Protocollen voor het beoordelen van radiofrequentie Interacties met gouden nanodeeltjes en Biological Systems voor niet-invasieve Hyperthermie Cancer Therapy

Medicine

Your institution must subscribe to JoVE's Medicine section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 10 minute trial to JoVE!





We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.

If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.

 

Summary

We beschrijven protocollen gebruikt om de interacties van 13,56 MHz radiofrequentie (RF) onderzoeken elektrische velden met gouden nanodeeltjes colloïden in zowel niet-biologische en biologische systemen (in vitro / vivo). Deze interacties worden onderzocht voor toepassing bij kankertherapie.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Corr, S. J., Cisneros, B. T., Green, L., Raoof, M., Curley, S. A. Protocols for Assessing Radiofrequency Interactions with Gold Nanoparticles and Biological Systems for Non-invasive Hyperthermia Cancer Therapy. J. Vis. Exp. (78), e50480, doi:10.3791/50480 (2013).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Kankertherapieën die minder toxisch en invasief dan hun bestaande tegenhangers zijn zeer gewenst. Het gebruik van elektrische RF-velden die diep in het lichaam, waardoor minimale toxiciteit, worden momenteel bestudeerd als een levensvatbare middel van niet-invasieve kankertherapie. Het is voorzien dat de interacties van RF-energie met geïnternaliseerde nanodeeltjes (NP) warmte die vervolgens kunnen leiden tot oververhitting (hyperthermie) van de cel kan bevrijden, uiteindelijk eindigt in cel necrose.

In het geval van niet-biologische systemen presenteren we gedetailleerde protocollen betreffende kwantificeren van de warmte vrijgemaakt door hooggeconcentreerde NP colloïden. Voor biologische systemen, in het geval van in vitro experimenten, beschrijven we de technieken en de voorwaarden die moeten worden nageleefd om kankercellen effectief bloot aan RF-energie zonder bulk media verwarming artefacten aanzienlijk verduistert de gegevens. Tot slot geven we een gedetailleerde methodologie fof in vivo muismodellen met buitenbaarmoederlijke lever kanker tumoren.

Introduction

De absorptie van RF-energie op biologisch weefsel (vanwege de inherente elektrische permittiviteit) resulteert in verhoogde temperaturen weefsel als functie van de tijd, die uiteindelijk leidt tot celdood door hyperthermie. Er wordt verondersteld dat kanker hyperthermie kan worden geoptimaliseerd door het gebruik van gerichte nanomaterialen die internalisering in de kankercel en fungeren als RF-thermische sensoren, waardoor de aangrenzende gezonde, normale cellen intact. Verschillende rapporten hebben al aangetoond dat een verscheidenheid aan NP's zo effectief RF warmtebronnen die helpen bij kanker necrose 1-4 kan handelen.

In deze groet, goud NP (AuNPs) 3-5, koolstof nanobuisjes 1 en quantum dots 6, 7 hebben spannende kenmerken vertoonde bij toepassing in zowel in vitro als in vivo RF experimenten. Hoewel de precieze aard van het verwarmingsmechanisme van deze NP bij blootstelling aan een RF-veld wordt nog steeds gediscussieerd, een reeksfundamentele experimenten met AuNPs heeft grote betekenis gelegd op zowel NP grootte en aggregatie toestanden. Er werd aangetoond dat alleen AuNPs met een diameter <10 nm verwarmt wanneer blootgesteld aan een RF-veld 8. Ook wordt deze verwarming mechanisme aanzienlijk verzwakt wanneer de AuNPs worden samengeteld. Deze aggregatie toestand werd ook bevestigd in in vitro modellen die belang gelegd op het optimaliseren AUNP colloïdale stabiliteit binnen endolysomal intracellulaire compartimenten voor effectieve RF-therapie 4. Echter, de technieken en experimentele principes gebruikt om deze gegevens te verzamelen en evalueren problematisch, vooral bij valideren RF warmteprofielen van NP colloïden.

Verscheidene rapporten hebben aangetoond dat jouleopwarming van de achtergrond ionische suspensie die de NP gesuspendeerd in de belangrijkste bron van RF warmteproductie en niet de NP zelf 9-12 kunnen zijn. Hoewel onze recent artikel 8 heeft gevalideerd thij gebruik van RF-interacties in het opwekken van warmte uit AuNPs van een diameter kleiner dan 10 nm, willen we deze protocollen beschrijven meer in detail in dit artikel.

We tonen ook aan de protocollen en technieken die nodig zijn om de doeltreffendheid van AuNPs als hypertherme thermische middelen, zowel in vitro als in vivo experimenten leverkanker modellen evalueren. Hoewel we voornamelijk gericht op eenvoudige colloïden-citraat bedekte AuNPs, kunnen dezelfde technieken worden toegepast op andere AUNP hybriden zoals antilichaam-en chemotherapie-geconjugeerde complexen. Bij het opvolgen van deze beginselen de experimentator hopelijk kunnen de mogelijkheden voor nanomateriaal een effectieve RF-geïnduceerde thermische hypertherme agent snel evalueren.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Een volledige experimentele overzicht in figuur 1 weergegeven.

Verdere details worden weergegeven in onderstaande stappen 1-3.

1. Het beoordelen van RF Verwarming van NP colloïden: AuNPs als voorbeeld

  1. In het algemeen, voor elk NP monster wordt onderzocht, het monster eerst een paar keer wassen door een centrifuge filter met gedeïoniseerd (DI) water naar de achtergrond ionen en verontreinigingen te verwijderen. Alle ionen en contaminanten zal zijn verwijderd uit de AUNP schorsing wanneer de vloeistof wordt uitgewassen heeft vergelijkbare RF verwarmingssnelheden (HRS) als DI water. Dit zuiveringsproces maakt ook hogere concentraties NP te verkrijgen. Het is vermeldenswaard dat, hoewel gebruik AuNPs in dit voorbeeld, kan de fundamentele beginselen worden toegepast op andere materialen NP.
  2. Als voorbeeld, zuiveren een flesje van 500 ml commercieel verkrijgbaar AuNPs diameter van 5 nm en vervolgens daarop een 13.56 MHz RF-veld van elektrische-field sterkte 90 kV / m.
    1. Neem ~ 125 ml uit de voorraad AUNP oplossing en split tussen zes 50 kDa centrifuge filter buizen. Centrifugeer bij 3000 rpm. gedurende 2 min 5 sec. Verwijder gefilterd buffer en vulling filters met meer voorraad oplossing. Herhaal dit tot alle 500 ml is gefilterd.
    2. Vervang de gefilterde buffer met een vergelijkbaar volume van DI-water en herhaal ongeveer 8 keer (of totdat de gefilterde buffer RF HRs gelijkwaardig zijn aan DI-water). Opmerking, UV-Vis-analyse kan ook worden gebruikt om verontreiniging absorptiepieken controleren. Zodra de buffer verontreinigingen volledig zijn verwijderd, pipet ongeveer 0,5 ml DI water in elk filter en resuspendeer de AuNPs door herhaald pipetteren. Dit moet de AuNPs volledig te verwijderen uit het filter en zorgen voor volledige resuspensie. Combineer alle zes schorsingen in een 15 ml Eppendorf buis.
    3. Zodra de AuNPs zijn gezuiverd en geconcentreerd, analyseert het monster met behulp van ICP-OES en / of ICP-MS, UV-vis en Zeta potentieel voor gegevens over concentration en NP stabiliteit, respectievelijk. SEM en / of TEM analyse kan ook worden gebruikt om morfologische gegevens te verkrijgen. Gedetailleerde monstervoorbereiding voor deze technieken is te vinden in de literatuur 4.
  3. Met behulp van de Kanzius RF-systeem in eerdere studies 8 beschreven, of afleidingen van dit systeem, plaats een 1,3 ml cilindrische kwartscuvet zodat het RF elektrische veld in de lucht (zonder monster aanwezig) zou zijn ~ 90 kV / m in de cuvet. Voor een standaard zoutoplossing monster (0,9% NaCl) het elektrisch veld wordt verminderd tot ~ 1,1 kV / m.. Dit zijn de voorwaarden bij benadering gebruikt om vergelijkingen worden gemaakt tussen de verschillende systemen.
    1. Pipetteer 1,3 ml van een 1,000 mg / l monster van gezuiverd AUNP colloïde in de kwartscuvette en introduceren deze in het RF-veld. Dit kan worden gedaan met behulp van een custom-built Teflon monsterhouder. Expose monster naar de RF-veld gedurende 120 seconden of totdat het monster 70 ° C bereikt elektrische vonken of snel koken te voorkomen. Capture de thermal imaging data (evenals controle gebieden) met behulp van een IR-camera en bijbehorende software. Herhaal deze procedure drie keer.
    2. Filter de steekproef via een andere 50 kDa centrifuge filter om de AuNPs uittreksel uit het DI waterbuffer. Drie keer opnieuw bloot de buffer naar de RF-veld weer. Het verschil in uren tussen de AUNP colloïde en de achtergrond DI waterbuffer bepaalt de HR als gevolg van de AuNPs zelf. Verwachten dat HRs van ~ verkrijgen 0,3 ° C / sec en 0,05 ° C / sec tot een AUNP afhankelijke HR van ~ 0.25 ° C / sec geven. Resuspendeer de resterende AuNPs van de filter in 1,3 ml water voor in vitro / vivo experimenten.

2. Nanodeeltjes bijgestaan ​​RF-geïnduceerde Hyperthermie: In vitro studies

  1. Deze in vitro studies kan worden toegepast op elk type van kanker celtype dat 2D monolagen vormen. In dit experiment gebruikt humane hepatocellulaire carcinoom afgeleide Hep3B cellen.
    1. Plaat ~ 50.000 celIs aan de voorkant drie putjes van een 12-wells plaat met 1 ml groeimedium. Herhaal dit 6 keer (gebruik drie platen voor NP studies en drie platen als controle). Incubeer bij 37,5 ° C gedurende 24 uur vóór de invoering van de NP. Steriliseren NP eerste gebruik van bioveiligheid kast UV-blootstelling aan licht gedurende 5 minuten.
    2. In elk putje introduceren 0,1 ml van een 1,000 mg / L AUNP oplossing en laat nog eens 24 uur. Voeg 0,1 ml water toe aan elk putje van de drie controle celplaten en ook laat voor 24 uur.
    3. Na 24 uur zijn verstreken, zuigen de cel media en wassen met PBS aan elk oppervlak gebonden AuNPs verwijderen. Vervang de cel media. Cellen zijn nu klaar voor blootstelling aan radiogolven.
  2. Plaats elke 12-well cel pak binnen het RF-veld. Wacht tot de cellen tot 31 ° C afgekoeld Zet de RF-generator en bloot voor 3,5 minuten. De eindtemperatuur van het celmedium wordt ~ 37 ° C. Zet de RF-veld. Verwijder de cellen en plaats ze in een incubator gedurende 24 uur voor analyse.
      <li> Verwijder cellen uit de incubator en zuig cel media. Voeg 1,6 ml celmedium aan elk putje en 0,4 ml MTT reagens. Incubeer de cellen gedurende 4 uur. Zuig media en vervangen door 2 ml dimethylsulfoxide (DMSO). Plaats de cel platen op een bankje rocker en laat gedurende 10 minuten om de DMSO aan de MTT reagentia oplosbaar te maken. Tenslotte pipet 100 ul elk putje in een 96-well plaat en optisch lees goed bij 570 nm met een plaatlezer zoals SPECTROstar Nano plaatlezer.

3. Nanodeeltjes bijgestaan ​​RF-geïnduceerde Hyperthermie: In vivo studies

  1. Deze in vivo onderzoeken kunnen worden toegepast op elk type van kanker dat vaste tumoren vormen in een orthotope of ectopische muizenmodel. Dit experiment maakt gebruik Hep3B leverkanker cellen in een buitenbaarmoederlijke tumor BALB-C Naakt muismodel.
  2. Let op: alle in vivo experimenten worden uitgevoerd in overeenstemming met alle relevante richtlijnen, verordeningen en regelgevende instanties. Ook het protocol gedemonstreerd werd uitgevoerd onder de leiding en goedkeuring van de Universiteit van Texas MD Anderson Cancer Centers Institutional Animal Care en gebruik Comite (IACUC).
    1. Kweek een geschikt aantal cellen (-100 k) in een weefselkweek kolf met het geschikte groeimedium. Incubeer in een 37 ° C incubator met 5% CO2 gedurende de duur van celkweek.
    2. Behandel de cellen met trypsine (los te maken van de kolf) en produceren een oplossing van 2 miljoen cellen per 25 ul. Voeg een gelijk hoeveelheid Matrigel (op ijs) en meng de laatste injectie te bereiden. Injecteer deze oplossing in de gewenste positie op de rug van de muis en wacht een geschikte hoeveelheid tijd voor de tumoren groeien tot de gewenste grootte (2-4 weken meeste cellen). Voordat RF-blootstelling, moet BALB-C Naakt muizen solide buitenbaarmoederlijke tumoren dragen 0,5-1 cm diameter.
    1. Bereid de muizen te gebruiken (in dit geval BALB-C muizen Naakt) door anaesthetizing ze met een oplossing van ketamine en xylazine door IP injectie. Terwijl de muizen in slaap vallen, bewaar ze in een temperatuur gecontroleerde kamer bij 37 ° C. 20 muizen in totaal nodig zijn, allemaal met vergelijkbare grootte tumoren. Tien muizen worden gebruikt in combinatie met en zonder AuNPs (waarbij de laatste alleen PBS injecties) terwijl de resterende 10 muizen worden verdeeld RF-blootgestelde en niet-blootgestelde controles RF: beide groepen zonder AUNP injecties.
    2. Eenmaal goed verdoofd, injecteer de AuNPs rechtstreeks in de tumor met behulp van een 1-cc spuit met een 27 G naald. De AUNP oplossing moet op een Au concentratie van 200 mg / L in 0,1 ml PBS. Na injectie, gebruik dan een chirurgische wattenstaafje om bloed te absorberen en veeg de injectieplaats met een alcoholdoekje.
    3. Monteer vervolgens de muis te behandelen op het ontvangende hoofd van de RF-generator. De muis moet worden geplaatst dat de tumor dichtst bij de transmissie weg. Scherm de gebieden die niet worden behandeld, evenals sensitief gebieden zoals ogen, oren en tenen, met kopertape. Zorg ervoor dat de koperen band de juiste wijze is met de aarding vliegtuig zodat kosteloos opbouw plaatsvindt. Ook moet het belichtingsgebied een ruimte van minstens 1 cm groter dan de grootte van de gewenste behandelingsplaats hebben.
    4. Positie IR thermische camera zodat de tumor en de behandeling gebied zichtbaar zijn. Schakel RF gedurende 5 minuten. Noteer de resulterende temperatuur curve. Als therapie bereikt temperaturen hoger dan 42 ° C stop behandeling onmiddellijk.
    1. Na blootstelling aan RF herstellen van de muizen uit narcose in een warme kamer, totdat ze zich bewust zijn.
    2. Herhaal het experiment met dezelfde muizen 48 uur later (stap 3.3.1 - 3.4.1).
    3. Na het experiment euthanaseren de muizen in overeenstemming met de institutionele protocollen en procedures. Noteer het gewicht van de tumor. Voor histologische analyse bevestig de tumoren met behulp van formaline en insluiten in paraffine. Tumorsecties zijn meestal gekleurd with hematoxyline en eosine en voor de doelstellingen om het meten van de therapeutische werkzaamheid, bijvoorbeeld Ki-67 relevant, gesplitst caspase-3, enz.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

1. Het beoordelen van RF verwarming van NP colloïden: AuNPs als voorbeeld.

Na volgende paragraaf 1.1 - 1.2.3 verwachten dat een sterk geconcentreerde, stabiele en gezuiverde oplossing van 5 nm en 10 nm diameter AuNPs hebben. Van de 500 ml als ingekocht voorraadoplossing, zal minimaal 4 ml oplossing te verkrijgen met een concentratie van 1000 mg / L. Het verschil in uren tussen de AuNPs en achtergrond DI water bufferoplossing bij deze concentratie dient -0,25 ° C / s en 0,1 ° C / sec 5 nm en 10 nm AuNPs respectievelijk, zoals getoond in figuur 2.

2. Nanodeeltjes bijgestaan ​​RF-Induced Hyperthermie: In vitro studies

De resultaten moeten idealiter blijkt dat cellen blootgesteld aan een RF-veld die AuNPs hebben geïnternaliseerd minder rendabel zijn dan de niet-AUNP RF blootgestelde cellen. Een voorbeeld van een dergelijke verwachte resultaten zijn aangegeven in figuur 3.

3. Nanopar-kel bijgestaan ​​RF-Induced Hyperthermie: In vivo studies

Na injectie van PBS gesuspendeerd AuNPs en na de RF-blootstelling behandeling van -2-3 weken dient nagelaten analyse gecontroleerd tumorgroei en / of een afname in tumorgrootte / massa (zie figuur 4) te onthullen. Er kunnen ook aanwijzingen van directe cellulaire thermische ablatie. Dit kan echter niet het geval zijn als eenvoudig citraat bedekte AuNPs verre van geoptimaliseerd neiging te aggregeren in het tumorweefsel. Zoals in recente publicaties moeten AuNPs niet-geaggregeerd in intracellulaire organellen te RF geïnduceerde cytotoxiciteit verbeteren. Ook recente studies hebben aangetoond dat de vervoeging van chemotherapie drugs zoals gemcitabine aan AuNPs optimaliseert de RF-therapie. De onderzoeker kan nog steeds gebruik maken van deze protocollen echter om de effectiviteit van hun eigen AUNP-complex direct te vergelijken ten opzichte van eerder werk van onze groepen '.


Figuur 1. Experimentele overzicht. AUNP verwarming evaluatie: As-gekocht AuNPs (1.a) worden in een kDa filter 50 (1.b) geplaatst en gecentrifugeerd tot aan de AuNPs scheiden van het filtraat (1.c). Dit zorgt voor zeer geconcentreerde en gezuiverde AuNPs te vormen (1.d). Het monster wordt vervolgens geplaatst in het RF-systeem met een Teflon monsterhouder bevestigd aan een instelbare draaibare platform (1.e). De AuNPs verwarmingssnelheden, evenals vier andere besturingszones worden opgenomen met een IR-camera (1.f) In vitro protocol. Hep3B leverkanker cellen worden gekweekt in de voorkant 3-putjes van verschillende 12-well cell packs zoals in 2.a (het bedrag van de cel-packs gebruikt dep eindigt wat de experimentator wil onderzoeken qua toegepaste RF-vermogen, AUNP concentratie controles, enz.). Elke 12-well plaat wordt vervolgens onderworpen aan het RF-veld (2.b). Hoewel niet noodzakelijk, aangezien de optimale blootstelling aan RF tijd al is bepaald de media temperatuur kan ook worden opgenomen met de IR-camera (2.c) In vivo protocollen:. BALB-C muizen met buitenbaarmoederlijke levertumoren (3.a) werden onderworpen aan intratumorale injecties van AuNPs en blootgesteld aan het RF-systeem (3.b) gedurende enkele minuten. Kopertape werd gebruikt om de muizen aarden om branderige huid voorkomen. Een kwartscuvette gevuld met AuNPs wordt ook getoond naast de muis om blootstelling aan RF valideren. De tumor gebied moet een temperatuur hoger dan de rest van de muis hebben en meestal verschijnt rood in het IR-beeld (3.c).

ys "> Figuur 2
Figuur 2. Verwarmingssnelheden (° C / sec) van 5 nm en 10 nm diameter AuNPs oplossingen. Per protocol instructies, zijn verwarming tarieven bepaald voor AuNPs met supernatant (AuNPs + SN), AuNPs uitgefilterd zodat alleen het supernatant aanwezig is (SN) , en het verschil in verwarmings-tarieven tussen deze twee (verschil). Gemiddelde verwarmingssnelheden zijn drie verschillende experimenten (A, B en C).

Figuur 3
Figuur 3. . Geïdealiseerde Hyperthermie cytotoxiciteit levensvatbaarheid (MTT assay) Getoond zijn vier celexperimenten: controle (geen RF), AUNP alleen (geen RF), alleen RF en RF met toevoeging van cellulaire geïnternaliseerd AuNPs (A, B, C en D, respectievelijk ).

"> Figuur 4
Figuur 4. Postume analyse van buitenbaarmoederlijke muizen tumoren. De linker tumor is wat kan worden verwacht van zowel controle-exemplaren dus geen RF en geen AUNP injectie). De middelste tumortoont een lichte daling in grootte bij uitvoering van de RF-veld alleen. De rechter tumortoont dat de RF + AUNP combinatietherapie kan verminderen / controle van de tumorgroei verder.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Deze protocollen kan de experimentator volledig geanalyseerd in hoeverre nanomaterialen (in dit geval AuNPs) kan RF-hyperthermie behandeling van kanker te verhogen. Het eerste protocol specifiek bezighoudt met het analyseren van de productie van warmte uit zeer geconcentreerd en gezuiverd AUNP monsters. Hoewel andere groepen warmteproductie hebben gemeld hoofdzakelijk van de buffers die de AuNPs gesuspendeerd in en niet AuNPs zelf 9-11, de RF systemen lagere concentraties AuNPs met een diameter> 10 nm, alsmede lagere RF operationele krachten met elektrische- veldsterktes <90 kV / m, die te laag zijn om enige merkbare RF verwarming effecten van AuNPs zien zijn. Alleen door het volgen van de in dit verslag genoemde protocollen en parameters kunnen de experimentator observeren nanoschaal warmte fenomeen.

De in vitro sectie kunt ontwikkeling van cellulaire-RF-NP interfaces te bestuderen voor een optimale RF / NP-geïnduceerde hyperthermie. Beferts toevoeging van AuNPs en RF-blootstelling, moet je verwachten dat een levensvatbare 2D-laag groei van de relevante kanker cellijnen (in dit geval Hep3B) hebben. De correcte RF belichtingstijd voor elke cellijn nodig heeft voordat deze experimenten worden bepaald door cellen bloot aan het RF-veld op verschillende tijdstippen, bijvoorbeeld 2 -8 min) en naar hun profiel levensvatbaarheid na 24 uur. De juiste RF belichtingstijd te gebruiken zou zijn waar de cellen zijn ~ 80% haalbaar. Bij Hep3B cellen werd gevonden dat dit ~ 3,5 min bedragen.

De eenvoudigste test van keus voor levensvatbaarheid standaard 3 - (4,5-dimethylthiazol2-yl) 2,5-difenyltetrazoliumbromide (MTT) bepaling, hoewel andere test kan nodig zijn als verwacht wordt dat het NP zal samenwerken met de testreagentia (zoals het geval is met MTT assay reageren met CNT 13 was). Andere meer geavanceerde en gedetailleerde testen kunnen worden gebruikt om celdood mechanisme zoals FACS-analyse met Annexine-V en propidium succinylcholinejodide beoordelene (PI) kleuring. Toekomst in vitro systeem ontwikkelingen binnen onze groep zal kijken naar het plaatsen van de cellen in een temperatuur-gecontroleerde RF-inert incubator om volledig uit te sluiten elke mogelijke bronnen van hyperthermie vanwege bulk verwarmen van de cel media. Ook de hoeveelheid AuNPs die moeten worden geïnternaliseerd in een cel voor maximale celdood, alsmede de stabiliteit in intracellulaire organellen, worden nader onderzocht. Dit is in overeenstemming met recent werk dat aantoonde dat AuNPs moeten niet-geaggregeerd binnen lysosomen voor verbeterde RF-therapie 4.

Tenslotte werden in vivo protocollen beschreven geven volledige bioanalyse van AuNPs in ectopische leverkanker muismodellen voor hun mogelijkheid om te bepalen of verlagen tumorgroei en / of grootte in combinatie met RF-therapie. Een belangrijk discussiepunt is de mogelijkheid voor het RF-veld om verbranding van de huid op de muis te veroorzaken door een verkeerde aarding procedures. Het gebruik van properly geaard en geplaatst kopertape, zoals vermeld in de sectie protocol, is een vereiste om deze brandwonden te stoppen.

Toekomst in vivo werk in ons lab zal werken aan de beoordeling van de werkelijke mechanisme van de tumor dood / size controle van RF-AUNP blootstelling. Hoewel wordt verondersteld dat hyperthermie speelt een cruciale rol moet dit worden gevalideerd door het gebruik van dergelijke controles directe insertie van optische vezel thermische sondes in de tumor en het omringende gezonde cellen te kijken naar de RF-geïnduceerde temperatuurreactie van dergelijke weefsels . Ook zou de ontwikkeling van een intracellulaire fluorescente thermische kleurstof waarvan emissiegolflengte is een directe functie van de temperatuur een uitstekend hulpmiddel voor het valideren en kan ook worden gebruikt voor in vitro modellen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

We hebben niets te onthullen.

Acknowledgements

Dit werk werd gefinancierd door de NIH (U54CA143837), de NIH MD Anderson Cancer Center Ondersteuning Subsidies (CA016672), de V Foundation (SAC), en een onbeperkte onderzoek subsidie ​​van de Kanzius Research Foundation (SAC, Erie, PA). Wij danken Kristine Ash van de afdeling Chirurgische Oncologie, MD Anderson Cancer Center, om administratieve bijstand.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Reagent/Material
500 ml gold nanoparticles (5 nm) Ted Pella, INC 15702-5
Amicon Ultra-4/-15 Centrifugal Filter Units (50 kDa) Millipore UFC805024/UFC910096 (4 ml and 15 ml volumes)
MEM X1 Cell Culture Media Cellgro 10-101-CV (add extra nutrients as necessary)
Fetal Bovine Serum Sigma F4135-500 ml
Copper Tape Ted Pella 16072
Equipment
Kanzius RF System (13.56 MHZ) ThermMed, LLC, Inc. (Erie, PA, USA)
IR Camera FLIR SC 6000, FLIR Systems, Inc. (Boston, MA, USA) Contact FLIR
1.3 ml Quartz Cuvette ThermMed, LLC, Inc. (Erie, PA, USA)
Teflon Sample holder with Rotary Stage ThermMed, LLC, Inc. (Erie, PA, USA)
SPECTROstar Nano Microplate reader BGM Labtech
UV-Vis spectrometer Applied Nanofluorescence, Houston, TX) NS1 NanoSpectralyzer
ICP-–S PerkinElmer Optima 4300 DV
Zetasizer Malvern Zen 3600 Zetasizer

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Gannon, C. J., et al. Carbon nanotube-enhanced thermal destruction of cancer cells in a noninvasive radiofrequency field. Cancer. 110, 2654 (2007).
  2. Curley, S. A., Cherukuri, P., Briggs, K., Patra, C. R., Upton, M., Dolson, E., Mukherjee, P. Noninvasive radiofrequency field-induced hyperthermic cytotoxicity in human cancer cells using cetuximab-targeted gold nanoparticles. J. Exp. Ther. Oncol. 7, 313 (2008).
  3. Gannon, C. J., Patra, C. R., Bhattacharya, R., Mukherjee, P., Curley, S. A. Intracellular gold nanoparticles enhance non-invasive radiofrequency thermal destruction of human gastrointestinal cancer cells. Journal of Nanobiotechnology. 6, 2 (2008).
  4. Raoof, M., et al. Stability of antibody-conjugated gold nanoparticles in the endolysosomal nanoenvironment: implications for noninvasive radiofrequency-based cancer therapy. Nanomedicine. 8, 1096 (2012).
  5. Glazer, E. S., Massey, K. L., Zhu, C., Curley, S. A. Pancreatic carcinoma cells are susceptible to noninvasive radio frequency fields after treatment with targeted gold nanoparticles. Surgery. 148, 319 (2010).
  6. Glazer, E. S., Curley, S. A. Radiofrequency field-induced thermal cytotoxicity in cancer cells treated with fluorescent nanoparticles. Cancer. 116, 3285 (2010).
  7. Glazer, E. S., Curley, S. A. Non-invasive radiofrequency ablation of malignancies mediated by quantum dots, gold nanoparticles and carbon nanotubes. Therapeutic Delivery. 2, 1325 (2011).
  8. Corr, S. J., Raoof, M., Mackeyev, Y., Phounsavath, S., Cheney, M. A., Cisneros, B. T., Shur, M., Gozin, M., McNally, P. J., Wilson, L. J., Curley, S. A. Citrate-Capped Gold Nanoparticle Electrophoretic Heat Production in Response to a Time-Varying Radiofrequency Electric-Field. J. Phys. Chem. C. 116, 24380 (2012).
  9. Kruse, D. E., et al. A Radio-Frequency Coupling Network for Heating of Citrate-Coated Gold Nanoparticles for Cancer Therapy: Design and Analysis. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 58, 10 (2011).
  10. Li, D., et al. Negligible absorption of radiofrequency radiation by colloidal gold nanoparticles. J. Colloid Interf. Sci. 358, 47 (2011).
  11. Liu, X., Chen, H. J., Chen, X., Parini, C., Wen, D. Low frequency heating of gold nanoparticle dispersions for non-invasive thermal therapies. Nanoscale. (2012).
  12. Sassaroli, E., Li, K. C. P., O'Neill, B. E. Radio frequency absorption in gold nanoparticle suspensions: a phenomenological study. J. Phys. D App. Phys. 45, 075303 (2012).
  13. Worle-Knirsch, J. M., Pulskamp, K., Krug, H. F. Oops they did it again! Carbon nanotubes hoax scientists in viability assays. Nano Lett. 6, 1261 (2006).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics