Diese Arbeit wurde von der National Natural Science Foundation of China (81601608) und NUPTSF (NY216024) unterstützt.

Alle Tierversuche wurden in Übereinstimmung mit den Protokollen durchgeführt, die von den OG Pharmaceutical Guidelines for Animal Care and Use of Laboratory Animals genehmigt wurden. Die Protokolle folgten den Richtlinien der Ethikkommission für Versuchstiere von OG Pharmaceutical.
1. Synthese von Nanopartikel-Schalen-Mikroblasen (NSMs)
<ol><li>Dispergieren Sie magnetische Nanopartikel(Fe3O4,Eisenoxid) in entionisiertem Wasser zu einer 10 mg/ml Stammlösung.</li>
	<li>Legen Sie das Röhrchen mit der IONPs-Lösung für 20 Minuten in eine Ultraschallreinigungsmaschine. Erhalten Sie vor Gebrauch eine gleichmäßig dispergierte IONPs-Lösung.</li>
	<li>Fügen Sie 150 μL entionisiertes Wasser, 150 μL 10 mM Natriumdodecylsulfat (SDS) und 400 μL eine Stammlösung von IONPs aus Schritt 1.1 hinzu. im 1,5 mL Zentrifugenröhrchen.</li>
	<li>Befestigen Sie den Homogenisator mit einem Gerüst in einem Eisbad.</li>
	<li>Legen Sie das Röhrchen der Mischung in ein Eisbad und positionieren Sie die Homogenisatorsonde genau so, dass sie in die Mischungslösung eingetaucht werden soll.</li>
	<li>Stellen Sie die Homogenisatordrehzahl auf 20.000 U/min ein und schalten Sie den Homogenisator für 3 min ein.</li>
	<li>Schalten Sie den Homogenisator aus und entfernen Sie das Röhrchen aus dem Eisbad.</li>
	<li>Legen Sie das Rohr zur 12-1-Stunden-Stabilisierung bei Raumtemperatur in das Rohrgestell.</li>
	<li>Adsorbieren Sie die resultierenden NSMs durch einen Magneten an der Rohrwand und entfernen Sie den Überstand. Dann mit 1 ml frischem entionisiertem Wasser auffüllen.</li>
	<li>Wiederholen Sie den Waschvorgang dreimal und suspendieren Sie NSMs in 1 ml frischem destilliertem Wasser erneut.</li>
	<li>10 μL NSMs-Suspension nach leichtem Schütteln auf einen sauberen Glasträger übertragen.</li>
	<li>Verwenden Sie ein Fluoreszenzmikroskop mit 20-facher Vergrößerung, um die Morphologie von NSMs zu visualisieren. Stellen Sie sicher, dass Sie Fotos in einem zufälligen Bereich aufnehmen.</li>
	<li>Messen Sie den Durchmesser der NSMs aus den Fotos mit einer Open-Access-Software Nano Measurer 1.2. Zählen Sie mindestens 200 Mikroblasen.<ol>
<li>Klicken Sie auf "Datei" und "Öffnen", um die zu bearbeitende Bilddatei auszuwählen. Nachdem das Bild importiert wurde, drücken Sie dasLineal. Zeichnen Sie eine rote Linie mit der gleichen Länge wie das Lineal.</li>
		<li>Drücken Sie dann die | "Einstellungen" "Lineal" und geben Sie die Länge des Lineals ein. Zeichnen Sie Linien der gleichen Länge wie die Durchmesser der einzelnen Mikroblasen im Bild. Schließen Sie alle Messungen ab und klicken Sie dann auf "Bericht" | " Bericht anzeigen".</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Akustische Reaktion von NSMs
<ol><li>200 μL NSMs mit 800 μL entionisiertem Wasser verdünnen und dann in ein 1,5 ml Zentrifugenröhrchen geben, um eine Stammlösung zu bilden.</li>
	<li>Schließen Sie den Funktionsgenerator, den Verstärker, die Impedanzanpassung und den hausgemachten fokussierten Wandler an. Platzieren Sie den Schallkopf in der Mitte an der Unterseite der künstlichen Quadersenke und verbinden Sie das Hydrophon mit einem Oszilloskop, um die Ultraschallintensität zu überwachen (Abbildung 1). Fügen Sie entionisiertes Wasser in die Spüle hinzu, um den Wandler einzutauchen.</li>
	<li>Stellen Sie den Funktionsgenerator auf den Sweep-Modus ein, stimmen Sie den Frequenzbereich von 10 kHz bis 900 kHz ab und stellen Sie die Amplitude auf 20 Vpp (Spannungsspitze-Spitze) ein. Stellen Sie die Leistung des Ultraschalls durch den Verstärker auf 0,1% ein. Die Dauer jedes Zyklus beträgt 4 s mit einem Zeitintervall von 1 s.</li>
	<li>Bereiten Sie 1 ml NSMs Stammlösungsproben im Röhrchen vor und befestigen Sie das Röhrchen mit einem Gerüst auf der Oberseite des hausgemachten fokussierten Wandlers. Befestigen Sie den Magneten an der Unterseite des Rohrs und ziehen Sie die NSMs an.</li>
	<li>Schalten Sie die Leistung des Funktionsgenerators und des Verstärkers ein. Schalten Sie den Funktionsgenerator nach Anwendung von 5 Zyklen (25 s) Ultraschall aus. Entfernen Sie den Magneten und sammeln Sie 1 ml der Lösung, die die freigesetzten IONPs enthält. Fügen Sie 1 ml entionisiertes Wasser in das Zentrifugenrohr hinzu.</li>
	<li>Wiederholen Sie Schritt 2.5. bis NSMs in der Röhre vollständig kollabieren.</li>
	<li>Quantifizieren Sie alle freigesetzten IONPs durch die optische Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES), wie zuvor beschrieben13.</li>
</ol>3. Optische Reaktion von NSMs
HINWEIS: In dieser Arbeit wird ein Lasersystem mit 808 nm Laserleistung und einer Infrarot-Wärmebildkamera verwendet, die zuvor von Xu et al. beschrieben wurde20.
<ol><li>Lasersystemvorbereitung<ol>
<li>Schalten Sie die Stromversorgung des Lasers ein und lassen Sie ihn einige Minuten erwärmen. Befestigen Sie eine fasergekoppelte 808 nm Laserdiode auf einem Retortenständer.</li>
		<li>Richten Sie den Laserstrahl durch eine optische Faser auf die Probenstufe und konzentrieren Sie sich auf die Probenstufe, um durch eine konvexe Linse einen Lichtfleck von 6 mm (im Durchmesser) zu erreichen.</li>
		<li>Messen Sie die Ausgangsleistung mit einem Laserleistungsmesser und stellen Sie die Leistung auf 1 W/cm2ein.</li>
		<li>Befestigen Sie die Infrarot-Wärmebildkamera auf dem Stativ. Schalten Sie die Kamera ein und überprüfen Sie, ob sie funktioniert (z. B. überwachen Sie die Temperatur des fokussierten Interessenbereichs (ROI). Schalten Sie das Netzteil und die Infrarot-Wärmebildkamera aus.</li>
	</ol></li>
	<li>Photothermische Messung in wässriger Lösung<ol>
<li>Die 1-ml-Probe wird in verschiedenen IONPs-Konzentrationen (1,05 mg/ml, 1,35 mg/ml, 3,65 mg/ml, 5 mg/ml) in einem 1,5-ml-Zentrifugenröhrchen zubereitet.</li>
		<li>Platzieren Sie das interessierende Röhrchen im fokussierten Bereich des Laserstrahls und zeichnen Sie die Basistemperatur der Probe auf.</li>
		<li>Schalten Sie die Laserleistung und die Infrarot-Wärmebildkamera ein und bestrahlen Sie die Probe 10 Minuten lang ununterbrochen. Gleichzeitig zeichnen Sie die Temperatur in Echtzeit auf.</li>
		<li>Schalten Sie die Laserleistungs- und Infrarot-Wärmebildkamera nach 10 Minuten Bestrahlung aus. Warten Sie, bis die Temperatur des Bereichs zum Ausgangswert zurückgekehrt ist.</li>
		<li>Wiederholen Sie 3.2.2 bis 3.2.4 für die Messung anderer Proben. HINWEIS: Verwenden Sie entionisiertes Wasser bei 20 °C als Kontrolle für die photothermische Messung.</li>
	</ol></li>
	<li>Photothermische Messung in kultivierten Zellen HINWEIS: Murine Brustkrebszellen (4T1) wurden als Modell ausgewählt, um den Hemmwirkung durch photothermische Behandlung zu untersuchen.<ol>
<li>Füttern Sie die Zellen mit Roswell Park Memorial Institute-1640 (RPMI-1640) Medium, ergänzt mit 10% fetalem Rinderserum (FBS) und 1% Penicillin. Stellen Sie die Kultivierungsumgebung auf 37 °C und 5% CO2 ein.</li>
		<li>Kultur 4T1-Zellen in T25-Kolben und Durchgang der Zellen im Verhältnis 1:2, wenn 90% Konfluenz erreicht ist. HINWEIS: Das Subkulturverhältnis kann entsprechend den spezifischen Zellbedingungen in verschiedenen Laboren angepasst werden.</li>
		<li>Entfernen und verwerfen Sie das Kulturmedium. Spülen Sie die Zellschicht mit 1x PBS-Lösung aus, um das Restserum, das Trypsinhemmer enthält, zu entfernen.</li>
		<li>2 ml Trypsin-EDTA-Lösung (0,25%) zum Ablösen in den Kolben geben. Dann fügen Sie 3 ml 1640 Medium hinzu und saugen Sie die Zellen durch sanftes Pipettieren an.</li>
		<li>Sammeln Sie 5 ml der Zellsuspension und Zentrifuge bei 500 x g für 3 min.</li>
		<li>Entfernen Sie den Überstand und fügen Sie 1 ml frisches 1640-Medium hinzu, um eine Zellsuspension zu bilden.</li>
		<li>100 μL der Zellsuspension werden in eine konfokale Schale mit 1 ml des Kulturmediums geben. Stellen Sie sicher, dass die Konzentration der Zellsuspension 9 x10 5/ ml beträgt und die endgültige Zellkonzentration in der konfokalen Zellkulturschale 8,1 x 104/ ml beträgt.</li>
		<li>Stellen Sie die geimpfte konfokale Zellkulturschale für 24 h in einen Inkubator.</li>
		<li>Verdünnen Sie verschiedene Konzentrationen (1,05 mg/ml, 1,35 mg/ml, 3,65 mg/ml, 5 mg/ml) der IONPs-Probe, um 1 ml Lösung mit serumfreiem 1640-Medium herzustellen.</li>
		<li>Saugen Sie das Kulturmedium aus der konfokalen Schale ab und fügen Sie die vorbereitete Probenlösung hinzu.</li>
		<li>Schalten Sie die Laserleistung ein. Fokussieren Sie den Laserstrahl in der Mitte der Schüssel und stellen Sie die Ausgangsleistung auf 1 W/cm2ein. Schalten Sie die Infrarot-Wärmebildkamera ein, bestrahlen Sie die Zellen in der konfokalen Schüssel für 10 Minuten ununterbrochen. Zeichnen Sie die Temperatur in Echtzeit für die fokussierte Region auf.</li>
		<li>Schalten Sie die Laser- und Infrarot-Wärmebildkamera aus. Die bestrahlte Schale für weitere 24 h in den Inkubator geben.</li>
		<li>Entfernen und entsorgen Sie das Kulturmedium, fügen Sie 1 ml des frischen Kulturmediums in die konfokale Schale hinzu. 5 μL Calcein-AM-Lösung (1 mg/ml) in die Schüssel geben.</li>
		<li>Die konfokale Schale bei 37 °C und 5% CO2 für 15 min inkubieren. Spülen Sie die Zellschicht zweimal mit 1x PBS-Lösung aus.</li>
		<li>Beobachten und bilden Sie die Zellen mit einem konfokalen Fluoreszenzmikroskop mit einer Anregungswellenlänge von 488 nm und einer Emissionswellenlänge von 500-540 nm ab.</li>
		<li>Wählen Sie 5 Bereiche in den konfokalen Bildern zufällig aus und zählen Sie die Anzahl der lebenden 4T1-Zellen in jedem Bereich manuell. Quantifizieren Sie die Lebensfähigkeit von 4T1-Zellen, indem Sie die Anzahl der lebenden Zellen in allen experimentellen Gruppen mit der Kontrollgruppe vergleichen. HINWEIS: Verwenden Sie das serumfreie Medium 1640 bei 20 °C als Kontrolle für die photothermische Messung. Verwenden Sie die Probe ohne Laserbestrahlung als Kontrollgruppe für die Zelllebensfähigkeit.</li>
	</ol></li>
	<li>Photothermische Messung in vivo<ol>
<li>Bereiten Sie 3 von 8 Wochen alten männlichen ICR-Mäusen mit einem Durchschnittsgewicht von 25 ± 2 g vor.</li>
		<li>Fügen Sie 2 g Gelatinepulver zu 20 ml entionisiertem Wasser hinzu. Die Lösung auf 40 - 50 °C erhitzen, das Gelatinegel vollständig auflösen, um eine transparente und klare Lösung zu bilden.</li>
		<li>100 mg IONPs werden der Lösung aus 3.4.2 hinzugefügt.</li>
		<li>Das Gel auf 40 – 50 °C erhitzen, sofort 500 μL der Gelatinelösung in das rechte Brustpolster der Maus injizieren.</li>
		<li>Schalten Sie die Laserleistung ein und fokussieren Sie den Laserstrahl auf den Interessenbereich (rechtes Brustpolster der Mäuse). Stellen Sie die Ausgangsleistung auf 1 W/cm2 ein. Schalten Sie die Infrarot-Wärmebildkamera ein, bestrahlen Sie den Interessenbereich 10 Minuten lang ununterbrochen. Zeichnen Sie die Temperatur der interessierenden Region in Echtzeit auf.</li>
		<li>Schalten Sie die Laser- und Infrarot-Wärmebildkamera aus.</li>
		<li>Einschläfern von Mäusen durch CO 2-Erstickung und Zervixwirbelluxation oder eine andere vom Tierversuchsausschuss des Instituts genehmigte Methode.</li>
	</ol></li>
</ol>4. Magnetische Hyperthermiemessung
HINWEIS: Hier wird ein zuvor von Wu et al. beschriebenes magnetisches Hyperthermiesystem verwendet (21).
<ol><li>Bereiten Sie ein magnetisches Hyperthermiesystem vor, das einen AFM-Generator (Alternating Magnetic Field) und eine Infrarot-Wärmebildkamera umfasst.<ol>
<li>Schalten Sie die Kältemaschine für 10 Minuten ein und schalten Sie dann die moderate Hochfrequenz-Heizmaschine (z. B. AFM-Generator) ein.</li>
		<li>Stellen Sie die Parameter der Maschine wie folgt ein: Frequenz (f) = 415 kHz, Magnetfeldintensität = 1,8 kA/m.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Magnetische Hyperthermiemessung in wässriger Lösung<ol>
<li>1 ml der Probe in unterschiedlicher IONPs-Konzentration (1,05 mg/ml, 1,35 mg/ml, 3,65 mg/ml, 5 mg/ml) in einem 1,5 ml Zentrifugenröhrchen vorbereiten.</li>
		<li>Legen Sie das Rohr in die Mitte einer wassergekühlten magnetischen Induktionskupferspule.</li>
		<li>Schalten Sie das magnetische Wechselfeld (AFM) und die Infrarot-Wärmebildkamera ein. Induzieren Sie die Probe für 10 min kontinuierlich und zeichnen Sie die Temperatur in Echtzeit auf. HINWEIS: Die Kamera befindet sich oben in der Probe und liefert eine Querschnittsansicht der Probe.</li>
		<li>Schalten Sie das AFM und die Infrarot-Wärmebildkamera aus. Warten Sie, bis die Temperatur der Kupferspule 10 Minuten lang wieder auf die Basislinie zurückgekehrt ist. HINWEIS: Achten Sie auf hohe Temperaturen, vermeiden Sie direkten Kontakt mit den Händen und warten Sie auf die Kühlung, bevor Sie Proben entfernen.</li>
		<li>Wiederholen Sie 4.2.2 bis 4.2.4 für die Messung der anderen Proben.</li>
		<li>Schalten Sie die moderate Hochfrequenz-Heizmaschine (AFM) und den Kühler aus. HINWEIS: Verwenden Sie das entionisierte Wasser bei 20 °C als Kontrolle für die magnetische Hyperthermiemessung.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Magnetische Hyperthermiemessung in vivo<ol>
<li>Bereiten Sie 3 von 8 Wochen alten männlichen ICR-Mäusen mit einem Durchschnittsgewicht von 25 ± 2 g vor.</li>
		<li>Bereiten Sie 20 ml 10 % Gelatinegel mit 5 mg/ml IONPs-Lösung vor.</li>
		<li>Das Gelatinegel auf 40 - 50 °C erhitzen, sofort 500 μL der Gelatinelösung in das rechte Brustpolster des Tieres injizieren. HINWEIS: Magnetisch induzierte Hyperthermie-Experimente wurden mit der Heizmaschine unter Verwendung der gleichen Parameter wie der In-vitro-Test durchgeführt.</li>
		<li>Schalten Sie das magnetische Wechselfeld (AFM) und die Infrarot-Wärmebildkamera ein. Legen Sie das rechte Brustpolster der Mäuse in die Mitte einer wassergekühlten magnetischen Induktionskupferspule.</li>
		<li>Schalten Sie die Infrarot-Wärmebildkamera ein, nehmen Sie die Interessenregion (rechtes Brustpolster der Mäuse) 10 Minuten lang kontinuierlich ab und zeichnen Sie die Temperatur der Interessenregion in Echtzeit auf.</li>
		<li>Schalten Sie den Netzschalter der Maschine und der Infrarot-Wärmebildkamera nach 10 Minuten Induktion aus. Warten Sie, bis die Temperatur der Kupferspule für 10 Minuten zum Ausgangswert zurückgekehrt ist.</li>
		<li>Wiederholen Sie 4.3.4 bis 4.3.6 für die Messung anderer Proben.</li>
		<li>Schalten Sie die moderate Hochfrequenz-Heizmaschine (AFM) und den Kühler aus. HINWEIS: Achten Sie auf hohe Temperaturen, vermeiden Sie direkten Kontakt mit den Händen und warten Sie auf die Kühlung, bevor Sie Proben entfernen.</li>
		<li>Einschläfern von Mäusen durch CO 2-Erstickung und Zervixwirbelluxation oder eine andere vom Tierversuchsausschuss des Instituts genehmigte Methode.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
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Y., Kennedy, A. M., Shea, J. E., Scaife, C. L., Nam, K. 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Die Autoren haben nichts preiszugeben.

Hier präsentierten wir ein Protokoll zur Herstellung von Eisenoxid-Nanopartikel-Schalen-Mikroblasen (NSMs) durch Selbstorganisation, Synergie von magnetischer, akustischer und optischer Reaktionsfähigkeit in einer nanotherapeutischen Plattform. Die IONPs wurden dicht um den Luftkern gepackt, um eine magnetische Hülle zu bilden, die durch das externe Magnetfeld zum Zielen gesteuert werden kann. Einmal abgegeben, kann die Freisetzung von IONPs durch Ultraschallauslöser erreicht werden. Die freigesetzten IONPs können s...

Krebs ist eine der tödlichsten Krankheiten und verursacht jedes Jahr Millionen von Todesfällen weltweit und enorme wirtschaftliche Verluste1. In Kliniken können herkömmliche Krebstherapien wie chirurgische Resektion, Strahlentherapie und Chemotherapie immer noch keine zufriedenstellende therapeutische Wirksamkeit bieten2. Einschränkungen dieser Therapien sind hohe toxische Nebenwirkungen, hohe Rezidivrate und hohe Metastasierungsrate3. Zum Beispiel wird chemotherapien durch die geringe Abgabeeffizienz von Chemo-Medikamenten genau an die Tumorstelle4gelitten. Die Unfähigkeit von Medikamenten, über die biologischen Barrieren, einschließlich extrazellulärer Matrix und hohem interstitiellen Flüssigkeitsdruck des Tumors, tief in das Tumorgewebe einzudringen, ist ebenfalls für die geringe therapeutische Wirksamkeit verantwortlich5. Außerdem tritt die Tumorresistenz normalerweise bei den Patienten auf, die eine Behandlung durch eine einzige Chemotherapie erhalten haben6. Daher haben Techniken, bei denen eine thermische Ablation des Tumors auftritt, wie die photothermische Therapie (PTT) und die magnetische Hyperthermietherapie (MHT), vielversprechende Ergebnisse zur Verringerung der Tumorresistenz gezeigt und sind in klinischen Studienaufgetaucht 7,8,9.
PTT löst die thermische Ablation von Krebszellen durch die Wirkung photothermischer Umwandlungsmittel unter Der Bestrahlung der Laserenergie aus. Die erzeugte hohe Temperatur (über 50 °C) induziert eine vollständige Zellnekrose10. Vor kurzem wurde gezeigt, dass Eisenoxid-Nanopartikel (IONPs) ein photothermisches Umwandlungsmittel sind, das durch Nahinfrarotlicht (NIR) aktiviert werden kann11.  Trotz des niedrigen molaren Absorptionskoeffizienten im nahen Infrarotbereich sind IONPs Kandidaten für eine photothermische Niedertemperaturtherapie (43 °C), eine modifizierte Therapie zur Verringerung der durch Hitzeeinwirkung auf normalem Gewebe verursachten Schäden und zur Einleitung einer Antitumorimmunität gegen Tumormetastasen12. Eine der Einschränkungen von PTT ist die geringe Eindringtiefe des Lasers. Bei tief sitzenden Tumoren ist die magnetische Wechselfeld-induzierte Erwärmung von Eisenoxid-Nanopartikeln, auch magnetische Hyperthermie genannt, eine alternative Therapie für PTT13,14. Der Hauptvorteil von MHT ist die hohe Durchdringung des Magnetfeldes15. Die erforderliche relativ hohe Konzentration von IONPs bleibt jedoch ein großer Nachteil für die klinische Anwendung. Die Abgabeeffizienz der Nanomedizin (oder Nanopartikel) an solide Tumore bei Tieren betrug 1-10% aufgrund einer Reihe von Hindernissen wie Zirkulation, Akkumulation und Penetration16,17. Daher ist eine kontrollierte und zielgerichtete IONPs-Verabreichungsstrategie mit der Fähigkeit, eine hohe Gewebepenetration zu erreichen, in der Krebsbehandlung von großem Interesse.
Die ultraschallvermittelte Nanopartikelabgabe hat ihre Fähigkeit gezeigt, das Eindringen von Nanopartikeln tief in das Tumorgewebe zu erleichtern, aufgrund des Phänomens, das als Mikroblasenkavitation bezeichnet wird18,19. In der vorliegenden Studie stellen wir IONPs Shelled Microbubbles (NSMs) durch Selbstorganisation her, synergisierende magnetische, akustische und optische Reaktionsfähigkeit in einer nanotherapeutischen Plattform. Das NSM enthält einen Luftkern und eine Hülle aus Eisenoxid-Nanopartikeln mit einem Durchmesser von etwa 5,4 μm. Die NSMs können magnetisch zur Tumorstelle geführt werden. Dann wird die Freisetzung von IONPs durch Ultraschall ausgelöst, begleitet von Mikroblasenkavitation und Microstreaming. Der impulserte Microstreaming erleichtert das Eindringen von IONPs in das Tumorgewebe. PTT und MHT können durch NIR-Laserbestrahlung oder AFM-Anwendung oder durch die Kombination von beidem erreicht werden.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1331px;" width="1330">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:337px;">808 nm laser power</td>
			<td style="width:315px;">Changchun New Industries Optoelectronics Tech</td>
			<td style="width:263px;">MDL-F-808-5W-18017023</td>
			<td style="width:416px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Calcein-AM</td>
			<td>Thermo Fisher SCIENTIFIC</td>
			<td>C3099</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Fetal bovine serum</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>16000-044</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Fluorescence Microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>IX71</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Function generator</td>
			<td>Keysight</td>
			<td>33500B series</td>
			<td style="width:416px;">20 MHz, 2 channels with arbitrary waveform generation capability</td>
		</tr>
		<tr height="48">
			<td height="48" style="height:48px;">Gelatin gel</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>9000-70-8</td>
			<td style="width:416px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Heating machine</td>
			<td>Shuangping</td>
			<td>SPG-06- II</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Homemade focused transducer</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Frequency=855, R-X=36.2W+5.8W, |Z|-&#952;=37W+8&#176;</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Homogenizer</td>
			<td>SCILOGEX</td>
			<td>D-160</td>
			<td>8000-30000 rpm</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;">Hydrophone</td>
			<td>T&#38;C</td>
			<td>NH1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">ICR male mice</td>
			<td>OG Pharmaceutical. Co. Ltd</td>
			<td></td>
			<td>8-week-old</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Inductively coupled plasma optical emission spectrometry</td>
			<td>PerkinElmer</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Infrared thermal imaging camera.</td>
			<td>FLIR</td>
			<td>E50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Iron(II,III) oxide</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>1317-61-9</td>
			<td>50-100nm APS Powder</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Laser power meter</td>
			<td colspan="2">Changchun New Industries Optoelectronics Tech</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Oscilloscope</td>
			<td>Keysight</td>
			<td>DSOX3054T</td>
			<td>Bandwidth 500 MHz, Sampling Rate 5 GS/S, 4 channels</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">RF Power Amplifier</td>
			<td>T&#38;C</td>
			<td>AG1020</td>
			<td style="width:416px;">The 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.</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Roswell Park Memorial Institute-1640</td>
			<td>KeyGEN BioTECH</td>
			<td>KGM31800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Sodium dodecyl sulfate</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>151-21-3</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

magnetic-, acoustic-, and optical-triple-responsive microbubbles for magnetic hyperthermia and pothotothermal combination cancer therapy

Die präzise Abgabe von Krebsmedikamenten, die auf eine gezielte und tief eindringende Abgabe sowie eine kontrollierte Freisetzung an der Tumorstelle abzielen, wurde in Frage gestellt. Hier stellen wir Eisenoxid-Nanopartikel-Schalen-Mikroblasen (NSMs) durch Selbstorganisation her, die magnetische, akustische und optische Reaktionsfähigkeit in einer nanotherapeutischen Plattform synergistisch kombiniert. Eisenoxid-Nanopartikel dienen sowohl als magnetische als auch als photothermische Mittel. Nach der intravenösen Injektion können NSMs magnetisch zur Tumorstelle geleitet werden. Ultraschall löst die Freisetzung von Eisenoxid-Nanopartikeln aus und erleichtert das Eindringen von Nanopartikeln tief in den Tumor aufgrund des Kavitationseffekts von Mikroblasen. Danach kann eine magnetische Hyperthermie und photothermische Therapie am Tumor zur Kombinationskrebstherapie durchgeführt werden, eine Lösung für die Krebsresistenz aufgrund der Tumorheterogenität. In diesem Protokoll wurde die Synthese und Charakterisierung von NSMs einschließlich struktureller, chemischer, magnetischer und akustischer Eigenschaften durchgeführt. Darüber hinaus wurde die Anti-Krebs-Wirksamkeit durch Thermaltherapie mit In-vitro-Zellkulturen untersucht. Die vorgeschlagene Verabreichungsstrategie und Kombinationstherapie ist in der Krebsbehandlung vielversprechend, um sowohl die Wirksamkeit der Verabreichung als auch der Krebsbekämpfung zu verbessern.

Die in dieser Studie verwendeten dreifach ansprechenden Nanopartikel-Schalen-Mikroblasen (NSMs) wurden durch Rühren der Mischung aus Tensid und IONPs hergestellt. Die IONPs (50 nm) setzten sich an der Grenzfläche von Flüssigkeits- und Gaskern selbst zusammen, um eine dicht gepackte magnetische Hülle zu bilden. Die Morphologie von NSMs ist in Abbildung 1Adargestellt. Die resultierenden NSMs wiesen eine Kugelform und einen durchschnittlichen Durchmesser von 5,41 ± 1,78 μm auf (Abbildung 1B</s...

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Magnetic-, Acoustic-, and Optical-Triple-Responsive Microbubbles for Magnetic Hyperthermia and Pothotothermal Combination Cancer Therapy

Hier wird ein Protokoll zur Herstellung von Eisenoxid-Nanopartikel-Mikroblasen (NSMs) durch Selbstorganisation, synergisierende magnetische, akustische und optische Reaktionsfähigkeit in einer nanotherapeutischen Plattform für magnetische Hyperthermie und photothermische Kombinationskrebstherapie vorgestellt.

Magnetische, akustische und optische dreifach ansprechende Mikroblasen für magnetische Hyperthermie und pothotothermische Kombinationskrebstherapie

The precision delivery of anti-cancer agents which aim for targeted and deep-penetrated delivery as well as a controlled release at the tumor site has ...

magnetic-acoustic-optical-triple-responsive-microbubbles-for-magnetic

Research

JoVE Journal

Bioengineering

3.0K Aufrufe.  Nanjing University of Posts & Telecommunications. Hier wird ein Protokoll zur Herstellung von Eisenoxid-Nanopartikel-Mikroblasen (NSMs) durch Selbstorganisation, synergisierende magnetische, akustische und optische Reaktionsfähigkeit in einer nanotherapeutischen Plattform für magnetische Hyperthermie und photothermische Kombinationskrebstherapie vorgestellt.

Serie: Magnetic-, Acoustic-, and Optical-Triple-Responsive Microbubbles for Magnetic Hyperthermia and Pothotothermal Combination Cancer Therapy

Magnetic Tweezers for the Measurement of Twist and Torque

Single-molecule techniques make it possible to investigate the behavior of individual biological molecules in solution in real time. These techniques include so-called force spectroscopy approaches such as atomic force microscopy, optical tweezers, flow stretching, and magnetic tweezers. Amongst these approaches, magnetic tweezers have distinguished themselves by their ability to apply torque while maintaining a constant stretching force. Here, it is illustrated how such a &#8220;conventional&#8221; magnetic tweezers experimental configuration can, through a straightforward modification of its field configuration to minimize the magnitude of the transverse field, be adapted to measure the degree of twist in a biological molecule. The resulting configuration is termed the freely-orbiting magnetic tweezers. Additionally, it is shown how further modification of the field configuration can yield a transverse field with a magnitude intermediate between that of the &#8220;conventional&#8221; magnetic tweezers and the freely-orbiting magnetic tweezers, which makes it possible to directly measure the torque stored in a biological molecule. This configuration is termed the magnetic torque tweezers. The accompanying video explains in detail how the conversion of conventional magnetic tweezers into freely-orbiting magnetic tweezers and magnetic torque tweezers can be accomplished, and demonstrates the use of these techniques. These adaptations maintain all the strengths of conventional magnetic tweezers while greatly expanding the versatility of this powerful instrument.

Magnetic tweezers, a powerful single-molecule manipulation technique, can be adapted for the direct measurements of the twist (using a configuration called freely-orbiting magnetic tweezers) and torque (using a configuration termed magnetic torque tweezers) in biological macromolecules. Guidelines for performing such measurements are given, including applications to the study of DNA and associated nucleo-protein filaments.

Magnetische Pinzette zur Messung von Dreh-und Drehmoment

Single-molecule techniques make it possible to investigate the behavior of individual biological molecules in solution in real time. These techniques ...

Forschung

Biotechnik

Fabrication of a Functionalized Magnetic Bacterial Nanocellulose with Iron Oxide Nanoparticles

In this study, bacterial nanocellulose (BNC) produced by the bacteria Gluconacetobacter xylinus is synthesized and impregnated in situ with iron oxide nanoparticles (IONP) (Fe3O4) to yield a magnetic bacterial nanocellulose (MBNC). The synthesis of MBNC is a precise and specifically designed multi-step process. Briefly, bacterial nanocellulose (BNC) pellicles are formed from preserved G. xylinus strain according to our experimental requirements of size and morphology. A solution of iron(III) chloride hexahydrate (FeCl3&#183;6H2O) and iron(II) chloride tetrahydrate (FeCl2&#183;4H2O) with a 2:1 molar ratio is prepared and diluted in deoxygenated high purity water. A BNC pellicle is then introduced in the vessel with the reactants. This mixture is stirred and heated at 80 &#176;C in a silicon oil bath and ammonium hydroxide (14%) is then added by dropping to precipitate the ferrous ions into the BNC mesh. This last step allows forming in situ magnetite nanoparticles (Fe3O4) inside the bacterial nanocellulose mesh to confer magnetic properties to BNC pellicle. A toxicological assay was used to evaluate the biocompatibility of the BNC-IONP pellicle. Polyethylene glycol (PEG) was used to cover the IONPs in order to improve their biocompatibility. Scanning electron microscopy (SEM) images showed that the IONP were located preferentially in the fibril interlacing spaces of the BNC matrix, but some of them were also found along the BNC ribbons. Magnetic force microscope measurements performed on the MBNC detected the presence magnetic domains with high and weak intensity magnetic field, confirming the magnetic nature of the MBNC pellicle. Young&#39;s modulus values obtained in this work are also in a reasonable agreement with those reported for several blood vessels in previous studies.

Here, we present a protocol to make a bacterial nanocellulose (BNC) magnetic for applications in damaged blood vessel reconstruction. The BNC was synthesized by G. xylinus strain. On the other hand, magnetization of the BNC was realized through in situ precipitation of Fe2+ and Fe3+ ferrous ions inside the BNC mesh.

Die Herstellung einer funktionalisierter magnetischer bakterielle Nanocellulose mit Eisenoxid-Nanopartikel

In this study, bacterial nanocellulose (BNC) produced by the bacteria Gluconacetobacter xylinus is synthesized and impregnated in situ with iron oxide ...

Custom-designed Laser-based Heating Apparatus for Triggered Release of Cisplatin from Thermosensitive Liposomes with Magnetic Resonance Image Guidance

Liposomes have been employed as drug delivery systems to target solid tumors through exploitation of the enhanced permeability and retention (EPR) effect resulting in significant reductions in systemic toxicity. Nonetheless, insufficient release of encapsulated drug from liposomes has limited their clinical efficacy. Temperature-sensitive liposomes have been engineered to provide site-specific release of drug in order to overcome the problem of limited tumor drug bioavailability. Our lab has designed and developed a heat-activated thermosensitive liposome formulation of cisplatin (CDDP), known as HTLC, to provide triggered release of CDDP at solid tumors. Heat-activated delivery in vivo was achieved in murine models using a custom-built laser-based heating apparatus that provides a conformal heating pattern at the tumor site as confirmed by MR thermometry (MRT). A fiber optic temperature monitoring device was used to measure the temperature in real-time during the entire heating period with online adjustment of heat delivery by alternating the laser power. Drug delivery was optimized under magnetic resonance (MR) image guidance by co-encapsulation of an MR contrast agent (i.e.,&#160;gadoteridol) along with CDDP into the thermosensitive liposomes as a means to validate the heating protocol and to assess tumor accumulation. The heating protocol consisted of a preheating period of 5 min prior to administration of HTLC and 20 min heating post-injection. This heating protocol resulted in effective release of the encapsulated agents with the highest MR signal change observed in the heated tumor in comparison to the unheated tumor and muscle. This study demonstrated the successful application of the laser-based heating apparatus for preclinical thermosensitive liposome development and the importance of MR-guided validation of the heating protocol for optimization of drug delivery.

AN MRI-compatible&#160;custom-designed laser-based heating apparatus has been developed to provide local heating of subcutaneous tumors in order to activate release of agents from thermosensitive liposomes specifically at the tumor region.

Kundenspezifische Laser-basierte Heizvorrichtung zum ausgelöste Freisetzung von Cisplatin von wärmeempfindlichen Liposomen mit Magnet-Resonanz-Bild Anleitung

Liposomes have been employed as drug delivery systems to target solid tumors through exploitation of the enhanced permeability and retention (EPR) effect ...

Rapid Scan Electron Paramagnetic Resonance Opens New Avenues for Imaging Physiologically Important Parameters In Vivo

We demonstrate a superior method of 2D spectral-spatial imaging of stable radical reporter molecules at 250 MHz using rapid-scan electron-paramagnetic-resonance (RS-EPR), which can provide quantitative information under in vivo conditions on oxygen concentration, pH, redox status and concentration of signaling molecules (i.e., OH&#8226;, NO&#8226;). The RS-EPR technique has a higher sensitivity, improved spatial resolution (1 mm), and shorter acquisition time in comparison to the standard continuous wave (CW) technique. A variety of phantom configurations have been tested, with spatial resolution varying from 1 to 6 mm, and spectral width of the reporter molecules ranging from 16 &#181;T (160 mG) to 5 mT (50 G). A cross-loop bimodal resonator decouples excitation and detection, reducing the noise, while the rapid scan effect allows more power to be input to the spin system before saturation, increasing the EPR signal. This leads to a substantially higher signal-to-noise ratio than in conventional CW EPR experiments.

Rapid Scan Electron Paramagnetic Resonance Opens New Avenues for Imaging Physiologically Important Parameters In Vivo

A new electron paramagnetic resonance (EPR) method, rapid scan EPR (RS-EPR), is demonstrated for 2D spectral spatial imaging which is superior to the traditional continuous wave (CW) technique and opens new venues for in vivo imaging. Results are demonstrated at 250 MHz, but the technique is applicable at any frequency.

Rapid-Scan-Elektronenspinresonanz eröffnet neue Wege für Imaging Physiologisch Wichtige Parameter<em&gt; In Vivo</em

We demonstrate a superior method of 2D spectral-spatial imaging of stable radical reporter molecules at 250 MHz using rapid-scan ...

Magnetic Levitation Coupled with Portable Imaging and Analysis for Disease Diagnostics

Currently, many clinical diagnostic procedures are complex, costly, inefficient, and inaccessible to a large population in the world. The requirements for specialized equipment and trained personnel require that many diagnostic tests be performed at remote, centralized clinical laboratories. Magnetic levitation is a simple yet powerful technique and can be applied to levitate cells, which are suspended in a paramagnetic solution and placed in a magnetic field, at a position determined by equilibrium between a magnetic force and a buoyancy force. Here, we present a versatile platform technology designed for point-of-care diagnostics which uses magnetic levitation coupled to microscopic imaging and automated analysis to determine the density distribution of a patient's cells as a useful diagnostic indicator. We present two platforms operating on this principle: (i) a smartphone-compatible version of the technology, where the built-in smartphone camera is used to image cells in the magnetic field and a smartphone application processes the images and to measures the density distribution of the cells and (ii) a self-contained version where a camera board is used to capture images and an embedded processing unit with attached thin-film-transistor (TFT) screen measures and displays the results. Demonstrated applications include: (i) measuring the altered distribution of a cell population with a disease phenotype compared to a healthy phenotype, which is applied to sickle cell disease diagnosis, and (ii) separation of different cell types based on their characteristic densities, which is applied to separate white blood cells from red blood cells for white blood cell cytometry. These applications, as well as future extensions of the essential density-based measurements enabled by this portable, user-friendly platform technology, will significantly enhance disease diagnostic capabilities at the point of care.

We present a magnetic levitation technique coupled with automated imaging and analysis in both a smartphone-compatible device and a device with embedded imaging and processing. This is applied to measure the density distribution of cells with two demonstrated biomedical applications: sickle cell disease diagnosis and separating white and red blood cells.

Magnetic Levitation Gekoppelt mit tragbaren Imaging und Analyse für Krankheitsdiagnostik

Currently, many clinical diagnostic procedures are complex, costly, inefficient, and inaccessible to a large population in the world. The requirements for ...

3D Magnetic Stem Cell Aggregation and Bioreactor Maturation for Cartilage Regeneration

Cartilage engineering remains a challenge due to the difficulties in creating an in vitro functional implant similar to the native tissue. An approach recently explored for the development of autologous replacements involves the differentiation of stem cells into chondrocytes. To initiate this chondrogenesis, a degree of compaction of the stem cells is required; hence, we demonstrated the feasibility of magnetically condensing cells, both within thick scaffolds and scaffold-free, using miniaturized magnetic field sources as cell attractors. This magnetic approach was also used to guide aggregate fusion and to build scaffold-free, organized, three-dimensional (3D) tissues several millimeters in size. In addition to having an enhanced size, the tissue formed by magnetic-driven fusion presented a significant increase in the expression of collagen II, and a similar trend was observed for aggrecan expression. As the native cartilage was subjected to forces that influenced its 3D structure, dynamic maturation was also performed. A bioreactor that provides mechanical stimuli was used to culture the magnetically seeded scaffolds over a 21-day period. Bioreactor maturation largely improved chondrogenesis into the cellularized scaffolds; the extracellular matrix obtained under these conditions was rich in collagen II and aggrecan. This work outlines the innovative potential of magnetic condensation of labeled stem cells and dynamic maturation in a bioreactor for improved chondrogenic differentiation, both scaffold-free and within polysaccharide scaffolds.

Chondrogenesis from stem cells requires fine tuning the culture conditions. Here, we present a magnetic approach for condensing cells, an essential step to initiate chondrogenesis. In addition, we show that dynamic maturation in a bioreactor applies mechanical stimulation to the cellular constructs and enhances cartilaginous extracellular matrix production.

3D Magnetic Stem Cell Aggregation und Bioreactor Ausreifung für Knorpelregeneration

Cartilage engineering remains a challenge due to the difficulties in creating an in vitro functional implant similar to the native tissue. An approach ...

Magnetic and Thermal-sensitive Poly(N-isopropylacrylamide)-based Microgels for Magnetically Triggered Controlled Release

Magnetically and thermally sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm)/Fe3O4-NH2 microgels with the encapsulated anti-cancer drug curcumin (Cur) were designed and fabricated for magnetically triggered release. PNIPAAm-based magnetic microgels with a spherical structure were produced via a temperature-induced emulsion followed with physical-crosslinking by mixing PNIPAAm, polyethylenimine (PEI), and Fe3O4-NH2 magnetic nanoparticles. Because of their dispersity, the Fe3O4-NH2 nanoparticles were embedded inside the polymer matrix. The amine groups exposed on the Fe3O4-NH2 and PEI surface supported the spherical structure by physically crosslinking with the amide groups of the PNIPAAm. The hydrophobic anti-cancer drug curcumin can be dispersed in water after encapsulation into the microgels. The microgels were characterized by transmission electron microscopy (TEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), and UV-Vis spectral analysis. Furthermore, magnetically triggered release was studied under an external high frequency magnetic field (HFMF). A significant &#34;burst release&#34; of curcumin was observed after applying the HFMF to the microgels due to the magnetic inductive heating (hyperthermia) effect. This manuscript describes the magnetically triggered controlled release of Cur-PNIPAAm/Fe3O4-NH2 encapsulated curcumin, which can be potentially applied for tumor therapy.

Magnetic and Thermal-sensitive PolyN-isopropylacrylamide-based Microgels for Magnetically Triggered Controlled Release

This manuscript describes the preparation of magnetic and thermal-sensitive microgels via a temperature-induced emulsion without chemical reaction. These sensitive microgels were synthesized by mixing poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm), polyethylenimine (PEI) and Fe3O4-NH2 nanoparticles for the potential use in magnetically and thermally triggered drug-release.

Magnetisches und thermisch empfindliches Poly (<em&gt; N.</em&gt; -isopropylacrylamid) -basierte Mikrogele für die magnetisch getriggerte kontrollierte Freisetzung

Magnetically and thermally sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm)/Fe3O4-NH2 microgels with the encapsulated anti-cancer drug curcumin (Cur) were ...

Metabolic Support of Excised, Living Brain Tissues During Magnetic Resonance Microscopy Acquisition

This protocol describes the procedures necessary to support normal metabolic functions of acute brain slice preparations during the collection of magnetic resonance (MR) microscopy data. While it is possible to perform MR collections on living, excised mammalian tissue, such experiments have traditionally been constrained by resolution limits and are thus incapable of visualizing tissue microstructure. Conversely, MR protocols that did achieve microscopic image resolution required the use of fixed samples to accommodate the need for static, unchanging conditions over lengthy scan times. The current protocol describes the first available MR technique that enables imaging of living, mammalian tissue samples at microscopic resolutions. Such data is of great importance to the understanding of how pathology-based contrast changes occurring at the microscopic level influence the content of macroscopic MR scans such as those used in the clinic. Once such an understanding is realized, diagnostic methods with greater sensitivity and accuracy can be developed, which will translate directly to earlier disease treatment, more accurate therapy monitoring and improved patient outcomes.
While the described methodology focuses on brain slice preparations, the protocol is adaptable to any excised tissue slice given that changes are made to the gas and perfusate preparations to accommodate the tissue&#39;s specific metabolic needs. Successful execution of the protocol should result in living, acute slice preparations that exhibit MR diffusion signal stability for periods up to 15.5 h. The primary advantages of the current system over other MR compatible perfusion apparatuses are its compatibility with the MR microscopy hardware required to attain higher resolution images and ability to provide constant, uninterrupted flow with carefully regulated perfusate conditions. Reduced sample throughput is a consideration with this design as only one tissue slice may be imaged at a time.

The current protocol describes a method by which users can maintain viability of acute hippocampal and cortical slice preparations during the collection of magnetic resonance microscopy data.

Metabolische Unterstützung der herausgeschnitten, lebendes Gehirn Gewebe während der Magnet-Resonanz-Mikroskopie-Akquisition

This protocol describes the procedures necessary to support normal metabolic functions of acute brain slice preparations during the collection of magnetic ...

Optimized Setup and Protocol for Magnetic Domain Imaging with In Situ Hysteresis Measurement

This paper elaborates the sample preparation protocols required to obtain optimal domain patterns using the Bitter method, focusing on the extra steps compared to standard metallographic sample preparation procedures. The paper proposes a novel bespoke rig for dynamic domain imaging with in situ BH (magnetic hysteresis) measurements and elaborates the protocols for the sensor preparation and the use of the rig to ensure accurate BH measurement. The protocols for static and ordinary dynamic domain imaging (without in situ BH measurements) are also presented. The reported method takes advantage of the convenience and high sensitivity of the traditional Bitter method and enables in situ BH measurement without interrupting or interfering with the domain wall movement processes. This facilitates establishing a direct and quantitative link between the domain wall movement processes&#8211;microstructural feature interactions in ferritic steels with their BH loops. This method is anticipated to become a useful tool for the fundamental study of microstructure&#8211;magnetic property relationships in steels and to help interpret the electromagnetic sensor signals for non-destructive evaluation of steel microstructures.

Optimized Setup and Protocol for Magnetic Domain Imaging with In Situ Hysteresis Measurement

This paper elaborates the sample and sensor preparation procedures and the protocols for using the test rig particularly for dynamic domain imaging with in situ BH measurements in order to achieve optimal domain pattern quality and accurate BH measurements.

Optimierte Setup und ein Protokoll für magnetische Domäne Bildgebung mit In Situ Hysterese-Messung

This paper elaborates the sample preparation protocols required to obtain optimal domain patterns using the Bitter method, focusing on the extra steps ...

Protocol for MicroRNA Transfer into Adult Bone Marrow-derived Hematopoietic Stem Cells to Enable Cell Engineering Combined with Magnetic Targeting

While CD133+ hematopoietic stem cells (SCs) have been proven to provide high potential in the field of regenerative medicine, their low retention rates after injection into injured tissues as well as the observed massive cell death rates lead to very restricted therapeutic effects. To overcome these limitations, we sought to establish a non-viral based protocol for suitable cell engineering prior to their administration. The modification of human CD133+ expressing SCs using microRNA (miR) loaded magnetic polyplexes was addressed with respect to uptake efficiency and safety as well as the targeting potential of the cells. Relying on our protocol, we can achieve high miR uptake rates of 80&#8211;90% while the CD133+ stem cell properties remain unaffected. Moreover, these modified cells offer the option of magnetic targeting. We describe here a safe and highly efficient procedure for the modification of CD133+ SCs. We expect this approach to provide a standard technology for optimization of therapeutic stem cell effects and for monitoring of the administered cell product via magnetic resonance imaging (MRI).

This protocol illustrates a safe and efficient procedure to modify CD133+ hematopoietic stem cells. The presented non-viral, magnetic polyplex-based approach may provide a basis for the optimization of therapeutic stem cell effects as well as for monitoring the administered cell product via magnetic resonance imaging.

Protokoll für MicroRNA Transfer an adulten Knochenmark gewonnenen Hämatopoetischen Stammzellen Zelle Engineering kombiniert mit magnetischen Ausrichtung ermöglichen

While CD133+ hematopoietic stem cells (SCs) have been proven to provide high potential in the field of regenerative medicine, their low retention rates ...