アコースティック液滴蒸発とバブルが強化された超音波媒介アブレーションのための狭いサイズ分布を有する位相シフトナノエマルジョンの合成

要約

位相シフトナノエマルジョン（PSNE）は局所的な加熱を強化し、腫瘍内の熱焼灼を向上させるために高強度集束超音波を用いて蒸発させることができる。本報告では、狭いサイズ分布を有する安定したPSNEの調製が記載されている。さらに、超音波媒介アブレーションで気化PSNEの影響は組織模倣ファントムに示されています。

要約

高強度集束超音波（HIFU）は、熱的に腫瘍を切除するために臨床的に使用されます。局部加熱を強化し、腫瘍内の熱焼灼を改善するために、脂質でコーティングされたパーフルオロカーボン液滴は、HIFUによって蒸発させることができるが開発されてきた。多くの腫瘍における血管系が原因で彼らの急速な成長に異常漏出であり、ナノ粒子は、開窓を貫通し、受動的に腫瘍内に蓄積することができます。このように、液滴の大きさを制御することは腫瘍内の良い蓄積をもたらすことができます。本報告では、狭いサイズ分布を有する位相シフトナノエマルジョン（PSNE）で安定した液滴の調製が記載されている。 PSNEは液体パーフルオロカーボンの存在下で脂質溶液を超音波処理することによって合成した。狭いサイズ分布は、100または200 nmの細孔径を持つフィルタを使うPSNE複数回押し出すことにより得られた。粒度分布は、動的光散乱法を用いて7日間にわたって測定した。 PolyacPSNEを含むrylamideのヒドロゲルは、in vitroの実験のために調製した。ヒドロゲルでPSNE滴は、超音波および結果として生じる泡強化局所的に加熱して気化された。気化PSNEはより急速加熱を可能にし、また熱アブレーションに必要な超音波強度を低減します。したがって、PSNEは、潜在的にHIFU媒介熱アブレーション治療の治療成績を向上させ、腫瘍内の熱アブレーションを高めることが期待される。

プロトコル

1。位相シフトナノエマルジョンの調製（PSNE）

1. 11 mgのDPPCおよびクロロホルム中1.68ミリグラムDSPE-PEG2000を溶解
2. ガラス丸底フラスコに乾燥脂質膜を形成するために有機溶剤を蒸発させる
3. 一晩脂質フィルムをDessicate
4. リン酸緩衝食塩水（PBS）の5.5ミリリットルと脂質膜を水和
5. 45℃の水浴中で熱ソリューションは、脂質膜は、定期的にボルテックスし、溶解するまで
6. 7ミリリットルバイアルに脂質溶液を移す
7. 20％の振幅で2分間脂質溶液を超音波処理
8. 2.5ミリリットルずつの2つのバイアルに溶液を分ける（残りの0.5ミリリットルを廃棄）
9. 各バイアルに2.5 mlのPBSを追加
10. 0℃の氷水浴中で各バイアルを置きます
11. 各バイアルに50μlのDDFPを追加
12. 時間に25％の振幅、パルスモード（10秒オン、50秒オフ）、60秒合計：次の設定を使用して氷水浴中で各バイアルを超音波処理
13. TR20mlのシンチレーションバイアルにansfer PSNEソリューション
14. 10ミリリットル最終容量で、その結果、各バイアルに5mlのPBSを追加
15. 製造業者によって提供さ押出次の方向を組み立てる
    1. 脱イオン水を用いて、各部分をすすぐ
    2. フィルタ支持基盤の中心にステンレス製のサポートディスクを置きます
    3. ステンレス鋼のサポートディスクの上にステンレスメッシュを配置
    4. ピンセットを使用して、ステンレス製のメッシュで押出機ドレンディスク膜（光沢のある面を上に）置く
    5. ピンセットを使用して、ドレインディスク膜上に押出機フィルター（光沢のある面を上に）置く
    6. 慎重にフィルター上に小さなOリングを配置し、支持基盤上thermobarrelと押出機の上部に置く
    7. 部分的に第1の各ウィングナットを締め、その後完全に交互に手でウィングナットを締め
    8. に押出機を接続窒素ガスライン
    9. トップサンプルポートに押出機、ピペット10ミリリットルの脱イオン水を準備するために、開口部をキャップ、ベントバルブを締め
    10. ゆっくり膜を通してサンプルを強制的に圧力を増加させ、出口チューブからサンプルを収集するために窒素ガスラインを開く
    11. 使用後は、逆の順序で分解し脱イオン水を用いて押出機の部品をすすぎ、メンブレンフィルターとメンブレンドレインディスクを破棄
16. 200nmのフィルターを通して10回押し出して、100nmの液滴の場合のみ、事前条件PSNE
17. フィルターは100nm〜200nmで押し出しPSNEの16倍狭い粒度分布を得るために

2。 PSNEを含むポリアクリルアミドハイドロゲルの調製

1. 5ミリリットルの脱イオン水に1.2グラムのBSA粉末を希釈することによって、24％BSA溶液を準備
2. 1ミリリットル脱ウォートで希釈し0.1グラムのAPS粉で10％APS溶液を準備R
3. 次の順序で、2.1ミリリットルのアクリルアミド溶液、1.2ミリリットルのトリス緩衝液、0.1mlの10％APS、4.5ミリリットル24パーセントBSA溶液、プラスチックチャンバー内で脱イオン水3.6ミリリットルを混ぜる
4. 40℃、1時間真空下に置く熱
5. PSNEの480μlを加え、徹底的に優しくプラスチックチャンバーを回して混ぜる。
6. 12μlのTEMEDを加え、2時間12℃の水浴で室を配置

3。代表的な結果

組織模倣ハイドロゲルファントムによる超音波実験のセットアップの模式図を図1に示します。このプロトコルは、少なくとも1週間は溶液中で安定であり、狭いサイズ分布を有する脂質でコーティングされたパーフルオロカーボン液滴を生じる。動的光散乱（90Plus粒度分布測定装置、ブルックヘブンインスツルメンツ、ホールトヴィル、ニューヨーク州）を用いて測定粒度分布は、押し出さPSNEが100と200を使用するために、図2に示されていますnmのフィルター。動的光散乱法を用いて測定時間をかけPSNE有効径は、PSNEは、少なくとも1週間は安定していることを実証し、表1に示します。ポリアクリルアミドハイドロゲルの気化前後PSNEのBモード画像を図3に示します。また、アルブミンとPSNEを含むポリアクリルアミドハイドロゲルにおけるHIFU媒介の15によって形成された病変秒加熱は、 図4に示されている。病変の非対称形状は、超音波経路における気泡雲の存在に起因して発生するprefocal加熱の結果です。これは、送信された音響の電力を低減することで最小限に抑えることができ、そのprefocal加熱や気泡からの散乱に起因する病変形成に注意することが重要である。

図1：組織-MIMと超音波実験のための実験装置の模式図ヒドロゲルをicking。

図2：サイズ100 nmまたは200 nmのフィルターを通して押し出さPSNEの分布は、動的光散乱法を用いて測定。縦軸の単位は、サンプルからトータル散乱光強度に対して一定の大きさの粒子からの散乱光の強度に基づいています。

（3）Bモード画像（）の前と（b）のポリアクリルアミドハイドロゲル中PSNE気化した後の図 。矢印はバブル雲がPSNE蒸発によって形成された震源域を示しています。

図4 polyacrの画像アルブミンとPSNE含むイルアミドハイドロゲルは、（a）、HIFUによる気化、超音波処理前と（b）の後、超音波誘導加熱の結果として病巣の形成を実証しています。超音波の中心周波数は3.3 MHzである。超音波信号は、直ちに0.77 Wで連続的な超音波の15秒、続いてPSNEを蒸発させるために最初の30サイクル、6.4 Wのパルスで構成されてい

押出後の日	200 nmフィルターで押し出し		100 nmフィルターで押し出し
	径を意味します。 （NM）	STD。 devの。 （NM）	径を意味します。 （NM）	STD。 devの。 （NM）
1	182.9	4.9	118.0	0.9
7	177.7	2.5	124.8	3.1

表1。100 nmと200 nmのフィルターを備えた押出後の1及び7日目の直径とPSNEの標準偏差を平均値。

ディスカッション

高強度集束超音波（HIFU）は熱的に腫瘍を切除するために臨床的に使用されます^。1が局部加熱を強化し、腫瘍内の熱焼灼を改善するために、脂質でコーティングされたパーフルオロカーボン液滴は、HIFUによって蒸発させることができるが開発されてきた。多くの腫瘍における血管系が原因で彼らの急速な成長に異常漏出であり、図^2は、このように、ナノ粒子は、腫瘍内に蓄?...

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
共通名	メーカー	猫。数	完全な名前/説明
DPPC	アヴァンティ脂質、アラバスター、アラバマ、米国	850355P	1,2 - ジパルミトイル-sn-グリセロ-3 - ホスホコリン
DSPE-PEG2000	アヴァンティ脂質、アラバスター、アラバマ、米国	880120P	1,2 - ジステアロイル-sn-グリセロ-3 - ホスホエタノールアミン-N-[メトキシ（ポリエチレングリコール）-2000]（アンモニウム塩）
DDFP	Fluoromed、ラウンドロック、テキサス州、アメリカ合衆国	CAS：138495-42-8	ドデカ（C 5 F 12）
PBS	Sigma-Aldrich社、セントルイス、ミズーリ州、米国	P2194	リン酸緩衝生理食塩水
クロロホルム	Sigma-Aldrich社、セント。ルイ、ミズーリ州、米国	372978	クロロホルム
アクリルアミド	Sigma-Aldrich社、セントルイス、ミズーリ州、米国	A9926	40パーセント19時01アクリルアミド/ビスアクリルアミド
トリス緩衝液	Sigma-Aldrich社、セントルイス、ミズーリ州、米国	T2694	1M、pHを8、トリズマ塩酸塩とトリズマベース
BSA	Sigma-Aldrich社、セントルイス、ミズーリ州、米国	A3059	ウシ血清アルブミン
APS	Sigma-Aldrich社、セントルイス、ミズーリ州、米国	A3678	過硫酸アンモニウム溶液
TEMED	Sigma-Aldrich社、セントルイス、ミズーリ州、米国	87689	N、N、N '、N'-テトラメチルエチレンジアミン
			機器
ソニケーター（3mmの先端）	ソニックス＆マテリアルズ、ニュータウン、コネチカット州、アメリカ合衆国	振動セル
水浴	サーモフィッシャーサイエンティフィック、ウォルサム、マサチューセッツ州、米国	Neslab EX-7
押出機	ノーザン脂質、バーナビー、BC、カナダ	ライペックス
押出機フィルター	ワットマン、ピスカタウェイ、NJ、USA	Nuclepore＃110605と＃110606
押出機ドレインディスク	Sterlitechコーポレーションケント、ワシントン州、アメリカ合衆国	＃PETEDD25100
プラスチック容器	米国プラスチック（株）、リマ、オハイオ州、米国	＃55288、1 3/16 "×3/16"×2 7/16 "