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Method Article
Qui, presentiamo un protocollo per ottenere68Ga ossido drogato con nucleo di ferro via veloce a microonde-driven sintesi di nanoparticelle. La metodologia rende PET / (T1) MRI nanoparticelle con efficienza superiore al 90% e purezza radiochimica del 99% in una sintesi di 20 min di radiolabeling.
Qui, descriviamo una sintesi a microonde per ottenere nanoparticelle di ossido di ferro nucleo-drogato con 68GA. forno a microonde tecnologia consente veloce e riproducibile procedure sintetiche. In questo caso, a partire da citrato trisodico sale, nanoparticelle di ossido di ferro rivestite con acido citrico sono ottenute in 10 min in forno a microonde e FeCl3 . Queste nanoparticelle presentano una dimensione di piccolo nucleo di 4,2 ± 1,1 nm e una dimensione di idrodinamica di 7,5 ± 2.1 nm. Inoltre, essi hanno un valore alto relaxivity longitudinale (r1) 11,9 mM-1p-1 e un valore modesto relaxivity trasversale (r2) di 22,9 mM-1p-1, che si traduce in un basso r2 /r1 rapporto di 1,9. Questi valori abilitare la generazione di contrasto positivo nell'imaging a risonanza magnetica (MRI) invece di contrasto negativo, comunemente utilizzato con nanoparticelle di ossido di ferro. Inoltre, se un'eluizione 68GaCl3 da un 68Ge / generatore di68Ga viene aggiunto i materiali di partenza, si ottiene un nano-radiotraccitore drogato con 68Ga. Il prodotto è ottenuto con un alto rendimento radiolabeling (> 90%), indipendentemente dall'attività iniziale utilizzato. Inoltre, una fase di purificazione singolo rende il nano-radiomaterial pronto per essere usato in vivo.
La combinazione di tecniche di imaging per scopi medici ha innescato la ricerca di diversi metodi per sintetizzare multimodale sonde1,2,3. A causa della sensibilità di scanner per tomografia a emissione di positroni (PET) e la risoluzione spaziale di MRI, PET/MRI combinazioni sembrano essere una delle più attraenti possibilità, fornire informazioni anatomiche e funzionali allo stesso tempo4. In MRI, T2-sequenze ponderati possono essere utilizzati, oscurando i tessuti in cui si accumulano. T1-ponderate sequenze possono anche essere utilizzati, producendo la brillantatura delle specifiche accumulo posizione5. Tra questi, contrasto positivo è spesso l'opzione più adeguata, come contrasto negativo lo rende molto più difficile da differenziare il segnale proveniente da aree ipointense endogeno, compresi quelli spesso presentato da organi come i polmoni6. Tradizionalmente, sonde molecolari basati su Gd sono state impiegate per ottenere il contrasto positivo. Tuttavia, gli agenti di contrasto a base di Gd presenti un grave inconveniente, vale a dire la loro tossicità, che è fondamentale nei pazienti con problemi renali7,8,9. Questo ha motivato ricerca nella sintesi di materiali biocompatibili per il loro uso come agenti di contrasto di1 T. Un approccio interessante è l'uso di nanoparticelle dell'ossido di ferro (IONPs), con una dimensione estremamente piccolo nucleo, che forniscono il contrasto positivo10. A causa di questo nucleo estremamente piccolo (~ 2 nm), la maggior parte del Fe3 + gli ioni sono sulla superficie, con 5 elettroni spaiati. Questo aumenta il tempo di rilassamento longitudinale (r1) valori e rese molto più basso trasversale/longitudinale (r2/r1) rapporti rispetto ai tradizionali IONPs, producendo il positivo desiderato 11il contrasto.
Per combinare IONPs con un emettitore di positroni per animale domestico, ci sono due questioni chiave per prendere in considerazione: elezione del radioisotopo e nanoparticelle radiolabeling. Per quanto riguarda il primo problema, 68Ga è una scelta allettante. Ha un'emivita relativamente breve (67,8 min). La sua emivita è adatto per l'etichettatura del peptide poiché corrisponde a tempi di biodistribuzione del peptide comuni. Inoltre, 68Ga è prodotto in un generatore, consentendo la sintesi in moduli di panca ed evitando la necessità di un ciclotrone è vicino a12,13,14. Al fine di medicinali nanoparticella, superficie-etichettatura incorporazione del radioisotopo è la strategia prevalente. Questo può essere fatto utilizzando un legante che chelati 68Ga o approfittando dell'affinità di radiometal verso la superficie della nanoparticella. Maggior parte degli esempi nella letteratura riguardo IONPs utilizzare un chelante. Ci sono esempi dell'uso di ligandi eterociclici come 1,4,7,10-tetraazaciclododecano-1,4,7,10-tetraacetico acido (DOTA)15, 1,4,7-triazacyclononane-1,4,7-bioconjugate acido (NOTA)16,17e 1,4,7- triazacyclononane, 1-glutarico acido-4,7-acetico (NODAGA)18e l'uso di acido 2,3-dicarboxypropane-1,1-diphosphonic (DPD), un ligando di tetradentato 19. Madru et al. 20 si sono sviluppati un chelante-free strategia nel 2014 per etichetta IONPs utilizzando un metodo privo di chelante utilizzato da un altro gruppo posteriorly21.
Tuttavia, svantaggi principali di questo approccio includono un alto rischio di in vivo Transmetallazione, basso radiolabeling rendimenti e lunghe protocolli inadatti per gli isotopi di breve durata22,23,24. Per questo motivo, Wong et al. 25 ha sviluppato il primo esempio di nanoparticelle core-drogati, riuscendo a incorporare 64Cu nel nucleo di IONPs in una sintesi di 5-min utilizzando la tecnologia a microonde.
Qui, descriviamo una procedura rapida ed efficiente per incorporare il radionuclide nel nucleo della nanoparticella, eludendo molti degli svantaggi presentati dai metodi tradizionali. A tal fine, proponiamo l'uso di una sintesi a microonde-driven (MWS), che riduce notevolmente i tempi di reazione, aumenta i rendimenti e migliora la riproducibilità, parametri criticamente importanti nella sintesi IONP. Prestazioni raffinate di MWS sono dovuto riscaldamento dielettrico: campione rapido riscaldamento come dipoli molecolari tenta di allineare con il campo elettrico alternato, essendo polare solventi e reagenti più efficienti per questo tipo di sintesi. Inoltre, l'uso di acido citrico come un tensioattivo, insieme con tecnologia a microonde, si traduce in nanoparticelle estremamente piccole, producendo una doppia T1-ponderata segnale di26 MRI / dell'animale domestico, qui indicato come ossido di ferro 68Ga Core-drogati nanoparticelle (68Ga-C-IONP).
Il protocollo combina l'uso di tecnologia di microonda, 68GaCl3 come emettitore di positroni, cloruro ferroso, citrato di sodio e idrato di idrazina, con conseguente doppia T1-weighted MRI/materiale nanoparticolato in appena 20 min. Inoltre, produce risultati costanti sopra una gamma di 68attività Ga (37 MBq, 111 MBq, 370 MBq e 1110 MBq) con nessun effetto significativo sulle proprietà fisico-chimiche principali delle nanoparticelle. La riproducibilità del metodo utilizzando alto 68Ga attività si estende il campo delle possibili applicazioni, tra cui grandi modelli animali o studi umani. Inoltre, c'è una fase di purificazione singolo inclusa nel metodo. Nel processo, l'eventuale eccedenza del libero Gallio, idrato di idrazina, citrato di sodio e cloruro di ferro vengono rimossi mediante gel filtrazione. Eliminazione totale dell'isotopo gratis e la purezza del campione non garantire nessuna tossicità e migliorare la risoluzione dell'immagine. In passato, abbiamo già dimostrato l'utilità di questo approccio in imaging molecolare mirata27,28.
1. preparazione dei reagenti
2. sintesi di nanoparticelle di ossido di ferro rivestite con citrato
3. sintesi di nanoparticelle di 68Ga Core-drogati di ossido di ferro (68Ga-C-IONP)
4. analisi delle nanoparticelle di 68Ga Core-drogati di ossido di ferro (68Ga-C-IONP)
68 GA-C-IONP sono stati sintetizzati combinando FeCl3, 68GaCl3, acido citrico, acqua, e idrato di idrazina. Questa miscela è stata introdotta nel microonde per 10 min a 120 ° C e 240 W sotto pressione controllata. Una volta che il campione aveva raffreddato a temperatura ambiente, le nanoparticelle sono state purificate mediante gel filtrazione per eliminare specie non reagito (FeCl3, citrato, idrato di idrazina) e liberare 68<...
Nanoparticelle di ossido di ferro sono un agente di contrasto ben consolidata per T2-weighted MRI. Tuttavia, a causa di inconvenienti di questo tipo di contrasto per la diagnosi di alcune patologie, T1-ponderata o brillante contrasto è preferito molte volte. Le nanoparticelle qui presentate non solo superare queste limitazioni offrendo contrasto positivo in MRI, ma offrono anche un segnale in una tecnica di imaging funzionale, come la PET, via 68incorporazione di Ga nel loro nuc...
Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Questo studio è stato sostenuto da una sovvenzione del Ministero spagnolo per l'economia e la competitività (MEyC) (concessione numero: SAF2016-79593-P) e da Carlos III Health Research Institute (concessione numero: DTS16/00059). Il CNIC è supportata dal Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades) e la Fondazione Pro CNIC ed è un Severo Ochoa centro di eccellenza (premio MEIC SEV-2015-0505).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Iron (III) chloride hexahydrate | POCH | 2317294 | |
Citric acid, trisodium salt dihydrate 99% | Acros organics | 227130010 | |
Hydrazine hydrate | Aldrich | 225819 | |
Hydrochloric acid 37% | Fisher Scientific | 10000180 | |
Sodium dihydrogen phosphate monohydrate | Aldrich | S9638 | |
Disodium phosphate dibasic | Aldrich | S7907 | |
Sodium chloride | Aldrich | 746398 | |
Sodium Azide | Aldrich | S2002 | |
Sodium dihydrogen phosphate anhydrous | POCH | 799200119 | |
68Ga Chloride | ITG Isotope Technologies Garching GmbH, Germany | 68Ge/68Ga generator system | |
Microwave | Anton Paar | Monowave 300 | |
Centrifuge | Hettich | Universal 320 | |
Size Exclusion columns | GE Healthcare | PD-10 |
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