kullanılmasına ve böylece radyoaktif bozunmadan kaynaklanan verims...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması bildirmemiştir.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Deborah Scollard ve Teesha Komal'a (Üniversite Sağlık Ağı Uzaysal-Zamansal Hedefleme ve Radyasyon Yanıtının Amplifikasyonu (STTARR) programı, Toronto, Ontario) teknik hizmetleri ve rehberlikleri için teşekkür ederiz. Ayrıca Mark Zheng ve Dr. Alex Dhaliwal'a konfokal mikroskopi sırasındaki teknik yardımları için ve ilgili ekipmanı sağladıkları için Gelişmiş Optik Mikroskopi Tesisi'ne (Toronto, Ontario) teşekkür ederiz. Finansman kaynaklarımızı kabul ediyoruz: Kanada Sağlık Araştırmaları Enstitüleri, Terry Fox Araştırma Enstitüsü, Kanada Doğa Bilimleri ve Mühendislik Araştırma Konseyi, Kanada İnovasyon Vakfı, Prenses Margaret Kanser Vakfı, Kanada Araştırma Koltukları Programı, McLaughlin Merkezi, Vanier Burs Programı, Ontario Lisansüstü Öğrenci Burs Programı, Prostat Kanseri Kanada ve Peterborough K. M. Hunter Yardım Vakfı.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
64CuCl2Washington Üniversitesi Tıp Fakültesi, Mallinckrodt Radyoloji EnstitüsüN/AKüçük hacimli sipariş (< 10 ve mikro; L) 0.1 N HCl Asetik asit içinde çözülür
 Herhangi bir şirket≥ % 95 saflıkta
Alüminyum folyoHerhangi bir şirket
Amonyum asetatHerhangi bir şirketSaflık: ≥ %98
Denge - analitikHerhangi bir şirket0,1 mg'a kadar ölçüm yapabilen
Banyo sonikatörüHerhangi bir şirket69 oC'ye kadar ısıtılabilir
CC diyafram açıklığı - 30 mikronBeckman CoulterA36391Partikül çapı aralığı: 0.6-18 um
CC elektrolitBeckman Coulter8546719Isoton II seyreltici
CC YazılımıBeckman CoulterMultisizer 4e
Uyumlu mikrosantrifüj tüplü santrifüj filtre üniteleri (0,5 mL 30.000 MWCO)MilliporeSigmaUFC503096Amicon Ultra - 0,5 mL
Santrifüj tüpleri - 15 mL kapaklıHerhangi bir şirket
KloroformHerhangi bir şirketSaflık: ≥ %99,8 
Coulter sayacıBeckman CoulterB43905Multisizer 4e Coulter Sayacı
Kapak kızaklarıVWR48393081VWR mikro kapak camı
CuCl2Herhangi bir şirketOksitlenmediğinden emin olun
CuCl2
Küvet-litre, 1 cm yol uzunluğuHerhangi bir şirket
Küvetleri - CC ölçümleri için 10 mL plastikBeckman CoulterA35471Coulter Counter Accuvette ST
ddH2OHerhangi bir şirket, ultra saf su arıtma sistemi
DiI (1,1'-Dioktadesil-3,3,3',3'-Tetrametilindokarbosiyanin Perklorat)şirketToz formu
Doz kalibratörüBakır-64
DPPA (1,2-dipalmitoil-sn-glisero-3-fosfat (sodyum tuzu))AvantiPolar Lipids830855PToz form
DPPC (1,2-dipalmitoil-sn-glisero-3-fosfokolin)Avanti Polar Lipids850355PToz form
DPPE-MPEG (1,2-dipalmitoil-sn-glisero-3-fosfoetanolamin-N-[metoksi(polietilen glikol)-5000] (amonyum tuzu))AvantiPolar Lipidler880200PToz formu
DTPA-lipid (1,2-dipalmitoil-sn-glisero-3-fosfoetanolamin-N-dietilentriamin pentaasetik asit (amonyum tuzu))Avanti Polar Lipidler790106PToz form
EDTA (Etilendiamintetraasetik asit)Herhangi bir şirket
Gama sayacıBakır-64herhangi bir şirket
Globe Scientific22-171-665Flanşlı 12 mm borular için tapa kapakları
Gama sayma tüpleriSarstedt55.15795 mL, 75 x 12 mm, PS
Cam beher - 250 mLHerhangi bir şirket100 oC'ye kadar sıcaklıklara dayanabilir
Cam kurutma fırınıHerhangi bir şirket80 oC'ye kadar ısıtılabilir
Cam mikrolitre şırıngalar - 25, 50, 100, 1000 ve mikro; LOrganik çözücülerle uyumluherhangi bir şirket
Cam sintilasyon şişeleri - 20 mLVWR66022-081VWR® Sintilasyon Şişeleri, Borosilikat Cam, Vidalı Kapaklı, Kağıt hamuru folyo astarlı
Cam şişeler - 0.5 dramVWR66011-020VWR Flakon 1/2 dram, siyah fenolik vidalı kapaklı ve polivinil yüzlü hamur astarlı
GliserolSigma AldrichG7757-1LSaflık:  ≥ %99,0 
Dereceli pipet/tabancaHerhangi bir şirket
Sıcak/karıştırma plakasıOtomatik sıcaklık kontrolü için sıcaklık probu ile donatılmıştır
Hidroklorik asit - 0,1 NHerhangi bir şirket
iTLC plakalarıAgilentA120B12  iTLC-SA kromatografi kağıdı
Laboratuvar dokularıHerhangi bir şirket
Medya vakum filtrasyon ünitesiHerhangi bir şirket0.22 mikron gözenek boyutu, PES membran, 500 mL huni kapasitesi
MetanolHerhangi bir şirketSaflık:  ≥% 99.8, HPLC sınıfı, ACS spesifikasyonlarını karşılar
Steril olmayan mikrosantrifüj tüpleri - 1.5 mLHerhangi bir şirket
Mikrosantrifüj tüpleri steril - 1,5 mLHerhangi bir şirket
Mikropipetler - p1000, p200, p20, p10Herhangi bir şirketedildiğinden emin olun
Mikroskop slaytlarıFisher Scientific12-550-15Superfrost Plus Mikroskop Slaytları Önceden Temizlenmiş İğneler
- 18 GSteril
ParafilmHerhangi bir şirket
PBSSigma AldrichD8537-500MLDPBS, modifiye, kalsiyum klorür ve magnezyum klorür içermeyen, sıvı, steril filtreli, hücre kültürü
PFPFluoroMedAPF-N40HPSaflık:  ≥ %99,8
PFP hattıHerhangi bir şirket1/4 inç çapında plastik hortum kesilmiş yaklaşık 50 cm uzunluğunda
PFP regülatörüSwagelokSS-1RF4 ve SS-4HC-1-4
pH metreHerhangi bir şirket
pH standartları 4 ve 7Herhangi bir şirket
P1000, p200, p10 için pipet uçları - steril olmayanHerhangi bir şirket
P1000, p200, p10 için pipet uçları - sterilHerhangi bir şirket
Plastik şırınga - 1 mLHerhangi bir şirketSteril
Propilen glikolBioShopPRO888.500Saflık:  ≥ %99,5
Piro-lipidN/AŞirket içi üretilmiştir
Kauçuk uçlu forsepsHerhangi bir şirketİnce uçlu ve düz/kare kenarların karışımı önerilir
MakasHerhangi bir şirket
Sodyum hidroksit - 1 Nbir şirket
Sodyum hidroksit - 10 NHerhangi bir şirket
SpektroflorometreHerhangi bir şirket410 nm uyarma ve 600-850 nm emisyon kapasitesine sahiptir
Spektroflorometri yazılımıHoribaFluorEssence
SpektrometresiHerhangi bir şirket
Şırınga - 1 mLHerhangi bir şirketTek kullanımlık, plastik, steril
Şırınga filtreleri - 0.2 mikron gözenek boyutuHerhangi bir şirketMembran malzemesi: PES veya amonyum asetat / asetik asit ve PBS ile uyumlu
Test tüpü - 10 mL
Triton X-100Herhangi bir şirket
Vakum kurutucu / vakumHerhangi bir şirket
VialmixLantheus Tıbbi Görüntüleme515030-0508Protokolde mekanik flakon çalkalayıcı olarak anılır
Tartmak KağıtHerhangi bir şirketÜrünü kaybetmemek için, tartı kağıdını 3x3 cm'lik kareler halinde kesmeniz önerilir
aracılığıyla elde edilebilir. Herhangi bir okuyabilen herhangi bir şirket Gama sayma tüpü itme kapaklarını okuyabilen kalibre Herhangi

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Itani, M., Mattrey, R. F. The effect of inhaled gases on ultrasound contrast agent longevity in vivo. Mol Imaging Biol. 14 (1), 40-46 (2012).
  2. Kong, W. T., Wang, W. P., Huang, B. J., Ding, H., Mao, F. Value of wash-in and wash-out time in the diagnosis between hepatocellular carcinoma and other hepatic nodules with similar vascular pattern on contrast-enhanced ultrasound. J Gastroenterol Hepatol. 29 (3), 576-580 (2014).
  3. Wilson, S. R., Burns, P. N. Microbubble-enhanced us in body imaging: What role. Radiology. 257 (1), 24-39 (2010).
  4. Hynynen, K., Mcdannold, N., Vykhodtseva, N., Jolesz, F. Noninvasive mr imaging-guided focal opening of the blood-brain barrier bbb in rabbits. Radiology. 220 (3), 640-646 (2001).
  5. He, W., et al. Enhanced ablation of high intensity focused ultrasound with microbubbles: An experimental study on rabbit hepatic vx2 tumors. Cardiovasc Intervent Radiol. 34 (5), 1050-1057 (2011).
  6. Lipsman, N., et al. Blood-brain barrier opening in alzheimer's disease using mr-guided focused ultrasound. Nat Commun. 9 (1), 2336(2018).
  7. Burke, C. W., Klibanov, A. L., Sheehan, J. P., Price, R. J. Inhibition of glioma growth by microbubble activation in a subcutaneous model using low duty cycle ultrasound without significant heating. J Neurosurg. 114 (6), 1654-1661 (2011).
  8. Dimcevski, G., et al. A human clinical trial using ultrasound and microbubbles to enhance gemcitabine treatment of inoperable pancreatic cancer. J Control Release. 243, 172-181 (2016).
  9. Haram, M., Hansen, R., Bouget, D., Myhre, O. F., Davies, C. L., Hofsli, E. Treatment of liver metastases with focused ultrasound and microbubbles in patients with colorectal cancer receiving chemotherapy. Ultrasound Med Biol. 49 (9), 2081-2088 (2023).
  10. Mainprize, T., et al. Blood-brain barrier opening in primary brain tumors with non-invasive MR-guided focused ultrasound: A clinical safety and feasibility study. Sci Rep. 9 (1), 321(2019).
  11. Karakatsani, M. E., et al. Focused ultrasound mitigates pathology and improves spatial memory in alzheimer's mice and patients. Theranostics. 13 (12), 4102-4120 (2023).
  12. Aron, M., Vince, O., Gray, M., Mannaris, C., Stride, E. Investigating the role of lipid transfer in microbubble-mediated drug delivery. Langmuir. 35 (40), 13205-13215 (2019).
  13. Wang, S., Samiotaki, G., Olumolade, O., Feshitan, J. A., Konofagou, E. E. Microbubble type and distribution dependence of focused ultrasound-induced blood-brain barrier opening. Ultrasound Med Biol. 40 (1), 130-137 (2014).
  14. Huynh, E., Rajora, M. A., Zheng, G. Multimodal micro, nano, and size conversion ultrasound agents for imaging and therapy. Wiley Interdiscip Rev Nanomed Nanobiotechnol. 8 (6), 796-813 (2016).
  15. Rajora, M. A., et al. Quantitative pharmacokinetics reveal impact of lipid composition on microbubble and nanoprogeny shell fate. Adv Sci. 11 (4), 2304453(2024).
  16. Leong, K. X., Sharma, D., Czarnota, G. J. Focused ultrasound and ultrasound stimulated microbubbles in radiotherapy enhancement for cancer treatment. Technol Cancer Res Treat. 22, 1-9 (2023).
  17. Li, Y., et al. Ultrasound-triggered release of sinoporphyrin sodium from liposome-microbubble complexes and its enhanced sonodynamic toxicity in breast cancer. Nano Research. 11, 1038-1056 (2017).
  18. Nomikou, N., Fowley, C., Byrne, N. M., Mccaughan, B., Mchale, A. P., Callan, J. F. Microbubble-sonosensitiser conjugates as therapeutics in sonodynamic therapy. Chem Commun. 48 (67), 8332-8334 (2012).
  19. Chakravarty, R., Hong, H., Cai, W. Positron emission tomography image-guided drug delivery: Current status and future perspectives. Mol Pharm. 11 (11), 3777-3797 (2014).
  20. Delalande, A., Leduc, C., Midoux, P., Postema, M., Pichon, C. Efficient gene delivery by sonoporation is associated with microbubble entry into cells and the clathrin-dependent endocytosis pathway. Ultrasound Med Biol. 41 (7), 1913-1926 (2015).
  21. Sheikov, N., Mcdannold, N., Vykhodtseva, N., Jolesz, F., Hynynen, K. Cellular mechanisms of the blood-brain barrier opening induced by ultrasound in presence of microbubbles. Ultrasound Med Biol. 30 (7), 979-989 (2004).
  22. Conway, G. E., Paranjape, A. N., Chen, X., Villanueva, F. S. Development of an in vitro model to study mechanisms of ultrasound-targeted microbubble cavitation-mediated blood-brain barrier opening. Ultrasound Med Biol. 50 (3), 425-433 (2024).
  23. Hu, S., Zhang, X., Unger, M., Patties, I., Melzer, A., Landgraf, L. Focused ultrasound-induced cavitation sensitizes cancer cells to radiation therapy and hyperthermia. Cells. 9 (12), 2595(2020).
  24. Zhao, C., et al. Synergistically augmenting cancer immunotherapy by physical manipulation of pyroptosis induction. Phenomics. , (2024).
  25. Tachibana, K., Uchida, T., Ogawa, K., Yamashita, N., Tamura, K. Induction of cell-membrane porosity by ultrasound. Lancet. 353 (9162), 1409(1999).
  26. Arif, W. M., et al. Focused ultrasound for opening blood-brain barrier and drug delivery monitored with positron emission tomography. J Control Release. 324, 303-316 (2020).
  27. Da Ros, V., et al. PVA-microbubbles as a radioembolization platform: Formulation and the in vitro proof of concept. Pharmaceutics. 15 (1), 217(2023).
  28. Tartis, M. S., et al. Dynamic micropet imaging of ultrasound contrast agents and lipid delivery. J Control Release. 131 (3), 160-166 (2008).
  29. Willmann, J. K., et al. Targeted microbubbles for imaging tumor angiogenesis: Assessment of whole-body biodistribution with dynamic micro-pet in mice. Radiology. 249 (1), 212-219 (2008).
  30. Ingram, N., et al. Ultrasound-triggered therapeutic microbubbles enhance the efficacy of cytotoxic drugs by increasing circulation and tumor drug accumulation and limiting bioavailability and toxicity in normal tissues. Theranostics. 10 (24), 10973-10992 (2020).
  31. Hernández-Gil, J., et al. Development of 68ga-labelled ultrasound microbubbles for whole-body pet imaging. Chem Sci. 10 (215), 5603-5615 (2019).
  32. Warram, J. M., et al. Biodistribution of p-selectin targeted microbubbles. J Drug Target. 22 (5), 387-394 (2014).
  33. Liu, T. W., Macdonald, T. D., Shi, J., Wilson, B. C., Zheng, G. Intrinsically copper-64-labeled organic nanoparticles as radiotracers. Angew Chem Int Ed Engl. 51 (52), 13128-13131 (2012).
  34. Rajora, M. A., et al. Tailored theranostic apolipoprotein e3 porphyrin-lipid nanoparticles target glioblastoma. Chem Sci. 8 (8), 5371-5384 (2017).
  35. Yoo, K., Dhaliwal, A., Chen, J., Sheeran, P. S., Zheng, G. Synthesis and characterization of multi-modal phase-change porphyrin droplets. J Vis Exp. 176, e62665(2021).
  36. 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).
  37. Huynh, E., Jin, C. S., Wilson, B. C., Zheng, G. Aggregate enhanced trimodal porphyrin shell microbubbles for ultrasound, photoacoustic, and fluorescence imaging. Bioconjug Chem. 25 (4), 796-801 (2014).
  38. Mcmahon, D., Hynynen, K. Acute inflammatory response following increased blood-brain barrier permeability induced by focused ultrasound is dependent on microbubble dose. Theranostics. 7 (16), 3989-4000 (2017).
  39. Bismuth, M., Katz, S., Rosenblatt, H., Twito, M., Aronovich, R., Ilovitsh, T. Acoustically detonated microbubbles coupled with low frequency insonation: Multiparameter evaluation of low energy mechanical ablation. Bioconjug Chem. 33 (6), 1069-1079 (2022).
  40. Kutscher, H. L., et al. Threshold size for optimal passive pulmonary targeting and retention of rigid microparticles in rats. J Control Release. 143 (1), 31-37 (2010).
  41. You, Y., et al. Porphyrin-grafted lipid microbubbles for the enhanced efficacy of photodynamic therapy in prostate cancer through ultrasound-controlled in situ accumulation. Theranostics. 8 (6), 1665-1677 (2018).
  42. Chen, X., Qin, B., Whitehurst, D., Helfield, B., Lavery, L., Villanueva, F. S. Sonodynamic therapy using protoporphyrin ix encapsulated microbubbles inhibits tumor growth. 2017 IEEE International Ultrasonics Symposium. , Washington, DC. 1-4 (2017).
  43. Cheng, M. H. Y., et al. Targeted theranostic 111in/lu-nanotexaphyrin for spect imaging and photodynamic therapy. Mol Pharm. 19 (6), 1803-1813 (2022).
  44. Cheng, M. H. Y., Cevallos, A., Rajora, M. A., Zheng, G. Fast, facile, base-free microwave-assisted metallation of bacteriochlorophylls and corresponding high yield synthesis of tookad. J Porphyrins Phthalocyanines. 25 (07n08), 703-713 (2021).
  45. Macdonald, T. D., Liu, T. W., Zheng, G. An MRI-sensitive, non-photobleachable porphysome photothermal agent. Angew Chem Int Ed Engl. 53 (27), 6956-6959 (2014).
  46. Shao, S., et al. Functionalization of cobalt porphyrin-phospholipid bilayers with his-tagged ligands and antigens. Nat Chem. 7 (5), 438-446 (2015).
  47. Teh, J. H., et al. A kit-based aluminium-[(18)f]fluoride approach to radiolabelled microbubbles. Chem Commun (Camb). 57 (88), 11677-11680 (2021).
  48. Rajora, M. A. Supramolecular Structure-Enabled Delivery of Porphyrin to Glioblastomas Beyond the Blood-Brain Barrier [Doctor of Philosophy thesis]. , University of Toronto. (2024).
  49. Carugo, D., et al. Modulation of the molecular arrangement in artificial and biological membranes by phospholipid-shelled microbubbles. Biomaterials. 113, 105-117 (2017).
  50. Dhaliwal, A. Utilizing Porphyrin to Improve Ultrasound-Activated Supramolecular Agent Design for Solid Tumor Delivery [Doctor of Philosophy thesis]. , University of Toronto. (2023).
  51. Kilroy, J. P., Klibanov, A. L., Wamhoff, B. R., Bowles, D. K., Hossack, J. A. Localized in vivo model drug delivery with intravascular ultrasound and microbubbles. Ultrasound Med Biol. 40 (10), 2458-2467 (2014).
  52. Dhaliwal, A., et al. Deep learning for automatic organ and tumor segmentation in nanomedicine pharmacokinetics. Theranostics. 14 (3), 973-987 (2024).
  53. Shakya, G., Cattaneo, M., Guerriero, G., Prasanna, A., Fiorini, S., Supponen, O. Ultrasound-responsive microbubbles and nanodroplets: A pathway to targeted drug delivery. Adv Drug Deliv Rev. 206, 115178(2024).
  54. Honari, A., Merillat, D. A., Bellary, A., Ghaderi, M., Sirsi, S. R. Improving release of liposome-encapsulated drugs with focused ultrasound and vaporizable droplet-liposome nanoclusters. Pharmaceutics. 13 (5), 609(2021).
  55. Barmin, R. A., et al. Polymeric materials for ultrasound imaging and therapy. Chem Sci. 14 (43), 11941-11954 (2023).
  56. Chen, Y., Liang, Y., Jiang, P., Li, F., Yu, B., Yan, F. Lipid/PLGA hybrid microbubbles as a versatile platform for noninvasive image-guided targeted drug delivery. ACS Appl Mater Interfaces. 11 (45), 41842-41852 (2019).
  57. Barmin, R. A., et al. Engineering the acoustic response and drug loading capacity of pbca-based polymeric microbubbles with surfactants. Mol Pharm. 19 (9), 3256-3266 (2022).
  58. Barrefelt, A. A., et al. Multimodality imaging using SPECT/CT and MRI and ligand functionalized 99mTc-labeled magnetic microbubbles. EJNMMI Res. 3 (1), 12(2013).
  59. Song, R., Hu, D., Chung, H. Y., Sheng, Z., Yao, S. Lipid-polymer bilaminar oxygen nanobubbles for enhanced photodynamic therapy of cancer. ACS Appl Mater Interfaces. 10 (43), 36805-36813 (2018).
  60. Böhmer, M. R., Chlon, C. H. T., Raju, B. I., Chin, C. T., Shevchenko, T., Klibanov, A. L. Focused ultrasound and microbubbles for enhanced extravasation. J Control Release. 148 (1), 18-24 (2010).
  61. Zhang, S., et al. Compare ultrasound-mediated heating and cavitation between flowing polymer- and lipid-shelled microbubbles during focused ultrasound exposures. J Acoust Soc Am. 131 (6), 4845-4855 (2012).
  62. Cao, Y., et al. Drug release from phase-changeable nanodroplets triggered by low-intensity focused ultrasound. Theranostics. 8 (5), 1327-1339 (2018).
  63. Krasnovskaya, O. O., et al. Recent advances in (64)cu/(67)cu-based radiopharmaceuticals. Int J Mol Sci. 24 (11), 9154(2023).
  64. Navarro-Becerra, J. A., Borden, M. A. Targeted microbubbles for drug, gene, and cell delivery in therapy and immunotherapy. Pharmaceutics. 15 (6), 1625(2023).
  65. Fan, C. -H., et al. Antiangiogenic-targeting drug-loaded microbubbles combined with focused ultrasound for glioma treatment. Biomaterials. 34 (8), 2142-2155 (2013).
  66. Luo, T., et al. Ultrasound-mediated destruction of oxygen and paclitaxel loaded dual-targeting microbubbles for intraperitoneal treatment of ovarian cancer xenografts. Cancer Lett. 391, 1-11 (2017).
  67. Fix, S. M., et al. Oxygen microbubbles improve radiotherapy tumor control in a rat fibrosarcoma model - a preliminary study. PLoS One. 13 (4), e0195667(2018).
  68. Eisenbrey, J. R., et al. Sensitization of hypoxic tumors to radiation therapy using ultrasound-sensitive oxygen microbubbles. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 101 (1), 88-96 (2018).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Microbubble FabricationMicrobubble LabelingFluorescent MicrobubblesRadioactive MicrobubblesFocused UltrasoundRadioisotope ChelationMultimodal ImagingLipid MicrobubblesGamma CounterCentrifuge Filtration

İlgili makaleler