JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

يقدم هنا بروتوكول لتصنيع الفقاعات الدقيقة التي تقصف أكسيد الحديد (NSMs) من خلال التجميع الذاتي ، والتآزر المغناطيسي والصوتي والبصري في منصة واحدة للعلاج الإشعاعي النانوي لارتفاع الحرارة المغناطيسي وعلاج السرطان المركب حراريا ضوئيا.

Abstract

تم تحدي التسليم الدقيق للعوامل المضادة للسرطان التي تهدف إلى الولادة المستهدفة والعميقة الاختراق بالإضافة إلى إطلاق سراح مسيطر عليه في موقع الورم. هنا، نقوم بتصنيع جسيمات نانوية أكسيد الحديد قصفت (NSMs) من خلال التجميع الذاتي، والتآزر المغناطيسي والصوتي، والاستجابة البصرية في منصة واحدة nanotherapeutic. تعمل الجسيمات النانوية لأكسيد الحديد كعوامل مغناطيسية و حرارية ضوئية. بمجرد حقنها عن طريق الوريد ، يمكن توجيه NSMs مغناطيسيا إلى موقع الورم. الموجات فوق الصوتية يؤدي إلى إطلاق أكسيد الحديد الجسيمات النانوية، وتسهيل اختراق الجسيمات النانوية في عمق الورم بسبب تأثير التجويف من الفقاعات الدقيقة. بعد ذلك ، يمكن إجراء ارتفاع الحرارة المغناطيسي والعلاج الحراري الضوئي على الورم لعلاج السرطان المركب ، وهو حل لمقاومة السرطان بسبب عدم تجانس الورم. وفي هذا البروتوكول، تم تنفيذ توليف وتوصيف ال NSMs بما في ذلك الخصائص الهيكلية والكيميائية والمغناطيسية والصوتية. بالإضافة إلى ذلك ، تم التحقيق في فعالية مكافحة السرطان عن طريق العلاج الحراري باستخدام ثقافات الخلايا المختبرية. استراتيجية التسليم المقترحة والعلاج المركب يحمل وعدا كبيرا في علاج السرطان لتحسين كل من التسليم وفعالية مضاد للسرطان.

Introduction

السرطان هو واحد من أكثر الأمراض فتكا، مما تسبب في الملايين من الوفيات كل عام في جميع أنحاء العالم وخسائر اقتصادية ضخمة1. في العيادات، والعلاجات المضادة للأمراض التقليدية، مثل استئصال الجراحية، والعلاج الإشعاعي، والعلاج الكيميائي لا تزال غير قادرة على توفير فعالية علاجية مرضية2. القيود المفروضة على هذه العلاجات هي الآثار الجانبية السامة العالية, ارتفاع معدل تكرار وارتفاع معدل الانبثاث3. على سبيل المثال ، يعاني العلاج الكيميائي من انخفاض كفاءة تسليم الأدوية الكيماوية على وجه التحديد إلى موقع الورم4. عدم قدرة الأدوية على اختراق عمق أنسجة الورم عبر الحواجز البيولوجية ، بما في ذلك مصفوفة خارج الخلية وارتفاع ضغط السائل الخلالي للورم ، هو المسؤول أيضا عن الفعالية العلاجية المنخفضة5. الى جانب ذلك ، فإن مقاومة الورم عادة ما تحدث في المرضى الذين تلقوا العلاج عن طريق العلاج الكيميائي واحد6. لذلك ، أظهرت التقنيات التي يحدث فيها الاستئصال الحراري للورم ، مثل العلاج الحراري الضوئي (PTT) والعلاج بفرط الحرارة المغناطيسي (MHT) ، نتائج واعدة للحد من مقاومة الورم وظهرت في التجارب السريرية7و8و9.

PTT يؤدي الاستئصال الحراري للخلايا السرطانية من خلال عمل وكلاء تحويل الحرارة الضوئية تحت تشعيع طاقة الليزر. درجة الحرارة العالية المتولدة (فوق 50 درجة مئوية) تحفز نخر الخلية الكامل10. في الآونة الأخيرة ، ثبت أن الجسيمات النانوية لأكسيد الحديد (IONPs) عامل تحويل حراري ضوئي يمكن تنشيطه بواسطة ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR)11.  على الرغم من انخفاض معامل امتصاص الضرس في منطقة الأشعة تحت الحمراء القريبة ، فإن IONPs مرشحون للعلاج الحراري الضوئي منخفض الحرارة (43 درجة مئوية) ، وهو علاج معدل لتقليل الضرر الناجم عن التعرض للحرارة للأنسجة العادية والبدء في مناعة مضادة للورم ضد الانبثاثالورمي 12. واحدة من القيود المفروضة على PTT هو عمق اختراق منخفضة من الليزر. للأورام عميقة الجذور، بالتناوب المجال المغناطيسي (AFM) التدفئة المستحثة من أكسيد الحديد النانوية، وتسمى أيضا ارتفاع الحرارة المغناطيسي، هو علاج بديل لPTT13،14. الميزة الرئيسية ل MHT هي الاختراق العالي للمجال المغناطيسي15. ومع ذلك، فإن التركيز المطلوب العالي نسبيا من IONPs لا يزال عيبا رئيسيا لتطبيقه السريري. وكانت كفاءة تسليم الجسيمات النانوية (أو النانوية) إلى الأورام الصلبة في الحيوانات 1-10٪ بسبب سلسلة من العقبات بما في ذلك الدورة الدموية، والتراكم، واختراق16،17. لذلك ، فإن استراتيجية تسليم IONPs الخاضعة للرقابة والمستهدفة مع القدرة على تحقيق اختراق الأنسجة العالية هي ذات أهمية كبيرة في علاج السرطان.

وقد أظهرت الموجات فوق الصوتية بوساطة تسليم الجسيمات النانوية قدرتها على تسهيل اختراق الجسيمات النانوية في عمق أنسجة الورم، وذلك بسبب ظاهرة تسمى التجويف microbubble18،19. في هذه الدراسة، نقوم بتصنيع الفقاعات الدقيقة المقشورة (NSMs) من خلال التجميع الذاتي، والتآزر المغناطيسي والصوتي والبصري في منصة واحدة العلاج النانوي. يحتوي NSM على نواة هوائية وقشرة من جسيمات نانوية أكسيد الحديد ، يبلغ قطرها حوالي 5.4 ميكرومتر. يمكن توجيه NSMs مغناطيسيا إلى موقع الورم. ثم يتم تشغيل إطلاق IONPs عن طريق الموجات فوق الصوتية ، مصحوبة بتجويف الفقاعات الدقيقة والمصب الدقيق. الزخم الذي تم تلقيه من microstreaming يسهل اختراق IONPs في أنسجة الورم. يمكن تحقيق PTT و MHT عن طريق إشعاع الليزر NIR أو تطبيق AFM ، أو مع الجمع بين الاثنين.

Protocol

أجريت جميع التجارب على الحيوانات وفقا للبروتوكولات التي أقرتها المبادئ التوجيهية الصيدلانية OG لرعاية الحيوانات واستخدام الحيوانات المختبرية. واتبعت البروتوكولات المبادئ التوجيهية للجنة الأخلاقيات للحيوانات المختبرية التابعة لشركة OG Pharmaceutical.

1. الجسيمات النانوية قصفت microbubbles (NSMs) توليف

  1. تفريق الجسيمات النانوية المغناطيسية (Fe3O4، أكسيد الحديد) في الماء deionized لتشكيل محلول مخزون 10 ملغ / مل.
  2. ضع الأنبوب الذي يحتوي على محلول IONPs في آلة تنظيف بالموجات فوق الصوتية لمدة 20 دقيقة. الحصول على حل IONPs موزعة بشكل موحد قبل الاستخدام.
  3. إضافة 150 ميكرولتر من الماء deionized، 150 ميكرولتر من 10 mM الصوديوم دودسيل كبريتات (SDS)، و 400 ميكرولتر من محلول المخزون من IONPs من الخطوة 1.1. في أنبوب الطرد المركزي 1.5 مل.
  4. إصلاح التجانس مع سقالة في حمام جليدي.
  5. ضع أنبوب الخليط في حمام جليدي وضع مسبار التجانس على وجه التحديد لتكون مغمورة في محلول الخليط.
  6. ضبط سرعة التجانس إلى 20،000 دورة في الدقيقة وبدوره على التجانس لمدة 3 دقائق.
  7. إيقاف المتجانس وإزالة الأنبوب من حمام الثلج.
  8. ضع الأنبوب على حامل الأنبوب لتثبيت 12 ساعة في درجة حرارة الغرفة.
  9. امتزاز NSMs الناتجة إلى جدار الأنبوب عن طريق المغناطيس وإزالة supernatant. ثم تجديد مع 1 مل من المياه العذبة deionized.
  10. كرر عملية الغسيل لثلاث مرات وإعادة تعليق NSMs في 1 مل من الماء المقطر الطازج.
  11. نقل 10 ميكرولتر من تعليق NSMs إلى شريحة زجاجية نظيفة بعد اهتزاز طفيف.
  12. استخدام المجهر الفلوري في التكبير 20x لتصور مورفولوجيا NSMs. تأكد من التقاط الصور في منطقة عشوائية.
  13. قياس قطر NSMs من الصور باستخدام الوصول المفتوح نانو Measurer 1.2 البرمجيات. عد ما لا يقل عن 200 الفقاعات الصغيرة.
    1. انقر فوق "ملف" و "فتح" لتحديد ملف الصورة ليتم معالجتها. بعد استيراد الصورة، اضغط على"المسطرة". رسم خط أحمر بنفس طول المسطرة.
    2. ثم اضغط على"إعدادات" | "المسطرة" وأدخل طول المسطرة. رسم خطوط من نفس أطوال أقطار الفقاعات الصغيرة الفردية في الصورة. أكمل جميع القياسات، ثم انقر على"تقرير" | " عرض التقرير".

2. الاستجابة الصوتية من NSMs

  1. تمييع 200 ميكرولتر من NSMs مع 800 ميكرولتر من الماء المؤين، ثم نقل إلى أنبوب الطرد المركزي 1.5 مل لتشكيل محلول المخزون.
  2. قم بتوصيل مولد الوظائف ومضخم الصوت ومطابقة المعاوقة والمحول المركز محلي الصنع. ضع محول في المركز في الجزء السفلي من بالوعة التكعيبية الاصطناعية وربط الهيدروفون مع الذبذبة لرصد كثافة الموجات فوق الصوتية الإخراج(الشكل 1). إضافة المياه deionized في الحوض لتزج محول.
  3. ضبط مولد وظيفة لوضع الاجتياح، وضبط نطاق التردد من 10 كيلوهرتز إلى 900 كيلوهرتز وتعيين السعة إلى 20 ف ب (الجهد الذروة الذروة). ضبط قوة الموجات فوق الصوتية إلى 0.1٪ من قبل مكبر للصوت. مدة كل دورة هي 4 ق مع فاصل زمني من 1 ثانية.
  4. إعداد عينات محلول مخزون 1 مل NSMs في الأنبوب وإصلاح الأنبوب باستخدام سقالة على الجزء العلوي من محول التركيز محلي الصنع. إرفاق المغناطيس إلى الجزء السفلي من الأنبوب وجذب NSMs.
  5. تشغيل قوة مولد وظيفة ومكبر للصوت. إيقاف تشغيل مولد وظيفة بعد تطبيق 5 دورات (25 ق) من الموجات فوق الصوتية. إزالة المغناطيس وجمع 1 مل من الحل الذي يحتوي على IONPs صدر. أضف 1 مل من الماء المتأين إلى أنبوب الطرد المركزي.
  6. كرر الخطوة 2.5. حتى NSMs في أنبوب انهيار تماما.
  7. قياس جميع IONPs الصادرة من قبل الطيف الانبعاثات البصرية البلازما مقرونة بشكل استحثائي (ICP-OES) كما هو موضح سابقا13.

3. الاستجابة البصرية من NSMs

ملاحظة: في هذا العمل، يستخدم نظام ليزر يحتوي على طاقة ليزر 808 نانومتر وكاميرا التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء التي وصفها شو وآخرون سابقا20.

  1. إعداد نظام الليزر
    1. قم بتشغيل مصدر الطاقة بالليزر واتركه دافئا لعدة دقائق. إصلاح الألياف إلى جانب 808 نانومتر ليزر الصمام الثنائي على موقف المعوجة.
    2. توجيه شعاع الليزر إلى مرحلة العينة من خلال الألياف البصرية والتركيز على مرحلة العينة لتحقيق بقعة ضوء 6 ملم (في القطر) عن طريق عدسة محدبة.
    3. قياس انتاج الطاقة مع مقياس طاقة الليزر وضبط الطاقة إلى 1 واط / سم2.
    4. إصلاح كاميرا التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء على ترايبود. قم بتشغيل الكاميرا وتحقق من درجة حرارة العمل (على سبيل المثال، مراقبة درجة حرارة منطقة الاهتمام المركزة). قم بإيقاف تشغيل مصدر الطاقة وكاميرا التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء.
  2. قياس الحرارة الضوئية في محلول مائي
    1. إعداد عينة 1 مل بتركيز IONPs مختلفة (1.05 ملغم / مل، 1.35 ملغم / مل، 3.65 ملغم / مل، 5 ملغم / مل) في أنبوب الطرد المركزي 1.5 مل.
    2. ضع أنبوب الاهتمام في المنطقة المركزة من شعاع الليزر وسجل درجة الحرارة الأساسية للعينة.
    3. قم بتشغيل طاقة الليزر وكاميرا التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء وإشعاع العينة لمدة 10 دقائق بشكل مستمر. في الوقت نفسه، تسجيل درجة الحرارة في الوقت الحقيقي.
    4. قم بإيقاف تشغيل كاميرا التصوير الحراري بأشعة الليزر والأشعة تحت الحمراء بعد 10 دقائق من التشعيع. انتظر حتى تعود درجة حرارة المنطقة إلى خط الأساس.
    5. كرر 3.2.2 إلى 3.2.4 لقياس العينات الأخرى.
      ملاحظة: استخدم الماء المتخلص منه عند 20 درجة مئوية كتحكم في القياس الحراري الضوئي.
  3. قياس الحرارة الضوئية في الخلايا المستزرعة
    ملاحظة: تم اختيار خلايا سرطان الثدي مورين (4T1) كنموذج للتحقيق في تأثير تثبيط عن طريق العلاج الحراري الضوئي.
    1. تغذية الخلايا مع روزويل بارك التذكاري معهد-1640 (RPMI-1640) المتوسطة تكملها مع 10٪ مصل البقر الجنيني (FBS) و 1٪ البنسلين. تعيين بيئة زراعة كما 37 درجة مئوية و 5٪ CO2.
    2. ثقافة 4T1 الخلايا في قوارير T25 والمرور الخلايا في نسبة 1:2 عندما يتم التوصل إلى التقاء 90٪.
      ملاحظة: يمكن تعديل نسبة الثقافة الفرعية وفقا لظروف الخلية المحددة في مختبرات مختلفة.
    3. إزالة وتجاهل وسيطة الثقافة. شطف طبقة الخلية مع 1x حل برنامج تلفزيوني لإزالة المصل المتبقية التي تحتوي على مثبط التربسين.
    4. إضافة 2 مل من حل تريبسين-EDTA (0.25٪) ثم أضف 3 مل من 1640 خلايا متوسطة وتكبير عن طريق الأنابيب بلطف.
    5. جمع 5 مل من تعليق الخلية والطرد المركزي في 500 x ز لمدة 3 دقائق.
    6. إزالة supernatant وإضافة 1 مل من 1640 المتوسطة الطازجة لتشكيل تعليق الخلية.
    7. أضف 100 ميكرولتر من تعليق الخلية إلى طبق كونفوجال يحتوي على 1 مل من وسط الثقافة. تأكد من أن تركيز تعليق الخلية هو 9 × 105/ مل ، وتركيز الخلية النهائي في طبق كونفوجال ثقافة الخلية هو 8.1 × 104/ مل.
    8. ضع طبق الكونفوليتال لثقافة الخلايا الملقح في حاضنة لمدة 24 ساعة.
    9. تمييع تركيز مختلف (1.05 ملغم / مل، 1.35 ملغم / مل، 3.65 ملغم / مل، 5 ملغم / مل) من عينة IONPs لجعل محلول 1 مل مع وسيط 1640 الخالي من المصل.
    10. يستنشق وسط الثقافة من طبق confocal وإضافة حل عينة المعدة.
    11. قم بتشغيل طاقة الليزر. ركز شعاع الليزر في وسط الطبق واضبط طاقة الإخراج إلى 1 واط/سم2. تشغيل كاميرا الأشعة تحت الحمراء التصوير الحراري، تشعيع الخلايا في طبق confocal لمدة 10 دقيقة بشكل مستمر. سجل درجة الحرارة في الوقت الحقيقي للمنطقة المركزة.
    12. قم بإيقاف تشغيل كاميرا التصوير الحراري بالليزر والأشعة تحت الحمراء. نقل الطبق المشعع إلى الحاضنة لمدة 24 ساعة أخرى.
    13. إزالة وتجاهل ثقافة المتوسطة، إضافة 1 مل من وسط الثقافة الطازجة في طبق confocal. أضف 5 ميكرولتر من محلول Calcein-AM (1 ملغم /مل) إلى الطبق.
    14. احتضان طبق الكونفوجال عند 37 درجة مئوية و 5٪ CO2 لمدة 15 دقيقة. شطف طبقة الخلية مع 1x PBS الحل مرتين.
    15. مراقبة وصورة الخلايا بواسطة مجهر مضان كونفوكوكال مع الطول الموجي الإثارة من 488 نانومتر وطول موجي انبعاث من 500-540 نانومتر.
    16. اختر 5 مناطق في الصور البؤرية بشكل عشوائي واحسب عدد خلايا 4T1 الحية في كل منطقة يدويا. قياس مدى صلاحية خلايا 4T1 من خلال مقارنة عدد الخلايا الحية في جميع المجموعات التجريبية مع مجموعة التحكم.
      ملاحظة: استخدم وسيط 1640 الخالي من المصل عند 20 درجة مئوية كتحكم في قياس الحرارة الضوئية. استخدام العينة دون إشعاع الليزر كمجموعة التحكم في صلاحية الخلية.
  4. قياس الحرارة الضوئية في الجسم الحي
    1. إعداد 3 من الفئران الذكور ICR البالغ من العمر 8 أسابيع مع متوسط وزن 25 ± 2 غرام.
    2. أضف 2 غرام من مسحوق الجيلاتين إلى 20 مل من الماء المتأين. تسخين الحل إلى 40 -50 درجة مئوية، حل هلام الجيلاتين تماما لتشكيل حل شفاف وواضح.
    3. إضافة 100 ملغ IONPs إلى الحل من 3.4.2.
    4. تسخين هلام إلى 40 - 50 درجة مئوية، على الفور حقن 500 ميكرولتر من محلول الجيلاتين في لوحة الثدي الأيمن من الماوس.
    5. قم بتشغيل قوة الليزر وركز شعاع الليزر في منطقة الاهتمام (وسادة الثدي اليمنى للفئران). ضبط طاقة الإخراج إلى 1 واط / سم2. قم بتشغيل كاميرا التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء، وشعاع منطقة الاهتمام لمدة 10 دقائق بشكل مستمر. سجل درجة حرارة المنطقة ذات الاهتمام في الوقت الحقيقي.
    6. قم بإيقاف تشغيل كاميرا التصوير الحراري بالليزر والأشعة تحت الحمراء.
    7. قتل الفئران عن طريق اختناقثاني أكسيد الكربون وخلع فقرة عنق الرحم أو أي طريقة معتمدة من قبل لجنة البحوث الحيوانية في المعهد.

4. قياس ارتفاع الحرارة المغناطيسي

ملاحظة: هنا، يستخدم نظام ارتفاع الحرارة المغناطيسي الذي سبق وصفه من قبل وو وآخرون (21).

  1. إعداد نظام ارتفاع الحرارة المغناطيسي تشمل مولد المجال المغناطيسي بالتناوب (AFM) وكاميرا التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء.
    1. قم بتشغيل المبرد لمدة 10 دقائق ثم قم بتشغيل جهاز تسخين التردد الراديوي المعتدل (أي مولد AFM).
    2. تعيين المعلمات من الجهاز على النحو التالي: التردد (و) = 415 كيلو هرتز، كثافة المجال المغناطيسي = 1.8 كيلوA/m.
  2. قياس ارتفاع الحرارة المغناطيسي في محلول مائي
    1. إعداد 1 مل من العينة بتركيز IONPs مختلفة (1.05 ملغم / مل، 1.35 ملغم / مل، 3.65 ملغم / مل، 5 ملغم / مل) في أنبوب الطرد المركزي 1.5 مل.
    2. ضع الأنبوب في وسط لفائف النحاس التعريفي المغناطيسي المبردة بالماء.
    3. قم بتشغيل المجال المغناطيسي المتناوب (AFM) وكاميرا التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء. حث العينة لمدة 10 دقيقة بشكل مستمر وتسجيل درجة الحرارة في الوقت الحقيقي.
      ملاحظة: توجد الكاميرا في أعلى العينة، توفر عرض مقطعي للعينة.
    4. قم بإيقاف تشغيل AFM وكاميرا التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء. انتظر حتى تعود درجة حرارة لفائف النحاس إلى خط الأساس لمدة 10 دقائق.
      ملاحظة: كن حذرا من ارتفاع درجة الحرارة، وتجنب الاتصال المباشر مع اليدين وانتظر التبريد قبل إزالة العينات.
    5. كرر 4.2.2 إلى 4.2.4 لقياس العينات الأخرى.
    6. إيقاف تشغيل جهاز التدفئة تردد الراديو المعتدل (AFM) ومبرد.
      ملاحظة: استخدم الماء deionized عند 20 درجة مئوية كتحكم لقياس ارتفاع الحرارة المغناطيسي.
  3. قياس ارتفاع الحرارة المغناطيسي في الجسم الحي
    1. إعداد 3 من الفئران الذكور ICR البالغ من العمر 8 أسابيع مع متوسط وزن 25 ± 2 غرام.
    2. إعداد 20 مل من 10 ٪ هلام الجيلاتين التي تحتوي على 5 ملغ / مل محلول IONPs.
    3. سخني جل الجيلاتين إلى 40 - 50 درجة مئوية ، واحقن على الفور 500 ميكرولتر من محلول الجيلاتين في وسادة الثدي اليمنى للحيوان.
      ملاحظة: أجريت تجارب ارتفاع الحرارة الناجم عن المغناطيسي مع آلة التدفئة باستخدام نفس المعلمات مثل الاختبار في المختبر.
    4. قم بتشغيل المجال المغناطيسي المتناوب (AFM) وكاميرا التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء. ضع وسادة الثدي اليمنى للفئران في وسط لفائف النحاس التعريفي المغناطيسي المبردة بالماء.
    5. قم بتشغيل كاميرا التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء، وصور منطقة الاهتمام (لوحة الثدي اليمنى للفئران) لمدة 10 دقائق بشكل مستمر وسجل درجة حرارة منطقة الاهتمام في الوقت الفعلي.
    6. قم بإيقاف تشغيل مفتاح الطاقة الخاص بالآلة وكاميرا التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء بعد 10 دقائق من الحث. انتظر حتى تعود درجة حرارة لفائف النحاس إلى خط الأساس لمدة 10 دقائق.
    7. كرر 4.3.4 إلى 4.3.6 لقياس العينات الأخرى.
    8. إيقاف تشغيل جهاز التدفئة تردد الراديو المعتدل (AFM) ومبرد.
      ملاحظة: كن حذرا من ارتفاع درجة الحرارة، وتجنب الاتصال المباشر مع اليدين وانتظر التبريد قبل إزالة العينات.
    9. قتل الفئران عن طريق اختناقثاني أكسيد الكربون وخلع فقرة عنق الرحم أو أي طريقة معتمدة من قبل لجنة البحوث الحيوانية في المعهد.

النتائج

تم إعداد الفقاعات الصغيرة ثلاثية الاستجابة التي تقصفها الجسيمات النانوية (NSMs) المستخدمة في هذه الدراسة عن طريق إثارة مزيج من السطحي والأيونات. وIONPs (50 نانومتر) الذاتي تجميعها في واجهة السائل والغاز الأساسية، لتشكيل قذيفة مغناطيسية معبأة بكثافة. يظهر مورفولوجيا NSMs في الشكل 1A. وقدم...

Discussion

هنا ، قدمنا بروتوكولا لتصنيع الجسيمات النانوية أكسيد الحديد قصفت (NSMs) من خلال التجميع الذاتي ، والتآزر المغناطيسي والصوتي ، والاستجابة البصرية في منصة واحدة العلاج النانوي. كانت الأيونات معبأة بكثافة حول قلب الهواء لتشكيل قذيفة مغناطيسية ، والتي يمكن التحكم فيها من قبل المجال المغناطيسي...

Disclosures

وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.

Acknowledgements

وقد تم دعم هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (81601608) وNUPTSF (NY216024).

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
808 nm laser powerChangchun New Industries Optoelectronics TechMDL-F-808-5W-18017023
Calcein-AMThermo Fisher SCIENTIFICC3099
Fetal bovine serumInvitrogen16000-044
Fluorescence MicroscopeOlympusIX71
Function generatorKeysight33500B series20 MHz, 2 channels with arbitrary waveform generation capability
Gelatin gelSigma9000-70-8
Heating machineShuangpingSPG-06- II
Homemade focused transducerFrequency=855, R-X=36.2W+5.8W, |Z|-θ=37W+8°
HomogenizerSCILOGEXD-1608000-30000 rpm
HydrophoneT&CNH1000
ICR male miceOG Pharmaceutical. Co. Ltd8-week-old
Inductively coupled plasma optical emission spectrometryPerkinElmer
Infrared thermal imaging camera.FLIRE50
Iron(II,III) oxideAlfa Aesar1317-61-950-100nm APS Powder
Laser power meterChangchun New Industries Optoelectronics Tech
OscilloscopeKeysightDSOX3054TBandwidth 500 MHz, Sampling Rate 5 GS/S, 4 channels
RF Power AmplifierT&CAG1020The signal source can also be connected to an external signal source. The gain can be adjusted from 0 to 100%. It has multiple functions such as frequency sweep, pulse, and triangle.
Roswell Park Memorial Institute-1640KeyGEN BioTECHKGM31800
Sodium dodecyl sulfateSigma151-21-3

References

  1. Kievit, F. M., Zhang, M. Cancer nanotheranostics: improving imaging and therapy by targeted delivery across biological barriers. Advanced Materials. 23 (36), 217-247 (2011).
  2. Wu, H., et al. Fe3O4-Based Multifunctional Nanospheres for Amplified Magnetic Targeting Photothermal Therapy and Fenton Reaction. ACS Biomaterials Science & Engineering. 5 (2), 1045-1056 (2018).
  3. Thorat, N. D., et al. Physically stimulated nanotheranostics for next generation cancer therapy: Focus on magnetic and light stimulations. Applied Physics Reviews. 6 (4), 041306 (2019).
  4. Sun, Q., Zhou, Z., Qiu, N., Shen, Y. Design of Cancer Nanomedicine: Nanoproperty Integration and Synchronization. Advanced Materials. 29 (14), 1606628 (2017).
  5. Minchinton, A. I., Tannock, I. F. Drug penetration in solid tumours. Nature Reviews Cancer. 6 (8), 583-592 (2006).
  6. Anchordoquy, T. J., et al. Mechanisms and Barriers in Cancer Nanomedicine: Addressing Challenges, Looking for Solutions. ACS Nano. 11 (1), 12-18 (2017).
  7. Cazares-Cortes, E., et al. Recent insights in magnetic hyperthermia: From the "hot-spot" effect for local delivery to combined magneto-photo-thermia using magneto-plasmonic hybrids. Advanced Drug Delivery Reviews. 138, 233-246 (2019).
  8. Espinosa, A., et al. of Iron Oxide Nanoparticles in Cancer Therapy: Amplification of Heating Efficiency by Magnetic Hyperthermia and Photothermal Bimodal Treatment. ACS Nano. 10 (2), 2436-2446 (2016).
  9. Rastinehad, A. R., et al. Gold nanoshell-localized photothermal ablation of prostate tumors in a clinical pilot device study. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 116 (37), 18590-18596 (2019).
  10. Sharma, S. K., Shrivastava, N., Rossi, F., Tung, L. D., Thanh, N. T. K. Nanoparticles-based magnetic and photo induced hyperthermia for cancer treatment. Nano Today. 29, 100795 (2019).
  11. Das, R., Rinaldi-Montes, N. Boosted Hyperthermia Therapy by Combined AC Magnetic and Photothermal Exposures in Ag/Fe3O4 Nanoflowers. ACS Applied Materials & Interfaces. 8 (38), 25162-25169 (2016).
  12. Yang, Y., et al. 1D Coordination Polymer Nanofibers for Low-Temperature Photothermal Therapy. Advanced Materials. 29 (40), 1703588 (2017).
  13. Curcio, A., et al. Iron Oxide Nanoflowers CuS Hybrids for Cancer Tri-Therapy: Interplay of Photothermal Therapy, Magnetic Hyperthermia and Photodynamic Therapy. Theranostics. 9 (5), 1288-1302 (2019).
  14. Espinosa, A., et al. Hyper)Thermia or Photothermia? Progressive Comparison of Iron Oxide and Gold Nanoparticles Heating in Water, in Cells, and In Vivo. Advanced Functional Materials. 28 (37), 1803660 (2018).
  15. Xu, C., et al. Magnetic Hyperthermia Ablation of Tumors Using Injectable Fe(3)O(4)/Calcium Phosphate Cement. ACS Applied Materials & Interfaces. 7 (3), 13866-13875 (2015).
  16. Wilhelm, S., et al. Analysis of nanoparticle delivery to tumours. Nature Reviews Materials. 1, 16014 (2016).
  17. Chen, H., Zhang, W., Zhu, G., Xie, J., Chen, X. Rethinking cancer nanotheranostics. Nature Reviews Materials. 2, (2017).
  18. Rapoport, N. Y., Kennedy, A. M., Shea, J. E., Scaife, C. L., Nam, K. H. Controlled and targeted tumor chemotherapy by ultrasound-activated nanoemulsions/microbubbles. Journal of Controlled Release : The Official Journal of the Controlled Release Society. 138 (3), 268-276 (2009).
  19. Gao, Y., et al. Controlled nanoparticle release from stable magnetic microbubble oscillations. NPG Asia Materials. 8 (4), 260 (2016).
  20. Bao, B., et al. Mussel-inspired functionalization of semiconducting polymer nanoparticles for amplified photoacoustic imaging and photothermal therapy. Nanoscale. 11 (31), 14727-14733 (2019).
  21. Wu, H., et al. Enhanced Tumor Synergistic Therapy by Injectable Magnetic Hydrogel Mediated Generation of Hyperthermia and Highly Toxic Reactive Oxygen Species. ACS Nano. 13 (12), 14013-14023 (2019).
  22. Alzaraa, A., et al. Targeted microbubbles in the experimental and clinical setting. American Journal of Surgery. 204 (3), 355-366 (2012).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

159

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved