עבודה זו מומנה על ידי NIH (U54CA143837), מענקי NIH MD Anderson Cancer מרכז התמיכה (CA016672), קרן V (SAC), ומענק מחקר בלתי מוגבל של קרן Kanzius המחקר (SAC, אירי, הרשות הפלסטינית). אנו מודים לאש קריסטין מהמחלקה לאונקולוגיה כירורגי, MD Anderson Cancer Center, לקבלת סיוע מנהלי.

מבט ניסיוני שלם מתואר באיור 1. פרטים נוספים מתוארים בשלבי 1-3 להלן. 1. RF חימום הערכה של קולואידים NP: AuNPs כדוגמה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באופן כללי, עבור כל דגימת NP נחקרת, לשטוף ראשון המדגם מספר פעמים דרך מסנן צנטריפוגה עם מים deionized (DI) כדי להסיר יוני רקע ומזהמים. כל היונים והמזהמים יהיו הוסרו מהשעית AuNP כאשר יש לו את הנוזל ששטף את שיעורים דומים RF חימום (HRS) כמים די. תהליך טיהור זה גם מאפשר לריכוזים גבוהים יותר של NPS כדי להתקבל. ראוי לציין כי למרות שהשימוש בAuNPs בדוגמא זו, ניתן ליישם את עקרונות יסוד לחומרי NP אחרים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדוגמא, לטהר את בקבוק 500 מיליליטר של AuNPs זמין המסחרית של ננומטר קוטר 5 ולאחר מכן להעמיד אותם לשדה RF 13.56 MHz של חשמל-Fiישנות ק ו / מ &#39;כוח 90. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח ~ 125 מיליליטר מפתרון AuNP המניות ופיצול בין שישה 50 צינורות מסנן צנטריפוגות kDa. צנטריפוגה ב 3,000 סל&quot;ד. במשך 2 דקות 5 שניות. הסר את מסנני חיץ ומילוי מסוננים עם יותר פתרון מניות. חזור על פעולה עד שכל 500 מיליליטר סונן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החלף את המאגר המסונן עם נפח דומה של מים די וחזור כ 8 פעמים (או עד HRs RF חיץ הסינון שווה למים די). שים לב, גם ניתוח UV-Vis יכול לשמש כדי לפקח על פסגות קליטה מזהמים. ברגע שהחומרים מזהמים החיץ הוסרו באופן מלא, כ 0.5 מים די מיליליטר פיפטה לכל מסנן וresuspend AuNPs ידי pipetting חוזר ונשנה. זה אמור להסיר לחלוטין את AuNPs מהמסנן ולאפשר לresuspension מלא. מערבבים את כל שש ההשעיות לתוך צינור 15 מיליליטר Eppendorf אחד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שAuNPs היה מטוהרים מרוכזים, לנתח את המדגם באמצעות ICP-OES ו / או ICP-MS, UV מול פוטנציאל זיטה לנתונים על concentration ויציבות NP, בהתאמה. גם SEM ו / או ניתוח TEM יכולה לשמש כדי לקבל נתונים מורפולוגיים. ניתן למצוא הכנת מדגם מפורטת לטכניקות אלה בספרות 4. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש במערכת Kanzius RF תוארה במחקרים קודמים 8, או נגזרות של מערכת זו, הנח קובט קוורץ גלילי 1.3 מיליליטר, כך שהשדה החשמלי RF באוויר (ללא נוכחות מדגם) יהיה ~ 90 ק ו / מ &#39;בתוך קובט. למדגם מלוח סטנדרטי (0.9% NaCl) החשמלי השדה יהיה מופחת ל~ 1.1 ק ו / מ &#39;. אלה הם התנאים המשוערים משמשים כדי לאפשר השוואות להתבצע בין מערכות שונות. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פיפטה 1.3 מיליליטר של מדגם 1,000 מ&quot;ג / ליטר של קולואיד AuNP מטוהר אל קובט קוורץ ולהציג את זה לRF-השדה. ניתן לעשות זאת באמצעות בעל מדגם טפלון שהותקן. לחשוף את המדגם כדי RF-השדה לתקופה של 120 שניות או עד המדגם מגיע 70 מעלות צלזיוס כדי למנוע קשתי חשמלי או רתיחה מהירה. Capture נתוני הדמיה התרמיים (כמו גם באזורי בקרה) באמצעות מצלמת IR ותוכנה נלווית. חזור על תהליך זה שלוש פעמים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סנן את המדגם באמצעות מסנן אחר צנטריפוגות 50 kDa כדי לחלץ את AuNPs ממאגר המים די. Re-לחשוף את החיץ לRF-השדה, שוב שלוש פעמים. ההבדל בHRs בין קולואיד AuNP ומאגר המים DI הרקע קובע HR בשל AuNPs עצמם. מצפה לקבל שעות של ~ 0.3 ° C / sec ו0.05 ° C / sec לתת HR התלוי AuNP של ~ 0.25 ° C / sec. Resuspend AuNPs שנותר מאת המסנן ב1.3 מיליליטר מים במבחנה / vivo ניסויים. </li></ol></li></ol> 2. היפרתרמיה-Induced RF בסיוע Nanoparticle: במבחנה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ניתן ליישם מחקרים במבחנה אלה לכל סוג של סוג סרטן תאים היוצרים monolayers 2D. בניסוי זה ישתמש קרצינומה hepatocellular אדם נגזרת תאי Hep3B. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צלחת ~ 50,000 cells בשלוש בארות מול 12 גם צלחת עם 1 מיליליטר של תקשורת צמיחה. חזור על פעולה זו 6 פעמים (להשתמש בשלוש צלחות ללימודי NP ושלוש צלחות כקבוצת ביקורת). לדגור על 37.5 מעלות צלזיוס במשך 24 שעות לפני הצגה של הצירופים השמנים מיודע. לעקר צירופים שמנים מיודע ראשון באמצעות חשיפה לקרינת UV-אור בטיחות ביולוגית קבינט למשך 5 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לכל אחד גם להציג 0.1 מיליליטר של פתרון 1,000 מ&quot;ג / ליטר AuNP ולהשאיר למשך שעה 24 אחרת. הוסף 0.1 מיליליטר של מים לתוך באר כל אחד משלוש צלחות תא השליטה וגם לצאת ל24 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר 24 שעות חלפו, לשאוב את התקשורת הסלולרי ולשטוף עם PBS להסיר כל AuNPs מאוגד פני השטח. החלף את המדיה הסלולרי. תאים מוכנים לחשיפת RF עכשיו. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים כל חבילה סלולרי 12 גם בתוך RF-השדה. חכה עד שהתאים מקורר ביום 31 ° C. הפעל את מחולל RF ולחשוף ל3.5 דקות. הטמפרטורה הסופית של התקשורת הסלולרי תהיה ~ 37 ° C. כבה את שדה ה-RF. הסר את התאים ולמקם אותם בחממה ל24 שעות לפני הניתוח. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"> &lt;li&gt; הסרת תאים מן החממה ותקשורת סלולרי לשאוב. הוספת 1.6 מיליליטר של תקשורת סלולרי לכל אחד גם כן ב0.4 מיליליטר של מגיב MTT. דגירה תאים למשך 4 שעות. מדיה ולשאוב להחליף עם 2 ml של sulfoxide דימתיל (DMSO). מקם את צלחות תא על נדנדה ספסל ולהשאיר למשך 10 דקות כדי לאפשר לsolubilize DMSO ריאגנטים MTT. לבסוף, של כל פיפטה 100 μl גם לתוך צלחת 96 היטב ואופטי לקרוא גם ב 570 ננומטר באמצעות קורא צלחת כגון קורא צלחת SPECTROstar Nano. </li></ol></li></ol> 3. היפרתרמיה-Induced RF בסיוע Nanoparticle: במחקרי vivo <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ניתן ליישם במחקרי vivo האלה לכל סוג של סרטן היוצר בגידולים מוצקים מודל Murine orthotopic או מחוץ לרחם. ניסוי זה נעשה שימוש בתאי סרטן כבד Hep3B במודל מחוץ לרחם גידול BALB-C עירום עכבר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הערה: כל in vivo הניסויים מבוצעים בהתאם לכל הנחיות רלוונטיות, תקנות וגופים רגולטוריים. כמו כן, הפרוטוקול שמפגינים בוצע בהכוונה ובאישור ועדת אוניברסיטת טקסס MD Anderson Cancer מרכזים המוסדית טיפול בבעלי חיים ושימוש (IACUC). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תגדל מספר מתאים של תאים (~ 100 k) בבקבוק בתרבית רקמה עם מדיום הגידול המתאים. דגירה בחממה 37 ° C עם 5% CO 2 למשך תרבית תאים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טיפול בתאים עם טריפסין (להתנתק מהבקבוק) ולייצר פתרון של 2 מיליון תאים לכל 25 μl. מוסיף כמות שווה של Matrigel (על קרח) ומערבבים היטב כדי להכין את פתרון ההזרמה הסופי. להזריק את הפתרון הזה למיקום הרצוי על הגב של העכבר ולהמתין פרק זמן הולם לגידולים לגדול לגודל הרצוי (2-4 שבועות למרבית התאים). לפני כן חשיפת RF, עכברי עירום BALB-C צריכים לשאת בגידולים מוצקים אקטופי 0.5-1 סנטימטר קוטר. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"><ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את העכברים לשימוש (במקרה זה עכברי עירום BALB-C) על ידי anaesthetizing עם תמיסה של קטמין ו xylazine ידי הזרקת ה-IP. בעוד העכברים להירדם, לשמור אותם בתא טמפרטורה מבוקר על 37 ° C. 20 עכברים בסך הכל יהיה צורך, כל גידולים בגודל דומים הנושאים. עשרה עכברים יהיו להשתמש בשילוב עם ובלי AuNPs (הזריקות רק להיות האחרונות PBS) ואילו 10 העכברים הנותרים יחולקו בין בקרות RF-נחשפו ושלא נחשף RF: שני קבוצות ללא זריקות AuNP. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהורדם כראוי, להזריק AuNPs ישירות לתוך הגידול באמצעות מזרק 1 סמ&quot;ק עם מחט G 27. פתרון AuNP צריך להיות בריכוז של Au 200 מ&quot;ג / ליטר ב0.1 מיליליטר של PBS. לאחר הזרקה, יש להשתמש בספוגית ניתוחית לספוג דם ולנגב את אזור הזריקה עם אלכוהול לנגב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ואז לעלות על העכבר כדי להיות מטופלים על ראש המקבל של גנרטור RF. העכבר חייב להיות ממוקם כך שהגידול הוא הקרוב ביותר לראש השידור. הגן על האזורים שאינם שיתייחסו אליו, כמו גם Sensitive תחומים כגון עיניים, אוזניים, ידות ורגליים, עם סרט נחושת. הקפד שקלטת הנחושת כראוי יצירת קשר עם מטוס ההארקה, כך שאף הצטברות תשלום מתרחשת. כמו כן, באזור החשיפה חייב להיות פער של סנטימטר לפחות 1 יותר מגודלו של אתר הטיפול הרצוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מצלמה תרמית IR העמדה, כך ששטח טיפול הגידול וגלוי. הדלק RF למשך 5 דקות. הקלט את עקומת טמפרטורה וכתוצאה מכך. אם טיפול משיג טמפרטורות להפסיק טיפול גדול יותר מאשר 42 ° C באופן מיידי. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"><ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר חשיפת RF לשחזר את העכברים מהרדמה בחדר חמים עד שהם מודעים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על הניסוי עם אותה שעה עכברי 48 מאוחר יותר (השלבים 3.3.1 - 3.4.1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הניסוי, להרדים עכברים על פי פרוטוקולים והליכים מוסדיים. רשום את משקליו של הגידול. לניתוח היסטולוגית לתקן את הגידולים באמצעות פורמלין ולהטביע אותם בפרפין. סעיפי גידול בדרך כלל הם מוכתמים שנינותhematoxylin שעות ו eosin ועבור מטרות רלוונטיות ליעילות טיפולית מודדת, למשל קי 67, ביקע caspase-3, וכו &#39;. </li></ol></li></ol>

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

יש לנו שום דבר לגלות.

פרוטוקולים אלה מאפשרים בניסויים על מנת לנתח את איזו המידה ננו (מקרה זה AuNPs) יכול להגדיל היפרתרמיה-Induced RF לטיפול בסרטן אופן מלא. הפרוטוקול הראשון דווקא עוסק בניתוח ייצור חום מדגימות AuNP מרוכזת מאוד ומטוהרות. אם כי קבוצות אחרות דיווחו על ייצור חום בעיקר החוצצים שAuNPs הם תל?...

קליטתם של גלים אלקטרומגנטיים ברקמה ביולוגית (עקב permittivity החשמלי הטבוע בם) גורמת לטמפרטורות גבוהות לרקמות כפונקציה של זמן, מה שמוביל בסופו המוות של תאים על ידי היפרתרמיה. השערה הוא כי היפרתרמיה הסרטן יכולה להיות מותאמת באמצעות ננו הממוקד שיפנימו בתוך התא הסרטני ולפעול כמתמר RF-תרמי, עוזב את התאים נורמלים, השכנה בריאה ללא פגע. מספר דיווחים, כבר הראו כי מגוון של NPS יכול לפעול מקורות חום RF יעילים כמו שסיוע בנימק סרטן 1-4. בנושאים אלו, של צירופים שמנים מיודע זהב (AuNPs) 3-5, צינורות פחמן 1, ונקודות קוונטיות 6, 7 הפגינו מאפיינים מרגשים כאשר נעשה שימוש הן במבחנה ובניסויים בRF vivo. למרות שאופיו של מנגנון החימום של NPS אלה כאשר הם נחשפים לRF-שדה המדויק עדיין נדון, סדרה שלניסויים בסיסיים באמצעות AuNPs יש להציב חשיבות רבה משני גודל NP ומדינות צבירה. זה היה הראה כי AuNPs רק עם קטרים ​​&lt;10 ננומטר יהיה חום כאשר הם נחשפים לשדה RF-8. כמו כן, מנגנון חימום זו נחלש באופן משמעותי כאשר AuNPs יקובצו. מצב צבירה זו תוקף גם בתוך במבחנה מודלים שהונחו על חשיבות אופטימיזציה של יציבות colloidal AuNP בתוך תאים תאיים endolysomal לטיפול RF יעיל 4. עם זאת, הטכניקות ועקרונות ניסיוניים המשמשים לאיסוף והערכת נתונים זה יכולים להיות בעייתיים, במיוחד במקרה של אימות פרופילי חום RF מקולואידים NP. מספר דיווחים הראו כי חימום ג&#39;אול של ההשעיה יונית הרקע שהצירופים השמנים מיודע מושעים ביכול להיות המקור העיקרי לייצור חום RF ולא של הצירופים השמנים מיודע עצמם 9-12. למרות שהנייר האחרון שלנו 8 יש תוקף לאהוא משתמש באינטראקציות RF ביצירת חום מAuNPs של קטרים ​​פחות מ -10 ננומטר, אנו שואפים לתאר את הפרוטוקולים הללו בפירוט רב יותר לאורך מאמר זה. אנחנו גם מדגימים את הפרוטוקולים וטכניקות הדרושות כדי להעריך את היעילות של AuNPs כסוכני תרמית hyperthermic בשני במבחנה ובניסויי vivo עבור דגמי הסרטן כבד. למרות שאנו מתמקדים בעיקר בקולואידים פשוטים של AuNPs הכתיר ציטראט, ניתן ליישם את אותן הטכניקות לכלאי AuNP אחרים כגון ונוגדני מתחמי כימותרפיה מצומדות. על ידי הקפדה על עקרונות אלה בניסויים צריכים לקוות שיוכלו להעריך את הפוטנציאל עבור כל nanomaterial להיות סוכן hyperthermic תרמית מושרה RF יעיל במהירות.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Reagent/Material</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>500 ml gold nanoparticles (5 nm)</td>
			<td>Ted Pella, INC</td>
			<td>15702-5</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amicon Ultra-4/-15 Centrifugal Filter Units (50 kDa)</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>UFC805024/UFC910096</td>
			<td>(4 ml and 15 ml volumes)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MEM X1 Cell Culture Media</td>
			<td>Cellgro</td>
			<td>10-101-CV</td>
			<td>(add extra nutrients as necessary)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal Bovine Serum</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>F4135-500 ml</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Copper Tape</td>
			<td>Ted Pella</td>
			<td>16072</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kanzius RF System (13.56 MHZ)</td>
			<td>ThermMed, LLC, Inc. (Erie, PA, USA)</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IR Camera</td>
			<td>FLIR SC 6000, FLIR Systems, Inc. (Boston, MA, USA)</td>
			<td>Contact FLIR</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1.3 ml Quartz Cuvette</td>
			<td>ThermMed, LLC, Inc. (Erie, PA, USA)</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Teflon Sample holder with Rotary Stage</td>
			<td>ThermMed, LLC, Inc. (Erie, PA, USA)</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPECTROstar Nano Microplate reader</td>
			<td>BGM Labtech</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-Vis spectrometer</td>
			<td>Applied Nanofluorescence, Houston, TX)</td>
			<td>NS1 NanoSpectralyzer</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ICP-OES</td>
			<td>PerkinElmer</td>
			<td>Optima 4300 DV</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zetasizer</td>
			<td>Malvern</td>
			<td>Zen 3600 Zetasizer</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

protocols for assessing radiofrequency interactions with gold nanoparticles and biological systems for non-invasive hyperthermia cancer therapy

טיפולים בסרטן שהם פחות רעילים ופולשניים יותר מאשר העמיתים הקיימים שלהם הם רצויים מאוד. השימוש בשדות חשמליים-RF הלחדור עמוק לתוך הגוף, גורם לרעילות מינימאלית, נמצאים בשלבי למדו כאמצעי קיימא של טיפול בסרטן שאינו פולשני. הוא חזה כי האינטראקציות של אנרגיית RF עם חלקיקים הפנימו (NPS) יכולות לשחרר חום אז מה שיכול לגרום להתחממות יתר (היפרתרמיה) של התא, סופו של דבר הסתיימו בנימק תא. במקרה של מערכות שאינן ביולוגיות, אנו מציגים פרוטוקולים מפורטים הנוגעים לכימות החום שוחרר על ידי קולואידים NP-מרוכזים מאוד. למערכות ביולוגיות, במקרה של ניסויים במבחנה, אנו מתארים את הטכניקות ותנאים אשר חייב להיות דבקים במטרה לחשוף ביעילות תאים סרטניים לאנרגיית RF בלי חפצי חימום תקשורת בתפזורת מסתירים באופן משמעותי את הנתונים. לבסוף, אנחנו נותנים f המתודולוגיה מפורטתאו במודלי עכבר vivo עם גידולים סרטניים בכבד מחוץ לרחם.

1. הערכת חימום RF של קולואידים NP: AuNPs לדוגמא ירושלים. לאחר ביצוע סעיף 1.1 - 1.2.3 מצפה לקבל פתרון מרוכז מאוד, יציב, ומטוהר של ננומטר 5 ו10 AuNPs קוטר ננומטר. מהמ&quot;ל 500 כנרכש פתרון מניות, מצפה להשיג לפחות 4 מיליליטר של תמיסה בריכוז של 1,000 מ&quot;ג / ל &...

Watch this Scientific Journal Video about Protocols for Assessing Radiofrequency Interactions with Gold Nanoparticles and Biological Systems for Non-invasive Hyperthermia Cancer Therapy at JoVE.com

פרוטוקולים להערכת אינטראקציות בתדר רדיו עם ננו-חלקיקי זהב ומערכות ביולוגיות לטיפול בסרטן היפרתרמיה לא פולשני | רפואה | וִידֵאוֹ

Protocols for Assessing Radiofrequency Interactions with Gold Nanoparticles and Biological Systems for Non-invasive Hyperthermia Cancer Therapy

אנו מתארים את הפרוטוקולים המשמשים כדי לחקור את האינטראקציות של גלי רדיו MHz 13.56 (RF) חשמליים שדות עם קולואידים nanoparticle הזהב בשתי מערכות שאינן ביולוגיות וביולוגיות (במבחנה / vivo). אינטראקציות אלה נחקרות עבור יישומים בטיפול בסרטן.

פרוטוקולים להערכת אינטראקציות גל רדיו עם זהב חלקיקים ומערכות ביולוגיות ללא פולשני היפרתרמיה טיפול בסרטן

Cancer therapies  which are less toxic and invasive than their existing counterparts are highly  desirable. The use of RF electric-fields that penetrate ...

protocols-for-assessing-radiofrequency-interactions-with-gold

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Biology

Medicine

Genetics

Biotechnology

SCIENTISTS IN ACTION

10.7K Views.  University of Texas M.D. Anderson Cancer Center.  אנו מתארים את הפרוטוקולים המשמשים כדי לחקור את האינטראקציות של גלי רדיו MHz 13.56 (RF) חשמליים שדות עם קולואידים nanoparticle הזהב בשתי מערכות שאינן ביולוגיות וביולוגיות (במבחנה / vivo). אינטראקציות אלה נחקרות עבור יישומים בטיפול בסרטן. 

Video: Protocols for Assessing Radiofrequency Interactions with Gold Nanoparticles and Biological Systems for Non-invasive Hyperthermia Cancer Therapy

Staining Protocols for Human Pancreatic Islets

Estimates of islet area and numbers and endocrine cell composition in the adult human pancreas vary from several hundred thousand to several million and beta mass ranges from 500 to 1500 mg 1-3. With this known heterogeneity, a standard processing and staining procedure was developed so that pancreatic regions were clearly defined and islets characterized using rigorous histopathology and immunolocalization examinations. 
Standardized procedures for processing human pancreas recovered from organ donors are described in part 1 of this series. The pancreas is processed into 3 main regions (head, body, tail) followed by transverse sections. Transverse sections from the pancreas head are further divided, as indicated based on size, and numbered alphabetically to denote subsections. This standardization allows for a complete cross sectional analysis of the head region including the uncinate region which contains islets composed primarily of pancreatic polypeptide cells to the tail region.
The current report comprises part 2 of this series and describes the procedures used for serial sectioning and histopathological characterization of the pancreatic paraffin sections with an emphasis on islet endocrine cells, replication, and T-cell infiltrates. Pathology of pancreatic sections is intended to characterize both exocrine, ductular, and endocrine components. The exocrine compartment is evaluated for the presence of pancreatitis (active or chronic), atrophy, fibrosis, and fat, as well as the duct system, particularly in relationship to the presence of pancreatic intraductal neoplasia4. Islets are evaluated for morphology, size, and density, endocrine cells, inflammation, fibrosis, amyloid, and the presence of replicating or apoptotic cells using H&amp;E and IHC stains. 
The final component described in part 2 is the provision of the stained slides as digitized whole slide images. The digitized slides are organized by case and pancreas region in an online pathology database creating a virtual biobank. Access to this online collection is currently provided to over 200 clinicians and scientists involved in type 1 diabetes research. The online database provides a means for rapid and complete data sharing and for investigators to select blocks for paraffin or frozen serial sections.

This video demonstrates procedures for characterization of human pancreatic islets using hematoxylin and eosin (H&E) and immunohistochemistry (IHC). Pancreatic sections from head, body, and tail regions are stained by both H&amp;E and IHC to determine islet endocrine composition (insulin, glucagon, and pancreatic polypeptide), cell replication (Ki67), and inflammatory infiltrates (H&E, CD3). The uncinate region is localized using IHC for pancreatic polypeptide.

הפרוטוקולים מכתים עבור איי הלבלב אדם

Estimates of islet area and numbers and endocrine cell composition in the adult human pancreas vary from several hundred thousand to several million and ...

Cerenkov Luminescence Imaging (CLI) for Cancer Therapy Monitoring

In molecular imaging, positron emission tomography (PET) and optical imaging (OI) are two of the most important and thus most widely used modalities1-3. PET is characterized by its excellent sensitivity and quantification ability while OI is notable for non-radiation, relative low cost, short scanning time, high throughput, and wide availability to basic researchers. However, both modalities have their shortcomings as well. PET suffers from poor spatial resolution and high cost, while OI is mostly limited to preclinical applications because of its limited tissue penetration along with prominent scattering optical signals through the thickness of living tissues.
 Recently a bridge between PET and OI has emerged with the discovery of Cerenkov Luminescence Imaging (CLI)4-6. CLI is a new imaging modality that harnesses Cerenkov Radiation (CR) to image radionuclides with OI instruments. Russian Nobel laureate Alekseyevich Cerenkov and his colleagues originally discovered CR in 1934. It is a form of electromagnetic radiation emitted when a charged particle travels at a superluminal speed in a dielectric medium7,8. The charged particle, whether positron or electron, perturbs the electromagnetic field of the medium by displacing the electrons in its atoms. After passing of the disruption photons are emitted as the displaced electrons return to the ground state. For instance, one 18F decay was estimated to produce an average of 3 photons in water5. 
 Since its emergence, CLI has been investigated for its use in a variety of preclinical applications including in vivo tumor imaging, reporter gene imaging, radiotracer development, multimodality imaging, among others4,5,9,10,11. The most important reason why CLI has enjoyed much success so far is that this new technology takes advantage of the low cost and wide availability of OI to image radionuclides, which used to be imaged only by more expensive and less available nuclear imaging modalities such as PET.
 Here, we present the method of using CLI to monitor cancer drug therapy. Our group has recently investigated this new application and validated its feasibility by a proof-of-concept study12. We demonstrated that CLI and PET exhibited excellent correlations across different tumor xenografts and imaging probes. This is consistent with the overarching principle of CR that CLI essentially visualizes the same radionuclides as PET. We selected Bevacizumab (Avastin; Genentech/Roche) as our therapeutic agent because it is a well-known angiogenesis inhibitor13,14. Maturation of this technology in the near future can be envisioned to have a significant impact on preclinical drug development, screening, as well as therapy monitoring of patients receiving treatments.

Cerenkov Luminescence Imaging CLI for Cancer Therapy Monitoring

Use of Cerenkov Luminescence Imaging (CLI) for monitoring preclinical cancer treatment is described here. This method takes advantage of Cerenkov Radiation (CR) and optical imaging (OI) to visualize radiolabeled probes and thus provides an alternative to PET in preclinical therapeutic monitoring and drug screening.

Cerenkov הארת ההדמיה (CLI) לניטור ריפוי הסרטן

In  molecular imaging, positron emission tomography (PET) and optical imaging (OI)  are two of the most important and thus most widely used modalities1-3. ...

Non-invasive Optical Measurement of Cerebral Metabolism and Hemodynamics in Infants

Perinatal brain injury remains a significant cause of infant mortality and morbidity, but there is not yet an effective bedside tool that can accurately screen for brain injury, monitor injury evolution, or assess response to therapy. The energy used by neurons is derived largely from tissue oxidative metabolism, and neural hyperactivity and cell death are reflected by corresponding changes in cerebral oxygen metabolism (CMRO2). Thus, measures of CMRO2 are reflective of neuronal viability and provide critical diagnostic information, making CMRO2 an ideal target for bedside measurement of brain health.
Brain-imaging techniques such as positron emission tomography (PET) and single-photon emission computed tomography (SPECT) yield measures of cerebral glucose and oxygen metabolism, but these techniques require the administration of radionucleotides, so they are used in only the most acute cases.
Continuous-wave near-infrared spectroscopy (CWNIRS) provides non-invasive and non-ionizing radiation measures of hemoglobin oxygen saturation (SO2) as a surrogate for cerebral oxygen consumption. However, SO2 is less than ideal as a surrogate for cerebral oxygen metabolism as it is influenced by both oxygen delivery and consumption. Furthermore, measurements of SO2 are not sensitive enough to detect brain injury hours after the insult 1,2, because oxygen consumption and delivery reach equilibrium after acute transients 3. We investigated the possibility of using more sophisticated NIRS optical methods to quantify cerebral oxygen metabolism at the bedside in healthy and brain-injured newborns. More specifically, we combined the frequency-domain NIRS (FDNIRS) measure of SO2 with the diffuse correlation spectroscopy (DCS) measure of blood flow index (CBFi) to yield an index of CMRO2 (CMRO2i) 4,5.
With the combined FDNIRS/DCS system we are able to quantify cerebral metabolism and hemodynamics. This represents an improvement over CWNIRS for detecting brain health, brain development, and response to therapy in neonates. Moreover, this method adheres to all neonatal intensive care unit (NICU) policies on infection control and institutional policies on laser safety. Future work will seek to integrate the two instruments to reduce acquisition time at the bedside and to implement real-time feedback on data quality to reduce the rate of data rejection.

We combined frequency-domain near-infrared spectroscopy measures of cerebral hemoglobin oxygenation with diffuse correlation spectroscopy measures of cerebral blood flow index to estimate an index of oxygen metabolism. We tested the utility of this measure as a bedside screening tool to evaluate the health and development of the newborn brain.

מדידה אופטית לא פולשנית של מטבוליזם ופרמטרים המודינמיים במוח אצל תינוקות

Perinatal brain injury remains a significant cause of infant mortality  and morbidity, but there is not yet an effective bedside tool that can  accurately ...

Non-invasive Assessment of Microvascular and Endothelial Function

The authors have utilized capillaroscopy and forearm blood flow techniques to investigate the role of microvascular dysfunction in pathogenesis of cardiovascular disease. Capillaroscopy is a non-invasive, relatively inexpensive methodology for directly visualizing the microcirculation. Percent capillary recruitment is assessed by dividing the increase in capillary density induced by postocclusive reactive hyperemia (postocclusive reactive hyperemia capillary density minus baseline capillary density), by the maximal capillary density (observed during passive venous occlusion). Percent perfused capillaries represents the proportion of all capillaries present that are perfused (functionally active), and is calculated by dividing postocclusive reactive hyperemia capillary density by the maximal capillary density. Both percent capillary recruitment and percent perfused capillaries reflect the number of functional capillaries. The forearm blood flow (FBF) technique provides accepted non-invasive measures of endothelial function: The ratio FBFmax/FBFbase is computed as an estimate of vasodilation, by dividing the mean of the four FBFmax values by the mean of the four FBFbase values. Forearm vascular resistance at maximal vasodilation (FVRmax) is calculated as the mean arterial pressure (MAP) divided by FBFmax. Both the capillaroscopy and forearm techniques are readily acceptable to patients and can be learned quickly.
The microvascular and endothelial function measures obtained using the methodologies described in this paper may have future utility in clinical patient cardiovascular risk-reduction strategies. As we have published reports demonstrating that microvascular and endothelial dysfunction are found in initial stages of hypertension including prehypertension, microvascular and endothelial function measures may eventually aid in early identification, risk-stratification and prevention of end-stage vascular pathology, with its potentially fatal consequences.

Capillaroscopy is a non-invasive, relatively inexpensive methodology for directly visualizing the microcirculation. The forearm blood flow technique provides accepted non-invasive measures of endothelial function.

הערכה בלתי פולשנית של תפקוד כלי דם והאנדותל

The authors have utilized capillaroscopy and forearm blood flow techniques to investigate the role of microvascular dysfunction in pathogenesis of ...

Transplantation into the Anterior Chamber of the Eye for Longitudinal, Non-invasive In vivo Imaging with Single-cell Resolution in Real-time

Intravital imaging has emerged as an indispensable tool in biological research. In the process, many imaging techniques have been developed to study different biological processes in animals non-invasively. However, a major technical limitation in existing intravital imaging modalities is the inability to combine non-invasive, longitudinal imaging with single-cell resolution capabilities. We show here how transplantation into the anterior chamber of the eye circumvents such significant limitation offering a versatile experimental platform that enables non-invasive, longitudinal imaging with cellular resolution in vivo. We demonstrate the transplantation procedure in the mouse and provide representative results using a model with clinical relevance, namely pancreatic islet transplantation. In addition to enabling direct visualization in a variety of tissues transplanted into the anterior chamber of the eye, this approach provides a platform to screen drugs by performing long-term follow up and monitoring in target tissues. Because of its versatility, tissue/cell transplantation into the anterior chamber of the eye not only benefits transplantation therapies, it extends to other in vivo applications to study physiological and pathophysiological processes such as signal transduction and cancer or autoimmune disease development.

Transplantation into the Anterior Chamber of the Eye for Longitudinal, Non-invasive In vivo Imaging with Single-cell Resolution in Real-time

A new approach combining intraocular transplantation and confocal microscopy enables longitudinal, non-invasive real-time imaging with single-cell resolution within grafted tissues in vivo. We demonstrate how to transplant pancreatic islets into the anterior chamber of the mouse eye.

השתלה ללשכה הקדמית של העין לאורך, לא פולשני<em&gt; בחי</em&gt; הדמיה ברזולוצית תא בודד בזמן אמת

Intravital imaging has emerged as an indispensable tool in biological research.  In the process, many imaging techniques have been developed to study ...

Non-invasive Imaging and Analysis of Cerebral Ischemia in Living Rats Using Positron Emission Tomography with 18F-FDG

Stroke is the third leading cause of death among Americans 65 years of age or older1. The quality of life for patients who suffer from a stroke fails to return to normal in a large majority of patients2, which is mainly due to current lack of clinical treatment for acute stroke. This necessitates understanding the physiological effects of cerebral ischemia on brain tissue over time and is a major area of active research. Towards this end, experimental progress has been made using rats as a preclinical model for stroke, particularly, using non-invasive methods such as 18F-fluorodeoxyglucose (FDG) coupled with Positron Emission Tomography (PET) imaging3,10,17. Here we present a strategy for inducing cerebral ischemia in rats by middle cerebral artery occlusion (MCAO) that mimics focal cerebral ischemia in humans, and imaging its effects over 24 hr using FDG-PET coupled with X-ray computed tomography (CT) with an Albira PET-CT instrument. A VOI template atlas was subsequently fused to the cerebral rat data to enable a unbiased analysis of the brain and its sub-regions4. In addition, a method for 3D visualization of the FDG-PET-CT time course is presented. In summary, we present a detailed protocol for initiating, quantifying, and visualizing an induced ischemic stroke event in a living Sprague-Dawley rat in three dimensions using FDG-PET.

Non-invasive Imaging and Analysis of Cerebral Ischemia in Living Rats Using Positron Emission Tomography with 18F-FDG

Brain damage resulting from cerebral ischemia may be non-invasively imaged and studied in rats using pre-clinical positron emission tomography coupled with the injectable radioactive probe, 18F-fluorodeoxyglucose. Further, the use of modern software tools that include volume of interest (VOI) brain templates dramatically increase the quantitative information gleaned from these studies.

הדמיה לא פולשנית וניתוח של מוחין איסכמיה בחולדות Living שימוש Positron פליטת טומוגרפיה עם<sup&gt; 18</sup&gt; F-FDG

Stroke is the third leading cause of death among Americans 65 years of age or older1. The quality of life for patients who suffer from a stroke fails to ...

Murine Model for Non-invasive Imaging to Detect and Monitor Ovarian Cancer Recurrence

Epithelial ovarian cancer is the most lethal gynecologic malignancy in the United States. Although patients initially respond to the current standard of care consisting of surgical debulking and combination chemotherapy consisting of platinum and taxane compounds, almost 90% of patients recur within a few years. In these patients the development of chemoresistant disease limits the efficacy of currently available chemotherapy agents and therefore contributes to the high mortality. To discover novel therapy options that can target recurrent disease, appropriate animal models that closely mimic the clinical profile of patients with recurrent ovarian cancer are required. The challenge in monitoring intra-peritoneal (i.p.) disease limits the use of i.p. models and thus most xenografts are established subcutaneously. We have developed a sensitive optical imaging platform that allows the detection and anatomical location of i.p. tumor mass. The platform includes the use of optical reporters that extend from the visible light range to near infrared, which in combination with 2-dimensional X-ray co-registration can provide anatomical location of molecular signals. Detection is significantly improved by the use of a rotation system that drives the animal to multiple angular positions for 360 degree imaging, allowing the identification of tumors that are not visible in single orientation. This platform provides a unique model to non-invasively monitor tumor growth and evaluate the efficacy of new therapies for the prevention or treatment of recurrent ovarian cancer.

We describe a non-invasive animal imaging platform that allows the detection, quantification, and monitoring of ovarian cancer growth and recurrence. This intra-peritoneal xenograft model mimics the clinical profile of patients with ovarian cancer.

דגם Murine הדמיה בלתי פולשנית לזיהוי ומעקב סרטן השחלות הישנות

Epithelial ovarian cancer is the most lethal gynecologic malignancy in the United States. Although patients initially respond to the current standard of ...

Non-invasive Assessment of the Efficacy of New Therapeutics for Intestinal Pathologies Using Serial Endoscopic Imaging of Live Mice

Animal models of inflammatory bowel disease (IBD) and colorectal cancer (CRC) have provided significant insight into the cell intrinsic and extrinsic mechanisms that contribute to the onset and progression of intestinal diseases. The identification of new molecules that promote these pathologies has led to a flurry of activity focused on the development of potential new therapies to inhibit their function. As a result, various pre-clinical mouse models with an intact immune system and stromal microenvironment are now heavily used. Here we describe three experimental protocols to test the efficacy of new therapeutics in pre-clinical models of (1) acute mucosal damage, (2) chronic colitis and/or colitis-associated colon cancer, and (3) sporadic colorectal cancer. We also outline procedures for serial endoscopic examination that can be used to document the therapeutic response of an individual tumor and to monitor the health of individual mice. These protocols provide complementary experimental platforms to test the effectiveness of therapeutic compounds shown to be well tolerated by mice.

We describe methods for longitudinal monitoring of the efficacy of therapeutics for the treatment of colonic pathologies in mice using a rigid endoscope. This protocol can be readily used for the characterization of the therapeutic response of an individual tumor in live mice and also for monitoring potential disease relapse.

הערכה לא פולשנית של היעילות של ניו Therapeutics למעי פתולוגיות שימוש הדמיה אנדוסקופי סידורי של עכברים חיים

Animal models of inflammatory bowel disease (IBD) and colorectal cancer (CRC) have provided significant insight into the cell intrinsic and extrinsic ...

Non-invasive Assessment of Dorsiflexor Muscle Function in Mice

Assessment of skeletal muscle contractile function is an important measurement for both clinical and research purposes. Numerous conditions can negatively affect skeletal muscle. This can result in a loss of muscle mass (atrophy) and/or loss of muscle quality (reduced force per unit of muscle mass), both of which are prevalent in chronic disease, muscle-specific disease, immobilization, and aging (sarcopenia). Skeletal muscle function in animals can be evaluated by a range of different tests. All tests have limitations related to the physiological testing environment, and the selection of a specific test often depends on the nature of the experiments. Here, we describe an in vivo, non-invasive technique involving a helpful and easy assessment of force frequency-curve (FFC) in mice that can be performed on the same animal over time. This permits monitoring of disease progression and/or efficacy&#160;of a potential therapeutic treatment.

Measurement of rodent skeletal muscle contractile function is a useful tool that can be used to track disease progression as well as efficacy of therapeutic intervention. We describe here the non-invasive, in vivo assessment of the dorsiflexor muscles that can be repeated over time in the same mouse.

הערכה בלתי פולשני של תפקוד השרירים Dorsiflexor בעכברים

Assessment of skeletal muscle contractile function is an important measurement for both clinical and research purposes. Numerous conditions can negatively ...

Oxygenation-sensitive Cardiac MRI with Vasoactive Breathing Maneuvers for the Non-invasive Assessment of Coronary Microvascular Dysfunction

Oxygenation-sensitive cardiac magnetic resonance imaging (OS-CMR) is a diagnostic technique that uses the inherent paramagnetic properties of deoxyhemoglobin as an endogenous source of tissue contrast. Used in combination with standardized vasoactive breathing maneuvers (hyperventilation and apnea) as a potent non-pharmacologic vasomotor stimulus, OS-CMR can monitor changes in myocardial oxygenation. Quantifying such changes during the cardiac cycle and throughout vasoactive maneuvers can provide markers for coronary macro- and microvascular function and thereby circumvent the need for any extrinsic, intravenous contrast or pharmacologic stress agents.
OS-CMR uses the well-known sensitivity of T2*-weighted images to blood oxygenation. Oxygenation-sensitive images can be acquired on any cardiac MRI scanner using a modified standard clinical steady-state free precession (SSFP) cine sequence, making this technique vendor-agnostic and easily implemented. As a vasoactive breathing maneuver, we apply a 4-min breathing protocol of 120 s of free breathing, 60 s of paced hyperventilation, followed by an expiratory breath-hold of at least 30 s. The regional and global response of myocardial tissue oxygenation to this maneuver can be assessed by tracking the signal intensity change. The change over the initial 30 s of the post-hyperventilation breath-hold, referred to as the breathing-induced myocardial oxygenation reserve (B-MORE) has been studied in healthy people and various pathologies. A detailed protocol for performing oxygen-sensitive CMR scans with vasoactive maneuvers is provided.
As demonstrated in patients with microvascular dysfunction in yet incompletely understood conditions, such as inducible ischemia with no obstructive coronary artery stenosis (INOCA), heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF), or microvascular dysfunction after heart transplantation, this approach provides unique, clinically important, and complementary information on coronary vascular function.

The assessment of microvascular function by oxygenation-sensitive cardiac magnetic resonance imaging in combination with vasoactive breathing maneuvers is unique in its ability to assess rapid dynamic changes in myocardial oxygenation in vivo and, thus, may serve as a critically important diagnostic technique for coronary vascular function.