A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
* These authors contributed equally
מוצג כאן פרוטוקול לייצור מיקרו-פגזים עם ננו-חלקיקים (NSMs) המופגזים בתחמוצת ברזל באמצעות הרכבה עצמית, סינרגיה של תגובה מגנטית, אקוסטית ואופטית בפלטפורמה ננו-תרפיוטית אחת לטיפול בהיפרתרמיה מגנטית ובשילוב פוטותרמי לסרטן.
אספקה מדויקת של סוכנים נגד סרטן שמטרתם לידה ממוקדת וחדירה עמוקה, כמו גם שחרור מבוקר באתר הגידול כבר מאותגר. כאן, אנו מייצרים מיקרו-חלקיקים המופגזים בתחמוצת ברזל (NSMs) באמצעות הרכבה עצמית, סינרגטיזציה של תגובה מגנטית, אקוסטית ואופטית בפלטפורמה ננו-תרמית אחת. חלקיקי תחמוצת ברזל משמשים הן כסוכנים מגנטיים והן כסוכנים פוטותרמיים. לאחר הזרקה תוך ורידי, NSMs יכול להיות מונחה מגנטית לאתר הגידול. אולטראסאונד מפעיל את שחרורו של חלקיקי תחמוצת ברזל, להקל על חדירה של חלקיקים עמוק לתוך הגידול בשל אפקט cavitation של microbubbles. לאחר מכן, היפרתרמיה מגנטית וטיפול פוטותרמי יכול להתבצע על הגידול לטיפול משולב בסרטן, פתרון להתנגדות לסרטן בשל הטרוגניות הגידול. בפרוטוקול זה בוצעו סינתזה ואפיון של NSMs כולל תכונות מבניות, כימיות, מגנטיות ואקוסטיות. בנוסף, היעילות נגד סרטן על ידי טיפול תרמי נחקרה באמצעות תרביות תאים במבחנה. אסטרטגיית הלידה המוצעת והטיפול המשולב טומנים במכינו הבטחה גדולה בטיפול בסרטן לשיפור יעילות הלידה והטיפול.
סרטן הוא אחת המחלות הקטלניות ביותר, גרימת מיליוני מקרי מוות מדי שנה ברחבי העולם והפסדים כלכליים עצומים1. במרפאות, טיפולים נגד נגד נגדים קונבנציונליים, כגון כריתה כירורגית, הקרנות וכימותרפיה עדיין לא יכולים לספק יעילות טיפולית משביעת רצון2. מגבלות של מטפלים אלה הם תופעות לוואי רעילות גבוהות, שיעור הישנות גבוה ושיעור גרורות גבוה3. לדוגמה, כימותרפיה סובלת מיעילות המסירה הנמוכה של תרופות כימותרפיות דווקא לאתר הגידול4. חוסר היכולת של תרופות לחדור עמוק לתוך רקמת הגידול על פני המחסומים הביולוגיים, כולל מטריצה חוץ תאית ולחץ נוזלים ביניים גידול גבוה, אחראי גם על היעילות הטיפולית הנמוכה5. חוץ מזה, ההתנגדות לגידול מתרחשת בדרך כלל בחולים שקיבלו טיפול על ידי כימותרפיה אחת6. לכן, טכניקות שבהן מתרחשת אבלציה תרמית של הגידול, כגון טיפול פוטותרמי (PTT) וטיפול היפרתרמיה מגנטית (MHT), הראו תוצאות מבטיחות כדי להפחית את ההתנגדות לגידולים והתעוררו בניסויים קליניים7,8,9.
PTT מפעיל אבלציה תרמית של תאים סרטניים על ידי פעולה של סוכני המרה פוטותרמיים תחת הקרנה של אנרגיית הלייזר. הטמפרטורה הגבוהה שנוצרה (מעל 50 °C (50 °F) מעורר נמק תא מלא10. לאחרונה, חלקיקי תחמוצת ברזל (IONPs) הוכחו להיות סוכן המרה פוטותרמי שניתן להפעיל על ידי אור כמעט אינפרא אדום (NIR)11. למרות מקדם ספיגת הטוחנת הנמוכה באזור האינפרא אדום הקרוב, IONPs מועמדים לטיפול פוטותרמי בטמפרטורה נמוכה (43 מעלות צלזיוס), טיפול מותאם כדי להפחית את הנזק שנגרם על ידי חשיפה לחום לרקמות רגילות וליזום חסינות antitumor מפני גרורות הגידול12. אחת המגבלות של PTT היא עומק החדירה הנמוך של הלייזר. עבור גידולים עמוקים בישיבה, שדה מגנטי לסירוגין (AFM) המושרה חימום של חלקיקי תחמוצת ברזל, המכונה גם היפרתרמיה מגנטית, הוא טיפול אלטרנטיבי עבור PTT13,14. היתרון העיקרי של MHT הוא החדירה הגבוהה של שדה מגנטי15. עם זאת, הריכוז הגבוה יחסית הנדרש של יונים נשאר חיסרון מרכזי עבור היישום הקליני שלה. יעילות המסירה של ננו-רפואה (או חלקיקים) לגידולים מוצקים בבעלי חיים הייתה 1-10% עקב סדרה של מכשולים כולל מחזור הדם, הצטברות וחדירה16,17. לכן, אסטרטגיית משלוח IONPs מבוקרת וממוקטת עם היכולת להשיג חדירה גבוהה לרקמות היא עניין רב בטיפול בסרטן.
משלוח ננו-חלקיקים בתיווך אולטראסאונד הראה את יכולתו להקל על חדירת חלקיקים עמוק לתוך רקמת הגידול, בשל התופעה הנקראת cavitation microbubble18,19. במחקר הנוכחי, אנו מייצרים מיקרו-יבלות IONPs המופגזות באמצעות הרכבה עצמית, סינרגטיזציה של תגובה מגנטית, אקוסטית ואופטית בפלטפורמה ננו-תרמית אחת. ה- NSM מכיל ליבת אוויר ומעטפת של חלקיקי תחמוצת ברזל, בקוטר של כ 5.4 מיקרומטר. NSMs יכול להיות מונחה מגנטית לאתר הגידול. אז שחרורו של יעונים מופעל על ידי אולטרסאונד, מלווה cavitation microbubble ומיקרו סטרים. התנע המתקבל מהמיקרו-סטרים מאפשר חדירה של יונים לרקמת הגידול. ניתן להשיג את ה- PTT וה- MHT על ידי הקרנת לייזר NIR או יישום AFM, או עם השילוב של שניהם.
כל הניסויים בבעלי חיים בוצעו בהתאם לפרוטוקולים שאושרו על ידי הנחיות OG התרופות לטיפול בבעלי חיים ושימוש בחיות מעבדה. הפרוטוקולים פעלו בהתאם להנחיות ועדת האתיקה לחיות מעבדה של OG פרמצבטיקה.
1. סינתזה של מיקרו-חלוקים מופגזים ננו-חלקיקים (NSMs)
2. תגובה אקוסטית של NSMs
3. תגובה אופטית של NSMs
הערה: בעבודה זו, מערכת לייזר המכילה כוח לייזר 808 ננומטר ומצלמת הדמיה תרמית אינפרא אדום שתואר בעבר על ידי Xu et al. מנוצל20.
4. מדידת היפרתרמיה מגנטית
הערה: כאן, מערכת היפרתרמיה מגנטית שתוארה בעבר על ידי וו ואח 'מנוצלת (21).
המיקרו-פגזים הננו-חלקיקיים (NSMs) בעלי ההפגזה המשולשת המשמשים במחקר זה הוכנו על ידי תסיסה של התערובת של פעילי השטח וה-IONPs. ה- IONPs (50 ננומטר) התאספו בעצמם בממשק של ליבת נוזל וגז, כדי ליצור מעטפת מגנטית צפופה. המורפולוגיה של NSMs מוצגת באיור 1A. NSMs שנוצר הציג צורה כדורית ובקוטר ממוצע של 5.41 ± 1....
כאן הצגנו פרוטוקול של ייצור מיקרו-חלקיקים המופגזים בתחמוצת ברזל (NSMs) באמצעות הרכבה עצמית, סינרגיה של תגובה מגנטית, אקוסטית ואופטית בפלטפורמה ננו-תרמית אחת. היונים נארזו בצפיפות סביב ליבת האוויר כדי ליצור מעטפת מגנטית, אשר ניתן לשלוט על ידי השדה המגנטי החיצוני עבור מיקוד. לאחר נמסר, שחרורו ?...
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (81601608) ו- NUPTSF (NY216024).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
808 nm laser power | Changchun New Industries Optoelectronics Tech | MDL-F-808-5W-18017023 | |
Calcein-AM | Thermo Fisher SCIENTIFIC | C3099 | |
Fetal bovine serum | Invitrogen | 16000-044 | |
Fluorescence Microscope | Olympus | IX71 | |
Function generator | Keysight | 33500B series | 20 MHz, 2 channels with arbitrary waveform generation capability |
Gelatin gel | Sigma | 9000-70-8 | |
Heating machine | Shuangping | SPG-06- II | |
Homemade focused transducer | Frequency=855, R-X=36.2W+5.8W, |Z|-θ=37W+8° | ||
Homogenizer | SCILOGEX | D-160 | 8000-30000 rpm |
Hydrophone | T&C | NH1000 | |
ICR male mice | OG Pharmaceutical. Co. Ltd | 8-week-old | |
Inductively coupled plasma optical emission spectrometry | PerkinElmer | ||
Infrared thermal imaging camera. | FLIR | E50 | |
Iron(II,III) oxide | Alfa Aesar | 1317-61-9 | 50-100nm APS Powder |
Laser power meter | Changchun New Industries Optoelectronics Tech | ||
Oscilloscope | Keysight | DSOX3054T | Bandwidth 500 MHz, Sampling Rate 5 GS/S, 4 channels |
RF Power Amplifier | T&C | AG1020 | 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. |
Roswell Park Memorial Institute-1640 | KeyGEN BioTECH | KGM31800 | |
Sodium dodecyl sulfate | Sigma | 151-21-3 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved