Zellmarkierung und Targeting mit superparamagnetische Eisenoxid-Nanopartikel

Bioengineering

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

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

 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Tefft, B. J., Uthamaraj, S., Harburn, J. J., Klabusay, M., Dragomir-Daescu, D., Sandhu, G. S. Cell Labeling and Targeting with Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles. J. Vis. Exp. (104), e53099, doi:10.3791/53099 (2015).

Please note that all translations are automatically generated.

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

Abstract

Die gezielte Abgabe von Zellen und therapeutische Mittel bei einer Vielfalt von biomedizinischen Anwendungen durch die Konzentration der therapeutischen Wirkung an der Zielstelle zu minimieren, während nachteilige Wirkungen auf off-Zielstellen zur Verfügung. Magnetischen Zell-Targeting ist eine effiziente, sichere und unkomplizierte Lieferung Technik. Superparamagnetischen Eisenoxidnanopartikel (SPION) sind bioabbaubar, biokompatibel, und kann in die Zellen durch Endozytose um sie auf Magnetfelder anspricht übertragen werden. Das Syntheseverfahren beinhaltet das Erstellen Magnetit (Fe 3 O 4) Nanopartikel durch Hochgeschwindigkeits-Emulgierung, gefolgt, um ein Poly (milch-co-glykolsäure) (PLGA) Beschichtung zu bilden. Die PLGA-Magnetit SPIONs sind ca. 120 nm Durchmesser, einschließlich der etwa 10 nm Durchmesser Magnetitkernteilchen. Wenn in einem Kulturmedium platziert werden SPIONs natürlich von Zellen Endozytose und als kleine Cluster innerhalb zytoplasmatischen Endosomen gespeichert. Diese Partikel verleihen ausreichende magnetische Masse zu den Zellenum für die Ausrichtung im magnetischen Feldern zu ermöglichen. Zahlreiche Zellsortierung und Targeting-Anwendungen werden von Rendering verschiedenen Zelltypen auf Magnetfelder reagiert, aktiviert. SPIONs haben eine Vielzahl von anderen biomedizinischen Anwendungen sowie einschließlich der Verwendung als ein medizinisches Bildgebungskontrastmittel, gezielte Arzneimittel oder Genabgabe diagnostischen Assays und die Erzeugung von lokaler Hyperthermie zur Tumortherapie oder Gewebe Löten.

Protocol

1. Synthese von Magnetit Gel

  1. Durch Verwendung konzentrierter Salzsäure gefolgt von entionisiertem Wasser, gefolgt von Ethylalkohol Waschen Sie alle Glaswaren. Trocknen lassen O / N, vorzugsweise in einem Trockenofen.
    VORSICHT! Chlorwasserstoffsäure ist schädlich - persönliche Schutzausrüstung tragen und die Arbeit in einer Abzugshaube; Ethylalkohol schädlich ist - persönliche Schutzausrüstung tragen.
  2. Verwenden Sie einen Dreschelflasche durch sanft blubbernden N 2 -Gas 30 Minuten entgasen 500 ml entionisiertem H 2 O.
  3. Set-up die Magnetit Synthesevorrichtung in einem Chemieabzug benutzen.
    1. Legen Sie einen 500 ml Dreihalsrundkolben, der innerhalb einer Heizhaube Heizung und sichern Sie den Mittelhals mit einer Schelle und Ständer.
    2. Installieren einer Gummimembran in eine der Seitenhälse des Rundkolben und einem Rückflußkühler mit einem Gummiseptum in den verbleibenden Seitenhals. Dauerbetrieb Kaltwasser durch die Rückflusskühler.
    3. Puncture the Rundkolben von Gummiseptum mit einer Nadel mit einem N 2 -Gas-Leitung verbunden und Durchstoß der Rückflußkühler Gummiseptum mit einer Nadel mit einer Gasleitung laufen, um eine Waschflasche verbunden (dh Kolben mit Wasser), um Gasaustritt zu visualisieren.
    4. Installieren Sie ein Stechpaddel ins Zentrum Hals des Rundkolben, der über ein Paddel-Adapter. Bringen Sie die Klinge Paddel die Welle auf einem Rührwerk auf ein Stativ montiert.
  4. Spülen Rundkolben, der mit N 2 -Gas und verlassen N 2 -Gas bei einem niedrigen, aber nachweisbaren Rate fließt.
  5. Entfernen Sie die Rückflusskühler aus dem Rundkolben und fügen 1,000 g Eisen (III) -chlorid, 0,6125 g Eisen (II) -chlorid-Tetrahydrat, und 50 ml entgastem H 2 O.
    VORSICHT! Eisen (III) -chlorid und Eisen (II) -chlorid-Tetrahydrat schädlich sind - persönliche Schutzausrüstung tragen.
  6. Ersetzen Sie die Rückflusskühler und rühren bei 1000 Upm unter Erwärmen auf 50° C. Rühren unter diesen Bedingungen produziert 10 nm Durchmesser Magnetit-Nanopartikel.
  7. Einmal bei 50 ° C, mit 10 ml 28% iger Ammoniumhydroxidlösung durch Einspritzen durch das Gummiseptum in den Rundkolben gegeben, während noch gerührt.
    VORSICHT! Ammoniumhydroxid ist schädlich - persönliche Schutzausrüstung tragen.
    HINWEIS: Die Ammoniumhydroxidlösung verwendet, um die Magnetit ausgefällt und die Lösung sollte schwarz.
  8. Die Gummischeidewand und N 2 Gasleitung aus dem Rundkolben und Erhitzen auf 90 ° C zum Sieden aus dem Ammoniakgas während noch gerührt.
    Anmerkung: Es ist optional, um den Fluss von N 2 in den Rundkolben durch Punktieren der Rückflußkühler Gummiseptum beizubehalten, jedoch ist die Oxidation von Magnetit Maghemit während dieser Stufe vernachlässigbar.
  9. Nachdem bei 90 ° C, 1 ml der Ölsäure zu dem Rundkolben, während immer noch gerührt. Die Ölsäure wird zum Beschichten der Magnetit napartikel Magnetit Gels.
    VORSICHT! Ölsäure ist schädlich - persönliche Schutzausrüstung tragen.
  10. Ersetzen Sie die Gummimembran und N 2 Gasleitung auf den Rundkolben, und nehmen Sie die Rückflusskühler.
  11. Schalten Sie die Hitze und rühren bei 500 Upm für 2 Stunden.
  12. Den Rundkolben zu entfernen aus dem Isomantel Heizung und dekantieren restliche Flüssigkeit, während mit einem starken Magneten gegen den Boden des Kolbens, um die Magnetit-Gel zu behalten statt.
    VORSICHT! Griff der starken Magneten mit äußerster Vorsicht, um Schäden oder Verletzungen zu vermeiden.
  13. Erlauben Magnetit-Gel an der Luft trocknen O / N (optional).

2. Reinigung von Magnetit Gel

  1. In 40 ml Hexan in den Rundkolben, um die Magnetit-Gel auflösen
    VORSICHT! Hexan schädlich ist - persönliche Schutzausrüstung tragen und die Arbeit in einem Abzug.
  2. Verwenden einen Scheidetrichter mit 40 ml entgastem H 2 O, um restliches H 2 O zu entfernen from die Magnetit-Lösung.
    1. Gießen Sie langsam die Magnetit-Lösung auf die H 2 O im Scheidetrichter und schwenken Sie die Zwei-Phasen-Flüssigkeit für 5 Minuten.
    2. Ablassen und entsorgen Sie die untere wässrige Fraktion.
    3. Langsam 40 ml entgastem H 2 O in die Trenntrichter, so dass er siedelt unter dem Magnetit-Lösung und leicht schwenken und Drain wie zuvor.
    4. Wiederholen, um ein drittes Mal zu waschen.
  3. Bringen Magnetit-Lösung, um einen Erlenmeyerkolben, fügen Sie ein paar Spatel im Wert von wasserfreiem Natriumsulfat, und wirbeln, um alle verbleibenden Rest H 2 O aus dem Magnetit-Lösung zu entfernen.
  4. Filtern der Magnetit-Lösung durch 1 & mgr; m-Filterpapier in einem Filtertrichter, um das Natriumsulfat und restliches H 2 O zu entfernen
    HINWEIS: Vakuum-Unterstützung empfohlen.
  5. Übertragen des Magnetits Lösung auf eine 50 ml Verdampferkolben und mit einem Rotationsverdampfer, um das Hexan zu verdampfen2 h unter den folgenden Bedingungen: moderate Drehzahl, Vakuum angelegt, Verdampferkolben in einem 50 ° C Wasserbad, und 24 ° C Wasserzirkulations durch den Kondensator.
    HINWEIS: Wahlweise speichern die Magnetit-Gels vor der mit PLGA Beschichtung.

3. Beschichtung von Magnetit-Nanopartikel mit PLGA Shell

  1. Aufzulösen 3,60 g PLGA (75/25 Gemisch) in 240 ml Ethylacetat, um eine 1,5% (m / v) Lösung zu schaffen. ACHTUNG: Ethylacetat schädlich ist - persönliche Schutzausrüstung tragen und die Arbeit in einem Abzug.
  2. Aufzulösen 25,00 g Pluronic F-127 in 500 ml entgastem H 2 O unter Verwendung eines Magnetrührers, um eine 5,0% (m / v) Lösung zu schaffen.
    HINWEIS: Pluronic F-127 ist ein nicht-ionisches amphiphiles Blockcopolymer, das als biokompatibles Tensid wirkt. Es hilft, die Öl-in-Wasser-Emulsion in Schritt 3.3.2 stabilisieren.
  3. Unter Verwendung eines Mikros, sammeln die Magnetit-Gel in sechs 0,040 g-Proben im gewogenen Glasfläschchen. Perform die folgende Beschichtung und Waschprozess für jedes Aliquot.
    HINWEIS: Die Aliquots erforderlich, effiziente Handhabung und magnetisches Dekantieren, die Reinheit und die Ausbeute zu maximieren, wird bei gleichzeitiger Minimierung Abbau vor der Gefriertrocknung der in Schritt 4 zu gewährleisten.
    1. Fügen Sie ein 0.040 g Aliquot der Magnetit-Gel und 40 ml des PLGA-Lösung, um einen Kunststoffbecher und beschallen in einem Ultraschall-Reiniger für 10 Minuten.
    2. 80 ml der Pluronic Lösung der Kunststoffbecher gegossen und sofort mit einem Labormischer emulgieren bei der höchsten Einstellung für 7 Minuten, um die PLGA-Beschichtung auf den magnetischen Nanopartikel als eine Öl-in-Wasser-Emulsion zu bilden.
    3. Unmittelbar verdünnen SPION-Lösung in 1 l deionisiertem H 2 O und beschallen 1 h in einer chemischen Abzugshaube, um das Ethylacetat zu verdampfen.
    4. Legen Sie einen starken Magneten neben dem SPION-Lösung und rühren Sie bis bräunlich SPIONs am Magnet zu sammeln.
      Hinweis: Es kann notwendig sein, um Unterbrechungen für mehrere Stunden rührens vor der Lösung wird weißlich anzeigt, dass die meisten der SPIONs wurden gesammelt.
    5. Man dekantiert die wäßrige Lösung unter Beibehaltung der SPIONs in das Becherglas mit den Magneten.
    6. Wie folgt dreimal waschen Sie die SPIONs.
      1. Suspendieren die SPIONs in 1 l deionisiertem H 2 O.
      2. Beschallen den SPION-Lösung für 20 Minuten.
      3. Legen Sie einen starken Magneten neben dem SPION-Lösung und rühren Sie bis bräunlich SPIONs am Magnet zu sammeln. Es kann notwendig sein, um intermittierend rühre mehrere Stunden, bevor die Lösung klar wird das anzeigt, daß die meisten der SPIONs wurden gesammelt.
      4. Man dekantiert die wäßrige Lösung unter Beibehaltung der SPIONs in das Becherglas mit den Magneten.
  4. Sammeln Sie die SPIONs aus jeder der sechs Magnetit-Gel-Aliquoten synthetisiert in einem einzigen gewogenen Glasfläschchen als wässrige Suspension. Optional dekantieren überschüssiges Wasser magnetisch, wie gebraucht.

4. Freeze--TROCKENTUNNEL der SPIONs

  1. Frieren Sie den SPION-Lösung.
  2. Gefrierzutrocknen den SPION Lösung O / N in einer Gefriertrocknungsanlage.
  3. Wiegen die gefriergetrockneten SPIONs. Gefriergetrocknete SPIONs kann bei -20 ° C gelagert, bis sie zur Markierung von Zellen verwendet werden.
    HINWEIS: Lagerung bei -20 ° C drastisch reduziert Abbaukinetik und erhöht die Haltbarkeit.

5. Markierung von Zellen mit SPIONs

  1. Aussetzung eines Aliquots SPIONs in phosphatgepufferter Salzlösung (PBS) in einer Konzentration von 40 mg / ml und mit Ultraschall 30 Min.
  2. Fügen SPION Lösung auf eine fast konfluente Kolben mit Zellen bei einer Konzentration von 5 & mgr; l / ml Zellkulturmedium. Stellen Sie sicher, gleichmäßige Verteilung durch sanftes Schütteln der Flasche.
  3. Die Zellen für 16 Stunden bei 37 ° C.
  4. Vorsichtig absaugen Kulturmedium und waschen Sie die Zellen zweimal mit PBS.
  5. Sammeln magnetisch markierten Zellen und verwenden für Experimente.
  6. Unbenutzte SPION Lösung kann bei 4 ° C gelagert werden und sollte unsinnerhalb von wenigen Monaten ed. Beschallen 30 Minuten vor jedem Gebrauch.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Magnetitnanopartikeln sind ungefähr 10 nm im Durchmesser infolge Rühren eine wässrige Lösung von Eisen (III) -chlorid und Eisen (II) -chlorid-tetrahydrat bei 50 ° C und 1000 rpm (Abbildung 1). Diese Ergebnisse zeigen, gelungene Synthese aus Magnetit-Nanopartikel. Es ist wichtig, die Größe und die Form der magnetischen Nanopartikel aus einer kleinen Probe der Charge entnommen, wenn man versucht, die Synthese zum ersten Mal zu überprüfen. Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) ist die bevorzugte Methode zur Visualisierung dieser Teilchen. Die Charge verworfen werden sollte, und die Synthese sollte erneut versucht werden, wenn die magnetische Nanopartikel sind nicht etwa 10 nm im Durchmesser und sphärisch, wie in Abbildung 1 dargestellt.

Beschichten der Magnetit-Nanopartikel mit PLGA mit einem Hochgeschwindigkeits-Emulgator Ergebnisse in PLGA-Magnetit SPIONs mit einem Durchmesser von 120 nm (Abbildung 2). Diese Ergebnisse zeigen, erfolgreichSynthese von PLGA-Magnetit SPIONs. Es ist wichtig, die Größe und Form der PLGA-Magnetit SPIONs aus einer kleinen Probe der Charge entnommen, wenn man versucht, die Synthese zum ersten Mal zu überprüfen. Rasterelektronenmikroskopie (SEM) ist die bevorzugte Methode zur Visualisierung dieser Teilchen. Der Ansatz sollte verworfen werden, und die Synthese sollte erneut versucht werden, wenn die PLGA-Magnetit SPIONs nicht etwa 120 nm im Durchmesser und kugelförmig, wie in Abbildung 2 dargestellt. Während größere oder kleinere Teilchen für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein, die Zusammensetzung nicht bekannt sein, und damit Zellmarkierung, magnetische Suszeptibilität, und Zytotoxizität wird unberechenbar.

Inkubation des Blutes Auswuchs Endothelzellen mit SPIONs für 16 Stunden ergibt die Endozytose der Nanoteilchen (Abbildung 3). Diese Ergebnisse zeigen, erfolgreiche Markierung von Zellen mit SPIONs. Es ist wichtig, das Vorhandensein von SPIONs innerhalb der Zellen entnommen verifiziereneine kleine Probe der Charge, wenn versucht wird die Markierung für die erste Zeit. Transmissionselektronenmikroskopie ist die bevorzugte Methode zur Visualisierung dieser SPION markierten Zellen. Die Zellen sollten verworfen werden und die Kennzeichnung sollte erneut versucht, wenn die PLGA-mangetite SPIONs nicht als runde schwarze Partikel im Zytoplasma-Endosomen dicht beieinander wie in Abbildung 3 dargestellt werden. Darüber hinaus können geringere Konzentrationen von SPIONs nicht zu magnetischen Zell aktivieren Targeting und höhere Konzentrationen an SPIONs cytotoxisch sein können. Falls notwendig, kann die Konzentration von SPIONs Etiketten Zellen entsprechend angepasst werden.

Die Menge an Eisen in die Zellen geladen wird, die ausreicht, um magnetische Einfangen von lebenden Zellen auf ferromagnetische implantierbare medizinische Geräte (4) zu erzielen. Diese Ergebnisse zeigen, erfolgreiche SPION-vermittelten magnetischen Zell-Targeting. Wird eine stärkere Zell-Targeting-Effekt gewünscht wird, ist die bevorzugte Strategie, Increase die Festigkeit oder Steigung der erzeugten oder angelegte Magnetfeld 8,30. Eine Erhöhung der Konzentration SPIONs zu Label-Zellen verwendet werden, sollte nur als letztes Mittel wegen Zytotoxizität Bedenken versucht werden. Wenn verbesserte Lebensfähigkeit der Zellen erwünscht ist, sollte die Konzentration des SPIONs Etiketten Zellen verringert werden.

Abbildung 1
Abbildung 1. TEM-Bild Magnetitnanopartikeln. Magnetitnanopartikeln sind ungefähr 10 nm im Durchmesser, wie durch Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) zu sehen. Kugelförmig sind und eine einheitliche Größe. Maßstabsbalken = 100 nm. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Figur 2 /> Abbildung 2. SEM-Bild von PLGA-Magnetit SPIONs. PLGA-beschichteten Magnetit SPIONs etwa 120 nm im Durchmesser, wie durch Rasterelektronenmikroskopie (SEM) zu sehen. Kugelförmig sind und eine einheitliche Größe. Maßstabsbalken = 500 & mgr; m. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Figur 3
Abbildung 3. TEM-Aufnahme eines magnetisch markierten Endothelzelle. Ein magnetisch markierte Blut Auswuchs Endothelzellen durch Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) sichtbar gemacht. Die SPIONs sind natürlich von den Zellen Endozytose und in kleinen Gruppen im Zytoplasma-Endosomen gespeichert. Linke Skala bar = 2 um und rechte Skala bar = 0,5 um. Re-Print mit Genehmigung aus 24./files/ftp_upload/53099/53099fig3large.jpg "target =" _ blank "> Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Figur 4
Abbildung 4. Fluoreszenzmikroskopische Aufnahme der magnetischen Zelleinfang. Magnetisch markierten Endothelzellen mit einem ferromagnetischen Gefäßstent (rechts) bei einer wesentlich höheren Rate als eine nicht-magnetische Stent (links) angezogen. Maßstabsbalken = 100 & mgr; m. Re-print mit Genehmigung aus 24. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Wie bei jedem Nanopartikelsynthese-Protokoll, die Reinheit der Reaktionschemikalien ist kritisch zur Erzielung einer hohen Qualität SPIONs das minimale zytotoxische Effekte haben wird. Es ist daher wichtig, um sehr reine Reagenzien einschließlich Ölsäure (≥99%), Eisen (II) -chlorid-Tetrahydrat (≥99.99%), Eisen (III) -chlorid (≥99.99%), Ethylacetat kaufen (HPLC-Qualität, ≥99.9% ), Hexan (HPLC grade, ≥97.0%) Ammoniumhydroxid (≥99.99%) und Natriumsulfat (≥99.0%). Es ist von besonderer Bedeutung für sehr reine und hochwertige PLGA, was relativ kostspielig sein kann erwerben. Darüber hinaus müssen alle Glaswaren gründlich mit Salzsäure, entsalztem Wasser und Ethylalkohol gewaschen und vor der Verwendung trocknen gelassen werden.

Ähnlich werden die Reinigungs- und Waschschritte innerhalb des Protokolls kritisch, damit die endgültige SPIONs wird von hoher Qualität sein und eine minimale cytotoxische Effekte. Die Magnetit-Gel muss frei seinso viel Ammoniumhydroxid, Wasser und Hexan als möglich vor der Beschichtung mit PLGA. Dementsprechend viel von dem Protokoll wird zur Sicherstellung der Reinheit des Gels Magnetit gewidmet. Anschließend müssen die PLGA-Magnetit SPIONs frei von Ethylacetat, Pluronic und überschüssiges PLGA ist. Die endgültigen SPION Waschschritte der zeitaufwendigste Teil des Protokolls, aber müssen ausgefüllt werden, um hohe Reinheit zu gewährleisten. Insbesondere können magnetische Sammeln der Teilchen während jedes Waschschritt sehr zeitaufwendig sein. Rühren der Lösung können die Geschwindigkeit der Partikelsammlung stark erhöhen, aber Magnetrührstab Bars können nicht verwendet werden. Rührwerke, die bei einer niedrigen Geschwindigkeit sind die effektivsten Mittel zur schnellen Partikelsammlung. Stellen Sie sicher, eine große Sammlung von bräunlich SPIONs erscheint am Magnet und die Lösung erscheint weiß oder klar vor dem Dekantieren. Dies kann oft mehrere Stunden Rühren wird aber in einer höheren Endausbeute führen. Die magnetischen Dekantierungsschritte dienen auch dazu, nur magn sicherzustellen,etic Partikel zurückgehalten, während alle nicht-magnetischen Materialien, werden verworfen.

Mäßiger Eisenspiegel können zytotoxisch sein, so dass die Menge des magnetischen Masse, die zu einer Zelle unter Verwendung dieser Technik verliehen werden kann, ist begrenzt. Die Konzentration von Eisen muss möglicherweise für besonders empfindliche Zelltypen verringert oder erhöht für besonders schwache Magnetfelder werden, aber das hier beschriebene Protokoll bietet eine bewährte Ausgangspunkt, um die Sicherheit und Wirksamkeit zu balancieren. Die in diesem Protokoll synthetisiert SPIONs aus einer Lösung mit 1.15 Massenverhältnis von Magnetit zu PLGA hergestellt und die SPIONs werden, um Zellen in einer Konzentration von 200 ug / ml Zellkulturmedium eingebracht. Einer dieser Parameter kann eingestellt werden, um die Eisenmenge von jeder Zelle nach Bedarf endozytosiert verändern.

SPIONs sicher für den menschlichen Implantation und im Laufe der Zeit (Halbwertszeit von ca. 40-50 Tage) 31 biologisch abgebaut wird. Sowohl das Magnetit und PLGA bilden harmlos Degradation Produkte und werden vom Körper über die natürlichen Wege 32 gelöscht. Das biologisch abbaubare Natur der SPIONs bedeutet irgendwelche zytotoxischen Wirkungen sich mit der Zeit zu verringern, sondern begrenzt die Einsatzmöglichkeiten für diejenigen, die keine Zellen, um ihre magnetischen Eigenschaften über einige Monate aufrechtzuerhalten. SPIONs haben auch den Vorteil, die Markierung von Zellen und deren magnetische Effekte für Oberflächenproteine ​​zu verleihen, ohne die Notwendigkeit oder Targeting-Liganden, die anfällig für die Bildung eines Proteins Korona bei Einwirkung auf das biologische Milieu 33,34 sind.

Verleihenden magnetischen Eigenschaften von Zellen ist für eine breite Palette von biomedizinischen Anwendungen, die Zielzelle, Lieferung bzw. Sortier 29. Eine Vielzahl von Zelltypen haben die Fähigkeit, sicher endozytieren SPIONs einschließlich mesenchymalen Stammzellen 35, endotheliale Vorläuferzellen 36, Beta-Inselzellen 37 und neurale Stammzellen 38 gezeigt. Magnetic cell Targeting kann gegenüber anderen Zell bevorzugte Targeting-Techniken, wenn ein hohes Maß an Kontrolle über die Lieferbedingungen erforderlich ist.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Ammonium Hydroxide solution, 28% NH3 in H2O, ≥99.99% trace metal basis Sigma-Aldrich 338818-100ML  Harmful reagent - wear personal protective equipment
Dreschel bottle, 500 ml Ace Glass 5516-16
Ethyl Acetate, CHROMASOLVR Plus, for HPLC, 99.9%  Sigma-Aldrich 650528-1L Harmful reagent - wear personal protective equipment & work in fume hood
Ethyl alcohol Sigma-Aldrich E7023 Harmful reagent - wear personal protective equipment
Evaporating flask, 50 ml, 24/40 joint Sigma-Aldrich Z515558 For use with rotoevaporator
Filter paper, 3 cm dia, grade 1 Fisher 09-805P For use with glass filter funnel
Glass beakers, 1 L Fisher FB-101-1000 For washing SPIONs
Glass filter funnel, vacuum hose adapter, fits 24/40, 30 mL Fisher K954100-0344 
Glass vial caps Fisher 03-391-46 For use with glass vials
Glass vials, 2 ml Fisher 03-391-44 For collecting magnetite gel & SPIONs
Hexane, CHROMASOLVR, for HPLC, ≥97.0% (GC) Sigma-Aldrich 34859-1L  Harmful reagent - wear personal protective equipment & work in fume hood
Hydrochloric acid Sigma-Aldrich H1758 Harmful reagent - wear personal protective equipment & work in fume hood
Iron(II) chloride tetrahydrate, ≥99.99% trace metals basis  Sigma-Aldrich 380024-5G Harmful reagent - wear personal protective equipment
Iron(III) chloride anhydrous, powder, ≥99.99% trace metals basis Sigma-Aldrich 451649-1G Harmful reagent - wear personal protective equipment
Isomantle heater, 500 mL Voight Global EM0500/CEX1
Laboratory mixer Silverson L5M-A
Lyophilizer Labconco 7670520
Microspatulas Fisher 21-401-25A For transfering magnetite gel
NdFeB magnet, 1 in x 1 in x 1 in Amazing Magnets C1000H-M Very strong magnet, handle with care
Oleic acid, ≥99% (GC) Sigma-Aldrich O1008-5G  Store in freezer; Harmful reagent - wear personal protective equipment
Overhead stirrer IKA 2572201
Overhead stirrer clamp IKA 2664000 For use with overhead stirrer
Overhead stirrer H-stand IKA 1412000 For use with overhead stirrer
Phosphate buffered saline Life Technologies 10010-023
Plastic beakers, 250 ml Fisher 02-591-28
PLGA PURASORB PDLG (75/25 blend) Purac PDLG 7502 PDLG 7502A may be used as well; Store in freezer
Pluronic F-127 powder, BioReagent, suitable for cell culture Sigma-Aldrich P2443-250G 
PTFE expandable blade paddle, 8 mm dia SciQuip SP4018
PTFE vessel adapter, fits 24/40, 8 mm dia paddle Monmouth Scientific PTFE Vessel Adaptor A480 For use with PTFE expandable blade paddle
Recirculating chiller Clarkson 696613 For use with rotoevaporator
Reflux condenser, fits 24/40, 250 mm Ace Glass 5997-133
Rotoevaporator Clarkson 216949
Rubber septa, fits 24/40 Ace Glass 9096-56
Separatory funnel with stopper, 250 ml Fisher 10-438E
Sodium sulfate ACS reagent, ≥99.0%, anhydrous, granular Sigma-Aldrich 239313-500G 
Three neck round bottom flask, angled, 24/40 joints, 500 ml Ace Glass 6948-16
Ultrasonic cleaner perforated pan Fisher 15-335-20A For use with ultrasonic cleaner
Ultrasonic cleaner, 2.8 L Fisher 15-335-20
Vacuum controller Clarkson 216639 For use with rotoevaporator (optional)
Vacuum pump Clarkson 219959 For use with rotoevaporator

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Burgess, A., et al. Targeted delivery of neural stem cells to the brain using MRI-guided focused ultrasound to disrupt the blood-brain barrier. PLoS One. 6, (11), e27877 (2011).
  2. Nguyen, K. T. Mesenchymal Stem Cells as Targeted Cell Vehicles to Deliver Drug-loaded Nanoparticles for Cancer Therapy. J Nanomed Nanotechol. 4, (1), e128 (2013).
  3. Kean, T. J., Lin, P., Caplan, A. I., Dennis, J. E. MSCs: Delivery Routes and Engraftment, Cell-Targeting Strategies, and Immune Modulation. Stem Cells Int. 732742 (2013).
  4. Suzuki, K., et al. Targeted cell delivery into infarcted rat hearts by retrograde intracoronary infusion: distribution, dynamics, and influence on cardiac function. Circulation. 110, (11 Suppl 1), II225-II230 (2004).
  5. Garbern, J. C., Lee, R. T. Cardiac stem cell therapy and the promise of heart regeneration. Cell Stem Cell. 12, (6), 689-698 (2013).
  6. Duckers, H. J., et al. Accelerated vascular repair following percutaneous coronary intervention by capture of endothelial progenitor cells promotes regression of neointimal growth at long term follow-up: final results of the Healing II trial using an endothelial progenitor cell capturing stent (Genous R stent). EuroIntervention. 3, (3), 350-358 (2007).
  7. Pan, Y., Du, X., Zhao, F., Xu, B. Magnetic nanoparticles for the manipulation of proteins and cells. Chem Soc Rev. 41, (7), 2912-2942 (2012).
  8. Huang, Z. Y., et al. Deep magnetic capture of magnetically loaded cells for spatially targeted therapeutics. Biomaterials. 31, (8), 2130-2140 (2010).
  9. Shen, Y., et al. Comparison of Magnetic Intensities for Mesenchymal Stem Cell Targeting Therapy on Ischemic Myocardial Repair: High Magnetic Intensity Improves Cell Retention but Has No Additional Functional Benefit. Cell Transplant. (2014).
  10. Cheng, K., et al. Magnetic antibody-linked nanomatchmakers for therapeutic cell targeting. Nat Commun. 5, 4880 (2014).
  11. Vandergriff, A. C., et al. Magnetic targeting of cardiosphere-derived stem cells with ferumoxytol nanoparticles for treating rats with myocardial infarction. Biomaterials. 35, (30), 8528-8539 (2014).
  12. Huang, Z., et al. Magnetic targeting enhances retrograde cell retention in a rat model of myocardial infarction. Stem Cell Res Ther. 4, (6), 149 (2013).
  13. Chaudeurge, A., et al. Can magnetic targeting of magnetically labeled circulating cells optimize intramyocardial cell retention. Cell Transplant. 21, (4), 679-691 (2012).
  14. Cheng, K., et al. Magnetic targeting enhances engraftment and functional benefit of iron-labeled cardiosphere-derived cells in myocardial infarction. Circ Res. 106, (10), 1570-1581 (2010).
  15. Yanai, A., et al. Focused magnetic stem cell targeting to the retina using superparamagnetic iron oxide nanoparticles. Cell Transplant. 21, (6), 1137-1148 (2012).
  16. Ordidge, K. L., et al. Coupled cellular therapy and magnetic targeting for airway regeneration. Biochem Soc Trans. 42, (3), 657-661 (2014).
  17. El Haj, A. J., et al. An in vitro model of mesenchymal stem cell targeting using magnetic particle labelling. J Tissue Eng Regen Med. (2012).
  18. Vanecek, V., et al. Highly efficient magnetic targeting of mesenchymal stem cells in spinal cord injury. Int J Nanomedicine. 7, 3719-3730 (2012).
  19. Sasaki, H., et al. Therapeutic effects with magnetic targeting of bone marrow stromal cells in a rat spinal cord injury model. Spine (Phila Pa 1976). 36, (12), 933-938 (2011).
  20. Oshima, S., et al. Enhancement of bone formation in an experimental bony defect using ferumoxide-labelled mesenchymal stromal cells and a magnetic targeting system. J Bone Joint Surg Br. 92, (11), 1606-1613 (2010).
  21. Luciani, A., et al. Magnetic targeting of iron-oxide-labeled fluorescent hepatoma cells to the liver. Eur Radiol. 19, (5), 1087-1096 (2009).
  22. Oshima, S., Kamei, N., Nakasa, T., Yasunaga, Y., Ochi, M. Enhancement of muscle repair using human mesenchymal stem cells with a magnetic targeting system in a subchronic muscle injury model. J Orthop Sci. 19, (3), 478-488 (2014).
  23. Ohkawa, S., et al. Magnetic targeting of human peripheral blood CD133+ cells for skeletal muscle regeneration. Tissue Eng Part C Methods. 19, (8), 631-641 (2013).
  24. Tefft, B. J., et al. Magnetizable Duplex Steel Stents Enable Endothelial Cell Capture. Ieee T Magn. 49, (1), 463-466 (2013).
  25. Uthamaraj, S., et al. Design and validation of a novel ferromagnetic bare metal stent capable of capturing and retaining endothelial cells. ABME. 42, (12), 2416-2424 (2014).
  26. Polyak, B., et al. High field gradient targeting of magnetic nanoparticle-loaded endothelial cells to the surfaces of steel stents. Proc Natl Acad Sci U.S.A. 105, (2), 698-703 (2008).
  27. Pislaru, S. V., et al. Magnetically targeted endothelial cell localization in stented vessels. J Am Coll Cardiol. 48, (9), 1839-1845 (2006).
  28. Pislaru, S. V., et al. Magnetic forces enable rapid endothelialization of synthetic vascular grafts. Circulation. 114, (1 Suppl), 314-318 (2006).
  29. Wang, Y. X., Xuan, S., Port, M., Idee, J. M. Recent advances in superparamagnetic iron oxide nanoparticles for cellular imaging and targeted therapy research. Curr Pharm Des. 19, (37), 6575-6593 (2013).
  30. Yellen, B. B., et al. Targeted drug delivery to magnetic implants for therapeutic applications. J Magn Magn Mater. 293, (1), 647-654 (2005).
  31. Granot, D., et al. Clinically viable magnetic poly(lactide-co-glycolide) particles for MRI-based cell tracking. Magn Reson Med. (2013).
  32. Levy, M., et al. Long term in vivo biotransformation of iron oxide nanoparticles. Biomaterials. 32, (16), 3988-3999 (2011).
  33. Mirshafiee, V., Mahmoudi, M., Lou, K., Cheng, J., Kraft, M. L. Protein corona significantly reduces active targeting yield. Chem Commun (Camb). 49, (25), 2557-2559 (2013).
  34. Salvati, A., et al. Transferrin-functionalized nanoparticles lose their targeting capabilities when a biomolecule corona adsorbs on the surface. Nat Nanotechnol. 8, (2), 137-143 (2013).
  35. Landazuri, N., et al. Magnetic targeting of human mesenchymal stem cells with internalized superparamagnetic iron oxide nanoparticles. Small. 9, (23), 4017-4026 (2013).
  36. Sun, J. H., et al. In vitro labeling of endothelial progenitor cells isolated from peripheral blood with superparamagnetic iron oxide nanoparticles. Mol Med Rep. 6, (2), 282-286 (2012).
  37. Zhang, B., et al. Detection of viability of transplanted beta cells labeled with a novel contrast agent - polyvinylpyrrolidone-coated superparamagnetic iron oxide nanoparticles by magnetic resonance imaging. Contrast Media Mol Imaging. 7, (1), 35-44 (2012).
  38. Song, M., et al. Labeling efficacy of superparamagnetic iron oxide nanoparticles to human neural stem cells: comparison of ferumoxides, monocrystalline iron oxide, cross-linked iron oxide (CLIO)-NH2 and tat-CLIO. Korean J Radiol. 8, (5), 365-371 (2007).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

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

    Usage Statistics