NIH R01 HL74082, 하트웰 재단과 집중 초음파 수술 재단 지원.

1. Microbubble 제작 <ol><li> 알부민 microbubbles을 (MBS) 준비하려면, 수성 단계 위의 가스의 담요 (octafluoropropane)와 플라스크에 정상 생리에 혈청 알부민의 1 % 용액을 넣으십시오. 간단히 확장 ½ &quot;티타늄 프로브가 장착된 초음파 분쇄기로 솔루션 (30 초) sonicate.이 제제는 0.5-1.2 X 10 9 MBS / ML의 농도 범위에서 제공하는 Optison (GE Heathcare)과 유사합니다. Multisizer 쿨터 카운터 메가바이트 직경을 의미 결정합니다. 본 연구에 사용된 알부민 평균 메가바이트 직경 1.93um되었습니다 ± 1.63um. </li><li> 지질 MBS를 조작하는 1 MG / ML polyethyleneglycol - 40 스테 아 레이트 (시그마 화학 (주), 세인트 루이스, MO) 2 MG / ML distearoyl의 phosphatidylcholine (아반티 폴라 Lipids, 엘라 베스터, AL)의 수성 분산액을 준비하고 같은 이전 sonciate decafluorobutane 가스 (1.1) 설명했다. Multisizer 쿨터 카운터 메가바이트 직경을 의미 결정합니다. 본 연구에서 사용되는 의미 지질 메가바이트 직경 2.01um 1.29um ±했다. </li></ol> 2. Nanoparticle 제조 <ol><li> 이러한 방법에서 적응했던 물 - 인 - 오일 - 물에 Davda (2002)와 샤펠 (2008)에 의해 설명 유제 용매 증발 기술. </li><li> deionized (DI) 물 1000 ML에 PVA의 20g를 용해하여 2 % 폴리 (비닐 알코올) PVA 솔루션을 준비합니다. 솔루션이 완전히 밤새 저어 접시에 디졸브 수 있습니다. 0.22μm 멸균 필터로 10 분, 필터 1,000 rpm으로 원심 분리기 솔루션은 잔여 소화 되 다만 PVA를 제거합니다. </li><li> 소 혈청 알부민 (BSA)로드 폴리 (락트 - 공동 glycolic의 산성) (PLAGA) nanoparticles (NPS)를 조작하려면, 유리 섬광 병에 6ml 메틸렌 클로라이드 (MC)에 uncapped 85:15 PLAGA의 180mg을 풀다. 2 분 동안 소용돌이 MC / PLAGA 솔루션입니다. </li><li> PBS의 1.5 ML에서 원하는 페이로드를 (BSA의 15mg) 디졸브. 간헐 vortexing으로 PLAGA / MC 솔루션으로 두 부분으로 PBS / BSA 솔루션을 추가합니다. 플레이스 오분에 대한 얼음 솔루션 120 초 45W에서 sonicate. </li><li> 중간 vortexing 두 부분에서 MC / PLAGA / 2퍼센트 PVA의 24ml에 페이 / PBS 솔루션을 추가합니다. </li><li> 오분에 대한 얼음에 솔루션을 배치하고 120에 대한 45W에서 sonicate. </li><li> MC와 NP 안정화의 증발을 허용하는 퓸 후드에 저어 접시에 12 시간 동안 NP의 감광 유제를 저어. </li><li> 4 20,000 RPM에서 25분에 대한 중지를 원심 ° C 두번 NPS를 분리하고 잔류 PVA를 제거합니다. 4 1000 RMP 10 분 DI 물 및 원심 분리기의 8ml의 펠렛을 Resuspend ° C가 NPS의 100nm 인구를 분리합니다. </li><li> 뜨는와 플래시는 -80에서 멈춰 격리 ° C. 48 시간을위한 냉동 샘플을 Lyophilize. -80에서 dessicator에 동결 건조된 입자를 저장 ° C를 사용하는 시간까지. </li></ol> 3. 복합 배달 차량 제작 (프로토콜 VisEn 화학 노트에서 적응) <ol><li> 카르복시 표면 기능 VivoTag680의 전환 <ol><li> 1.0 M HEPES, pH를 7 25 μL DMSO에 Succinic 무수물 (2.5 MG 25 ìmol) 50 μL와 VivoTag680 한 병을 결합합니다. 철저하게 혼합이 솔루션, 1.0 M NaOH 50 μL를 추가, 솔루션은 빛으로부터 보호 상온에서 2 시간 동안 반응 수 있습니다. 0.1 M MES 버퍼, pH를 6.0로 eluting 바이오 래드 BioGel을 (P100, 매체)를 사용하여 입자를 정화. 녹색 밴드를 수집합니다. </li></ol></li><li> 카르복시 - 수정 VivoTag680의 활성화 <ol><li> 1 MG 1 - 에​​틸 -3 - (3 - 디메틸 아미노) carbodiimide (EDC)와 N - hydroxysulfosuccinimide (Sulfo - NHS)의 2.2 MG로, 0.1 M MES 버퍼, pH를 6 얻은 카르복시 - 수정 VivoTag680을 결합합니다. 상온에서 2 H에 대한 반응하도록 허용합니다. </li><li> 0.1 M MES 버퍼, pH를 6.0 eluting 바이오 래드 BioGel을 (P100, 매체)를 사용하여 겔 여과하여 여분의 활성화 에이전트 (EDC)의 활성 입자를 정화하고 녹색 밴드를 수집합니다. 즉시 아민 함유 분자 (예 : BSA - 로드된 Nanoparticle)로 활성 입자를 결합한. 상온에서 2 시간 반응에 대한 해결책을 허용합니다. 아민 복합 NPS는 4 ° C에서 60 분 위해 20,000 rpm으로 원심 분리 centrifuging 후에 뜨는을 붓는 및 0.1 MES 버퍼에 resuspending에 의해 초과하는 EDC에서 정화했다. </li></ol></li><li> 약물 전달 연구 VivoTag680 태그 NPS를 조작하려면 여기를 중지합니다. </li><li> 알부민 Microbubbles에 카르복시 - 수정 PLGA - BSA - VivoTag680 Nanoparticles (NP680)의 활용 <ol><li> 1 MG 1 - 에​​틸 -3 - (3 디메틸) carbodiimide (EDC)와 N - 히드록시 sulfosuccinimide (Sulfo - NHS)의 2.2 MG와 0.1 M MES 버퍼, pH를 6 얻은 NP680을 결합합니다. 솔루션은 실온에서 1 시간 반응하도록 허용합니다. </li><li> 4 60 분 위해 20,000 rpm으로 centrifuging ° C를 원심 분리 후에 뜨는을 붓는하여 초과 EDC의 활성화 nanoparticles 정화. Resuspend은 0.1 MES 버퍼에서 nanoparticles. </li><li> 알부민 MBS에게 솔루션에서 초과 BSA를 제거하는 degassed PBS로 세 번 씻으십시오. </li><li> 즉시 아민 함유 분자 (예 : 알부민 Microbubbles)로 활성 입자를 결합한. NP680 솔루션은 실온에서 2 시간 동안 반응하도록 허용합니다. degassed PBS로 세 번 세척하여 언바운드 NP680s에서 NP680 복합 microbubbles (MNCA)를 정화. </li><li> 쿨터 카운터를 사용하여 MNCAs의 농도를 결정합니다. </li></ol></li></ol> 4. 종양 모델 모든 동물 실험은 버지니아 애니멀 케어 및 사용위원회의 대학의 승인을 동물의 프로토콜을 준수했다. <ol><li> C6 Giloma 랫 종양 세포 라인은 UVA의 박사 제이슨 시핸 (샬롯스빌, VA)에 의해 제공되었다. <ol><li> 셀 라인은 세포가 mycoplasma 자유가 있다고 보장하기 위해 테스트되었습니다. </li></ol></li><li> 16% 말 혈청, 3% 태아 소 혈청 (FBS) 및 37 1퍼센트 펜 - Strep (Gibco, 미국) ° C와 5% CO 2.와 함께 F - 12K 보충 영양소 혼합의 세포 라인을 유지 </li><li> 왼쪽 hindlimb에 subcutaneously PBS 300 μl에 정지 3 X 10 6 C6 Giloma 종양 세포와 함께 C57BLJ6/Rag1 생쥐 (잭슨)을 예방. 8~10밀리미터 최대 직경에 도달하는 12 일 동안 종양 성장을 허용합니다. </li></ol> 5. VIVO의 초음파 응용 프로그램에서 <ol><li> 치료 전에 마취제 하이드로 클로라이드 (60 MG / kg 체중)와 xylazine (0.1 밀리그램 / kg 체중)의 intraperitoneal (IP) 조합 주사로 쥐 마취. </li><li> 유지 보수 케타민을 염산염의 마취 (20​​ MG / kg 체중)와 xylazine (0.3 밀리그램 / kg 체중)을 준비합니다. 필요에 따라 관리할 수 있습니다. </li><li> MB, MB / NP 또는 MNCA 솔루션의 정맥 주사 (IV) 관리를위한 각 동물의 꼬리 정맥을 Cannulate. </li><li> 종양 관류 측정 <ol><li> IV는 지속 주입 펌프 (; 하버드 장치, 홀리스튼, MA 하버드 장치 PHD 2000)과 지질 메가바이트 솔루션 (1x10 8 MBS / 0.9 %의 염분의 0.3 ML에서 g 체중) 15μl/min의 속도를 달이다. </li><li> 8 13 MHz의 선형 15L8 프로브가 장착된 Acuson 세쿠아 512 초음파 시스템 (지멘스 의료 솔루션, 마운틴 뷰, CA)를 대비 향상된 종양의 재관류를 정할이 연구에 사용되었다. 수용성 초음파 젤 (; 파커 연구소, 주식 회사, 페어 필드, NJ 파커 연구소 Aquasonic 100)와 종양에 부부가 15L8 프로브. 최고의 이미징 비행기를 얻기 위해 B - 모드에서 종양을 검사합니다. </li><li> 대비 펄스 시퀀스 (CPS) 모드에서 지속적인 사전 microbubbles 신호 강도에게 15 초 캡처 비디오 20 다음, 13Hz의 프레임 속도에서 높은 진폭 &quot;버스트&quot;펄스를 취득. 네 이미지 비행기에서 측정을 반복합니다. </li><li> 알부민 MBS를 달이다 및 지질 MBS의 순환에서 명확하도록 치료 저주파 치료를 시작하기 10 분 기다리십시오. </li></ol></li><li> 치료 초음파 치료 <ol><li> 측면의 종양 위의 피부, 종양 관류 측정 (5.3) 커플 0.75 &#39;&#39; 직경 1 MHz의 산만 변환기 (Panametrics, 월섬, MA A314S) 다음과 같은 열 분. IV는 알부민 MB (0.9 %의 염분의 0.3 ML 1 X10 5 MBS / G 본체 무게), MB / NP (0.9 %의 0.3 ML 1 X10 5 MBS / g 및 0.2 UG의 NPS / g의 체중 호수) 또는 달이다 MNCA 용액 (0.9 %의 염분의 0.3 ML 1 X10 5 MNCAs / g 체중). </li><li> 약물 전달 치료 <ol><li> NPS, MBS 및 NPS의 공동 주사 또는 MNCAs (5.4.1)의 지속적인 주입 중에 &quot;1 버스트&quot;펄스 시퀀스 (5.4.2.2)로 육십분에 대한 Insonate. </li><li> &quot;1 버스트&quot;pulsing 순서는 100 연속 1 MHz의 sinusoids (듀티 사이클 = 0.00002) 파형 발생기에서 투 - 피크 진폭 1V 피크의 각 (; 텍트로닉스 (주), 기아, 또는 아프가 니스탄 - 310)로 구성되어 있습니다. 전력 증폭기와 55dB RF (; 전자 항법 산업, 리차드슨, TX ENI 3100LA)의 파형 신호를 증폭. </li></ol></li><li> 절제 치료 <ol><li> pulsing 순서 - &quot;5 - 버스트 - 중간&quot;또는 &quot;확장 5 버스트&quot;를 그러나 insonate, 5.4.2.1와 동일 </li><li> &quot;5 - 버스트 - 중간&quot;pulsing 순서 5000 1 MHz의 sinusoids (듀티 사이클 = 0.005) 1V 피크 투 피크 진폭의 각 구성됩니다. &quot;5 - 버스트 - Exteneded&quot;pulsing 시퀀스는 만 1 MHz의 sinusoids (듀티 사이클 = 0.01) 1V 피크 투 피크 진폭의 각 구성됩니다. </li><li> 종양에 2cm 바늘 열전쌍 프로브 (오메가 T - 타입 HYP1-30-1/2-TG-60-SMPW-M)을 삽입하여 실험 모니터 종양 온도의​​ 시간 과정. 기록 온도 측정 매 5 분. </li></ol></li></ol></li><li> 로 치료 치료 다음과 같은 5.3 십 분 동안 설명하는 종양 관류 측정을 반복합니다. </li></ol> 6. 종양 관류의 부량 <ol><li> 세쿠아에서 CPS 프로그램을 사용하여 ACQ 모드를 입력합니다. 일을 선택전체 종양 볼륨을 포함한 흥미 E 지역. 재관류 복구 곡선은 양식의 생성되며 Y = A (1 - E - βt) + C (Sadlowski 2002, Chromas 2001; 예치 2004) CPS 데이터에 맞게됩니다. β, 적혈구 세포 속도, 사전 처리 및 사후 처리의 상대적인 측정을 평가해보십시오. </li><li> 오프라인 분석을 위해 수출 CPS 파일입니다. AVI 파일에 데이터를 변환합니다. AVI 파일 프레임으로 프레임 이미지 시퀀스로 브레이크. 시간을 생성, 컴팩 비주얼 Fortan, 기타 유사한 소프트웨어 패키지를 사용하면 다음과 같은 파괴적인 펄스 8초로 파괴 펄스의 모든 프레임의 이미지를 평균. </li><li> ImageJ 소프트웨어를 사용, perfused 종양 영역을 확인하려면 8 물린 시간 CPS 이미지를 평균하는 247의 임계값을 적용하고 종양 볼륨 내의 퍼센트 향상된 픽셀 계량. 시간과 해당 B - 모드의 이미지를 중첩 정확하게 종양 영역을 정의하는 thresholded 이미지를 평균. </li><li> 평균 퍼센트는 특정 종양에 대한 특정 시점에 최종 perfused 영역을 얻는 네 가지 CPS 클립의 최소 영역을 perfused. </li><li> 퍼센트 perfused 면적 (6.4)와 상대 종양 혈액의 흐름을 결정하는 β (0.1)의 제품을 가져가라. </li></ol> 7. 종양의 Nanoparticle의 Biodistribution <ol><li> 전에 낮은 alfasprot 다이어트 (할렌, 인디애나 폴리스)에 찬란 표시 NPS 플레이스 마우스와 함께 치료를 12 일 정상 마우스 차우 이미징에 의한 autofluorescence를 줄일 수 있습니다. </li><li> 모든 머리카락을 제거하는 이미지 사이트 (간이 측면을) 쉐이브. </li><li> 같은 나이르 같은 화학 제모 에이전트와 잔류 머리를 제거합니다. <ol><li> 모든 잔여 화학 머리 제거의 헹굼이나 화학 물질에 의한 화상이 발생할 수 있습니다. </li></ol></li><li> 로 5.4.2에 설명된 치료 후 치료 및 0, 1, 4, 24 시간 전에 FMT 시스템 (VisEn 의료)에 이미지 마우스. </li><li> 이전 마취제 염산염 (60 MG / kg 체중)와 xylazine (0.1 밀리그램 / kg 체중)의 IP 조합 주사로 마취 이미징 마우스합니다. 이미징 카트리지 플레이스 마우스. 하얀 빛 형광 모드로 반사율 이미지를 수집. VT680 채널 형광 단층 영상을 수행. </li><li> 정규 출생 방정식을 이용하여 영상 데이터의 3D reconstructions를 생성하는 FMT 소프트웨어를 직원으로 고용하고 있어야합니다. 재건 후, 모든 3 이미징 비행기 (X, Y, Z)에 대한 관심의 영역 (ROI의)을 그림으로써 관심의 볼륨 (목소리야)을 선택합니다. 찬란 태그 BSA NPS로 인해 의미 형광 가치와 총 목소리야 볼륨과 fluorochrome 농도는, 목소리야는 피트와 간장을 포함 생성됩니다. </li></ol> 8. 종양 성장 속도 <ol><li> 디지털 구경을 사용하여 매일 측정하여 종양 볼륨을 평가합니다. 타원체 근사를 사용하여 종양 볼륨을 계산, V = 육분의 일 π ABC. A, B 및 C 세 직교 비행기에서 측정한 종양의 최대 직경이 어디. </li></ol> 9. 종양 처리 및 분석 <ol><li> 치료 안락사 동물 다음과 같은 일곱 일. 2 % 10ml로 좌심실과 ...에게서 피를 뽑다 피를 Cannulate은 10ml 트리스 CaCl 2의 버퍼 (0.68 ㎜), 100 mmHg에서 10 분 동안 각각 다음 트리스 CaCl 2의 버퍼 (0.68 ㎜) 재관류를 Heparinized. </li><li> 100 mmHg에서 십분 위해 PBS에 4 % paraformaldehyde (4 ° C)의 주입과 재관류 - 수정 조직. 예제 60 분 수정하실 수 있습니다. </li><li> 엑사이스 표본은 파라핀에 포함하고, 5 미크론의 섹션으로 했네요. </li><li> 초음파 노출의 결과로 발생했을 수 있습니다 histological 변경 사항을 평가하는 표준 hematoxylin - eosin의 얼룩을 수행합니다. </li><li> apoptotic 세포를 감지하려면 터미널 deoxynucleotidyl transferase 중재의 deoxyuridine의 삼인산 닉 최종 라벨 (TUNEL) 분석을 (ApoptTag 키트, Intergen (주), 노르, GA, 미국)을 사용합니다. </li></ol> 10. 대표 결과 1. Nanoparticle 제조 (2.0) <ol><li> 이 프로토콜이 제대로 preformed 경우 NPS는 전자 축소 복사 (SEM)을 검색하여 결정 모양 구형되며, 광 산란 기법에 의해 결정으로, 100nm 주위 가우스 분포 있습니다. 대표 결과는 그림 1에 표시됩니다. </li></ol> 2. 타겟 약물 전달 (5.4.1) <ol><li> 저희 연구실 (송 2002, 샤펠 2008) 및 그림 2, 종양 조직 intravascular의 nanoparticles의 향상된 전송에 초음파 microbubble 파괴 결과에서 제시되지 않은 결과에 수행한 연구를 기반으로 출판. 우리는 또한 강한 nanoparticle 전달 우리의 MNCA 전달 기술의 결과가 즉시 치료를 수행하는 것으로 나타났습니다. </li></ol> 3. 종양 절제 (5.4.3) <ol><li> 우리는 비교적 낮은 듀티 사이클에서 그 연장 초음파 microbubble 파괴 (0.005-0.01)의 기계적 박리 결과를 보이고있다종양 성장의 종양 microvasculature과 회귀. 이 프로토콜이 제대로 수행되면 하나의 변화 (I) 종양 성장 (그림 3)의 속도를 예상해야한다 (2) 종양 hemodynamics (그림 4), (3) 괴사성 지역 및 (IV) apoptosis. </li></ol><img src="/files/ftp_upload/2145/2145fig1.jpg" alt="그림 1" /> PLAGA 그림 1. 특성화는 BSA 베어링 nanoparticles. 적절하게 가공 nanoparticles의 (A) SEM 이미지. 부적절하게 조작된 nanoparticles의 (B) SEM 이미지. <img src="/files/ftp_upload/2145/2145fig2.jpg" alt="그림 2" /> 그림 2. (A) 형광 - 중재 초음파 (위) 치료의 tomography (FMT) 이미지와 피하가 nanoparticles (NPS)가 680 형광 신호를 베어링되는 MNCAs, 즉시 다음과 같은 치료를 gliomas (아래) 치료 컨트롤에 겹쳐 아르는 평면 회색조 여기 밝은 이미지. <img src="/files/ftp_upload/2145/2145fig3.jpg" alt="그림 3" /> 그림 3. 5 버스트 확장 pulsing 프로토콜 microbubble insonation 다음과 같은 종양 성장에 대표 접어 변경합니다. <img src="/files/ftp_upload/2145/2145fig4.jpg" alt="그림 4" /> 그림 4. B - 모드 (A, C) 및 대비 향상된 초음파 (B, D) 마우스에 피하 C6 glioma 종양의 이미지. 초기 전처리 이미지에 (A) 대부분 hypoechoic 종양의 경계가 파란색으로 추적하고 있습니다. 대비 요원의 정맥 주사 후 시간 평균 향상은 (B) 전처리에 표시됩니다. Posttreatment가 대비 주입 전에 종양이 다시 (D) 대부분 hypoechoic입니다. 대비 주입 후 종양에 훨씬 적은 향상이 있습니다.

<ol>
	<li>Chappell, J., Song, J., Burke, C., Klibanov, A., Price, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeted+delivery+of+nanoparticles+bearing+fibroblast+growth+factor-2+by+ultrasonic+microbubble+destruction+for+therapeutic+arteriogenesis.">Targeted delivery of nanoparticles bearing fibroblast growth factor-2 by ultrasonic microbubble destruction for therapeutic arteriogenesis.</a> Small. 10, 1769-1777 (2008).</li><li>Chomas, J. E., Pollard, R., Wisner, E., Ferrara, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subharmonic+Phase-Inversion+for+Tumor+Perfusion+Estimation.">Subharmonic Phase-Inversion for Tumor Perfusion Estimation.</a> IEEE. 2, 1713-1716 (2001).</li><li>Davda, J., Labhasetwar, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+nanoparticle+uptake+by+endothelial+cells.">Characterization of nanoparticle uptake by endothelial cells.</a> Int J Pharm. 233, 51-51 (2002).</li><li>Hynynen, K., McDannolod, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+MR+imaging-guided+focal+opening+of+the+blood-brain+barrier+in+rabbits.">Noninvasive MR imaging-guided focal opening of the blood-brain barrier in rabbits.</a> Radiology. 220, 640-646 (2001).</li><li>McDannold, N., Vykhodtseva, N., Hynynen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbubble+contrast+agent+with+focused+ultrasound+to+create+brain+lesions+at+low+power+levesl:+MR+imaging+and+histological+study+in+rabbits.">Microbubble contrast agent with focused ultrasound to create brain lesions at low power levesl: MR imaging and histological study in rabbits.</a> Radiology. 241, 95-106 .</li><li>McDannold, N., Vykhodtseva, N., Hynynen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeted+disruption+of+the+blood-brain+barrier+with+focused+ultrasound:+Association+with+cavitation+activity.">Targeted disruption of the blood-brain barrier with focused ultrasound: Association with cavitation activity.</a> Phys Med Biol. 51, 793-807 .</li><li>McDannold, N., Clement, G. T., Black, P., Jolesz, F., Hynynen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+magnetic+resonance+imaging-+guided+focused+ultrasound+surgery+of+brain+tumors:+initial+findings+in+3+patients.">Transcranial magnetic resonance imaging- guided focused ultrasound surgery of brain tumors: initial findings in 3 patients.</a> Neurosurgery. 66, 323-332 (2009).</li><li>Meairs, S., Alonso, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasound+microbubblesand+the+blood+brain+barrier.">Ultrasound microbubblesand the blood brain barrier.</a> Progr Biophys Mol Biol. 93, 354-362 (2007).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Optison, products insert. , (2009).</li><li>Sadlowskie, A., Chromas, J., Pollard, R., Bloch, S., Griffey, S., Wisner, W., Ferrara, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mean+Flow+Rate+and+Intergrated+Perfusion+Estimates+Obtained+with+Contrast-Assisted+Ultrasound.">Mean Flow Rate and Intergrated Perfusion Estimates Obtained with Contrast-Assisted Ultrasound.</a> IEEE Ultrasonics Symposium. , 1977-1980 (2002).</li><li>Song, J., Chappell, J. C., Qi, M., VanGieson, E. J., Kaul, S., Price, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+injection+site,+microvascular+pressure+and+ultrasound+variables+on+microbubble-mediated+delivery+of+microspheres+to+muscle.">Influence of injection site, microvascular pressure and ultrasound variables on microbubble-mediated delivery of microspheres to muscle.</a> J Am Coll. Cardiol. 39, 726-731 (2002).</li><li>Sheikov, N., McDannold, N., Vykhodtseva, N., Jolesz, F., Hynynen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+mechanisms+of+blood-brain+barrier+opeing+induced+by+ultrasound+in+the+presences+of+microbubbles.">Cellular mechanisms of blood-brain barrier opeing induced by ultrasound in the presences of microbubbles.</a> Ultrasound Med. Biol. 30, 979-989 (2004).</li><li>Tanter, J., Fink, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Focusing+and+steering+through+absorbing+and+aberrating+layers:+Application+to+ultrasonic+propagation+through+the+skull.">Focusing and steering through absorbing and aberrating layers: Application to ultrasonic propagation through the skull.</a> J Acoust Soc Am. 103, 2403-2410 (1998).</li><li>Yeh, C. K., Kruse, D. E., Lim, M. C., Redline, D. E., Ferrara, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+New+High+Frequency+Destruction/Reperfusion+System.">A New High Frequency Destruction/Reperfusion System.</a> IEEE. 1, 433-436 (2003).</li></ol>

관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.

중요 단계 마우스 꼬리 정맥의 Cannulation : 마우스 꼬리 정맥에 정맥 주사는 도전적인 절차하실 수 있습니다. 그러나, 꼬리 정맥 카테터는 크게 성공적인 주사의 가능성을 향상시킬 수 있습니다. 그것은 허브에서 휴식까지 카테터를하기 위해서 반복적으로 앞뒤로 25 게이지 바늘을 구부. PE 20 튜브의 끝 부분에 뭉툭한 끝부분을 삽입하고 실리콘 접착제로 연결...

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xml:lang="en" lang="en">	
		
		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>ApoptTag kit</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Intergen Co.</td>
<td>S7110</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>un-capped 85:15 poly(lactic-co-glycolic acid) (PLAGA)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Lakeshore Biomaterials</td>
<td>Custom</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Vivo Tag 680</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>VisEn Medical</td>
<td>10120</td>
<td>Used to Tag BSA</td>
</tr>
<tr>
<td>Poly(vinyl alcohol)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sigma-Aldrich</td>
<td>363136</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>MicroTip Sonicator</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Misonix</td>
<td>S-4000</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Sequoia</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Simons Medical</td>
<td>P.O.A</td>
<td>Equipped with CPS </td>
</tr>
<tr>
<td>FreeZone 2.5</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Labconco</td>
<td>7670020</td>
<td>Equipped with Nitrogen Trap</td>
</tr>
<tr>
<td>Methylene chloride (CH2Cl2)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Fisher Scientific</td>
<td>D37-500</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>FMT 250</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>VisEn Medical</td>
<td>P.O.A</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>F-12K Nutrient Mixture</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Gibco</td>
<td>21127-022</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>polyethyleneglycol-40 stearate </td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sigma Chemical </td>
<td>9004-99-3</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>distearoyl phosphatidylcholine</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Avanti Polar Lipids</td>
<td>770365</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Multisizer Coulter Counter</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Beckman Coulter </td>
<td>P.O.A</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Waveform Generator </td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Tektronix, Inc.</td>
<td>AFG-310</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>water-based ultrasound gel </td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Parker Laboratories</td>
<td>Aquasonic 100</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Infusion pump </td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Harvard Apparatus</td>
<td>Harvard Apparatus PHD 2000</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimide (EDC) </td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Pierce Biotechnology</td>
<td>25952-53-8</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>N-hydroxysulfosuccinimide (Sulfo-NHS)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Pierce Biotechnology</td>
<td>106627-54-7</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Succinic anhydride</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sigma Aldrich</td>
<td>603902</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Power Amplifier </td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Electronic Navigation Industries</td>
<td>ENI 3100LA</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Needle Thermocouple Probe </td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Omega</td>
<td>HYP1-30-1/2-T-G-60-SMPW-M</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>BioGel (P100, medium)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Bio-Rad</td>
<td>150-4170</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>.75&#x2019;&#x2019; diameter 1 MHz unfocused transducer</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Panametrics</td>
<td>A314S </td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

contrast ultrasound targeted treatment of gliomas in mice via drug-bearing nanoparticle delivery and microvascular ablation

우리는 permeabilization 및 / 또는 microvasculature의 절제가 초음파 pulsing 매개 변수를 변화에 의해 제어하는​​ 최소한 - 침입 대비 에이전트 microbubble 기반 치료 방법을 개발하고 있습니다. 특히, 우리는 이러한 접근법은 약물 전달 및 microvascular 절제를 통해 악성 뇌 종양을 치료하는 데 사용될 수 있는지 여부를 테스트하고 있습니다. 예비 연구 대상으로 약물 베어링 nanoparticle 배달 100nm 폴리 (lactide - 공동 glycolide) (PLAGA) 알부민 껍질 microbubbles을 준수 아르 nanoparticles로 구성된 &quot;합성&quot;배달 에이전트의 초음파 인한 파괴가 용이 될 수 있는지 여부를 결정하기 위해 수행되었습니다 . 우리는 microbubble - nanoparticle 합성 대리인 (MNCAs) 이러한 대리인을 나타냅니다. 초음파로 피하 C6 gliomas를 타겟으로하는 때, 우리는 microbubbles nanoparticles와 비 치료 종양에 비해 8.5 배 증가 공동 관리로 치료 종양여 MNCA 취급 종양에 nanoparticle 배달에 즉각 4.6 배 증가 관찰했다. 또한, 많은 암 애플 리케이션에서, 우리는 그것이 종양 hypoxia와 apoptosis으로 이어질 것입니다 종양 엑기스의 절제와 함께 타겟 약물 전달을 수행하는 것이 바람직하다 수 있습니다 믿습니다. 이를 위해, 우리는이 접근법은 종양 관류 감소, apoptosis, 상당한 성장 억제와 괴사를 elicits 것을​​ 보여주는 비 theramal 캐비테이션 유발 microvascular 박리의 효능을 테스트했습니다. 함께 촬영, 이러한 결과는 우리 초음파 타겟 접근 방식이 microvascular 절제 및 /를 통해 종양 괴사를 만들거나 동시에 gliomas에서 마약 페이로드를 강화하여 치료 효율을 높일 수있는 가능성이 있음을 나타냅니다.

Watch this Scientific Journal Video about Contrast Ultrasound Targeted Treatment of Gliomas in Mice via Drug-Bearing Nanoparticle Delivery and Microvascular Ablation at JoVE.com

Contrast Ultrasound Targeted Treatment of Gliomas in Mice via Drug-Bearing Nanoparticle Delivery and Microvascular Ablation

microbubbles의 Insonation는 유망 감소 시간 평균 음향 파워에서 종양 절제의 전략뿐만 아니라 치료제의 타겟으로 전달됩니다. 현재 연구의 목적은 피하 C6 gliomas가 아닌 열 microvascular 박리 및 페이로드 전송을 극대화하기 위해 낮은 듀티 사이클 초음파 pulsing 전략과 nanocarriers을 개발하는 것입니다.

명암 초음파 마약 베어링 Nanoparticle 배달 및 Microvascular 절제를 통해 마우스에서 Gliomas의 치료 타겟

We are developing minimally-invasive contrast agent microbubble based therapeutic approaches in which the permeabilization and/or ablation of the ...

contrast-ultrasound-targeted-treatment-gliomas-mice-via-drug-bearing

Research

JoVE Journal

Bioengineering

15.8K 조회수.  University of Virginia. microbubbles의 Insonation는 유망 감소 시간 평균 음향 파워에서 종양 절제의 전략뿐만 아니라 치료제의 타겟으로 전달됩니다. 현재 연구의 목적은 피하 C6 gliomas가 아닌 열 microvascular 박리 및 페이로드 전송을 극대화하기 위해 낮은 듀티 사이클 초음파 pulsing 전략과 nanocarriers을 개발하는 것입니다.

비디오: Contrast Ultrasound Targeted Treatment of Gliomas in Mice via Drug-Bearing Nanoparticle Delivery and Microvascular Ablation

Introduction to the Ultrasound Targeted Microbubble Destruction Technique

In UTMD, bioactive molecules, such as negatively charged plasmid DNA vectors encoding a gene of interest, are added to the cationic shells of lipid microbubble contrast agents7-9. In mice these vector-carrying microbubbles can be administered intravenously or directly to the left ventricle of the heart. In larger animals they can also be infused through an intracoronary catheter. The subsequent delivery from the circulation to a target organ occurs by acoustic cavitation at a resonant frequency of the microbubbles. It seems likely that the mechanical energy generated by the microbubble destruction results in transient pore formation in or between the endothelial cells of the microvasculature of the targeted region10. As a result of this sonoporation effect, the transfection efficiency into and across the endothelial cells is enhanced, and transgene-encoding vectors are deposited into the surrounding tissue. Plasmid DNA remaining in the circulation is rapidly degraded by nucleases in the blood, which further reduces the likelihood of delivery to non-sonicated tissues and leads to highly specific target-organ transfection.

Ultrasound Targeted Microbubble Destruction (UTMD) can be used to direct site-specific delivery of bioactive molecules, including therapeutic genes, to target organs accessible to ultrasound, such as the heart and liver1-6.

초음파 타겟 Microbubble 파괴 기술 소개

In UTMD, bioactive molecules, such as negatively charged plasmid DNA vectors encoding a gene of interest, are added to the cationic shells of lipid ...

연구

생체공학

Cellular Lipid Extraction for Targeted Stable Isotope Dilution Liquid Chromatography-Mass Spectrometry Analysis

The metabolism of fatty acids, such as arachidonic acid (AA) and linoleic acid (LA), results in the formation of oxidized bioactive lipids, including numerous stereoisomers1,2. These metabolites can be formed from free or esterified fatty acids. Many of these oxidized metabolites have biological activity and have been implicated in various diseases including cardiovascular and neurodegenerative diseases, asthma, and cancer3-7. Oxidized bioactive lipids can be formed enzymatically or by reactive oxygen species (ROS). Enzymes that metabolize fatty acids include cyclooxygenase (COX), lipoxygenase (LO), and cytochromes P450 (CYPs)1,8. Enzymatic metabolism results in enantioselective formation whereas ROS oxidation results in the racemic formation of products.
While this protocol focuses primarily on the analysis of AA- and some LA-derived bioactive metabolites; it could be easily applied to metabolites of other fatty acids. Bioactive lipids are extracted from cell lysate or media using liquid-liquid (l-l) extraction. At the beginning of the l-l extraction process, stable isotope internal standards are added to account for errors during sample preparation. Stable isotope dilution (SID) also accounts for any differences, such as ion suppression, that metabolites may experience during the mass spectrometry (MS) analysis9. After the extraction, derivatization with an electron capture (EC) reagent, pentafluorylbenzyl bromide (PFB) is employed to increase detection sensitivity10,11. Multiple reaction monitoring (MRM) is used to increase the selectivity of the MS analysis. Before MS analysis, lipids are separated using chiral normal phase high performance liquid chromatography (HPLC). The HPLC conditions are optimized to separate the enantiomers and various stereoisomers of the monitored lipids12. This specific LC-MS method monitors prostaglandins (PGs), isoprostanes (isoPs), hydroxyeicosatetraenoic acids (HETEs), hydroxyoctadecadienoic acids (HODEs), oxoeicosatetraenoic acids (oxoETEs) and oxooctadecadienoic acids (oxoODEs); however, the HPLC and MS parameters can be optimized to include any fatty acid metabolites13.
Most of the currently available bioanalytical methods do not take into account the separate quantification of enantiomers. This is extremely important when trying to deduce whether or not the metabolites were formed enzymatically or by ROS. Additionally, the ratios of the enantiomers may provide evidence for a specific enzymatic pathway of formation. The use of SID allows for accurate quantification of metabolites and accounts for any sample loss during preparation as well as the differences experienced during ionization. Using the PFB electron capture reagent increases the sensitivity of detection by two orders of magnitude over conventional APCI methods. Overall, this method, SID-LC-EC-atmospheric pressure chemical ionization APCI-MRM/MS, is one of the most sensitive, selective, and accurate methods of quantification for bioactive lipids.

This protocol will demonstrate the extraction and analysis of free and esterified bioactive fatty acids from cells. Fatty acids are accurately quantified using stable isotope dilution, chiral liquid chromatography, electron capture atmospheric chemical ionization multiple reaction monitoring mass spectrometry (SID-LC-ECAPCI-MRM/MS).

타겟 안정 동위 원소 희석 액체 크로마 토그래피 - 질량 분광법 분석을위한 세포 지질 추출

The metabolism of fatty acids, such as arachidonic acid (AA) and linoleic acid (LA), results in the formation of oxidized bioactive lipids, including ...

Therapeutic Gene Delivery and Transfection in Human Pancreatic Cancer Cells using Epidermal Growth Factor Receptor-targeted Gelatin Nanoparticles

More than 32,000 patients are diagnosed with pancreatic cancer in the United States per year and the disease is associated with very high mortality 1. Urgent need exists to develop novel clinically-translatable therapeutic strategies that can improve on the dismal survival statistics of pancreatic cancer patients. Although gene therapy in cancer has shown a tremendous promise, the major challenge is in the development of safe and effective delivery system, which can lead to sustained transgene expression. 
Gelatin is one of the most versatile natural biopolymer, widely used in food and pharmaceutical products. Previous studies from our laboratory have shown that type B gelatin could physical encapsulate DNA, which preserved the supercoiled structure of the plasmid and improved transfection efficiency upon intracellular delivery. By thiolation of gelatin, the sulfhydryl groups could be introduced into the polymer and would form disulfide bond within nanoparticles, which stabilizes the whole complex and once disulfide bond is broken due to the presence of glutathione in cytosol, payload would be released 2-5. Poly(ethylene glycol) (PEG)-modified GENS, when administered into the systemic circulation, provides long-circulation times and preferentially targets to the tumor mass due to the hyper-permeability of the neovasculature by the enhanced permeability and retention effect 6. Studies have shown over-expression of the epidermal growth factor receptor (EGFR) on Panc-1 human pancreatic adenocarcinoma cells 7. In order to actively target pancreatic cancer cell line, EGFR specific peptide was conjugated on the particle surface through a PEG spacer.8
Most anti-tumor gene therapies are focused on administration of the tumor suppressor genes, such as wild-type p53 (wt-p53), to restore the pro-apoptotic function in the cells 9. The p53 mechanism functions as a critical signaling pathway in cell growth, which regulates apoptosis, cell cycle arrest, metabolism and other processes 10. In pancreatic cancer, most cells have mutations in p53 protein, causing the loss of apoptotic activity. With the introduction of wt-p53, the apoptosis could be repaired and further triggers cell death in cancer cells 11. 
Based on the above rationale, we have designed EGFR targeting peptide-modified thiolated gelatin nanoparticles for wt-p53 gene delivery and evaluated delivery efficiency and transfection in Panc-1 cells.

Type B gelatin-based engineered nanovectors system (GENS) was developed for systemic gene delivery and transfection in the treatment of pancreatic cancer. By modification with epidermal growth factor receptor (EGFR) specific peptide on the surface of nanparticles, they could target on EGFR receptor and release plasmid under reducing environment, such as high intracellular glutathione concentrations.

표피 성장 인자를 사용하여 인간의 췌장 암 세포의 유전자 전달 및 Transfection은 다행 기반 엔지니어링된 Nanovectors를 수용체 타겟

More than 32,000 patients are diagnosed with pancreatic cancer in the United States per year and the disease is associated with very high mortality 1. ...

Endothelialized Microfluidics for Studying Microvascular Interactions in Hematologic Diseases

Advances in microfabrication techniques have enabled the production of inexpensive and reproducible microfluidic systems for conducting biological and biochemical experiments at the micro- and nanoscales 1,2. In addition, microfluidics have also been specifically used to quantitatively analyze hematologic and microvascular processes, because of their ability to easily control the dynamic fluidic environment and biological conditions3-6. As such, researchers have more recently used microfluidic systems to study blood cell deformability, blood cell aggregation, microvascular blood flow, and blood cell-endothelial cell interactions6-13.However, these microfluidic systems either did not include cultured endothelial cells or were larger than the sizescale relevant to microvascular pathologic processes. A microfluidic platform with cultured endothelial cells that accurately recapitulates the cellular, physical, and hemodynamic environment of the microcirculation is needed to further our understanding of the underlying biophysical pathophysiology of hematologic diseases that involve the microvasculature.
Here, we report a method to create an "endothelialized" in vitro model of the microvasculature, using a simple, single mask microfabrication process in conjunction with standard endothelial cell culture techniques, to study pathologic biophysical microvascular interactions that occur in hematologic disease. This "microvasculature-on-a-chip" provides the researcher with a robust assay that tightly controls biological as well as biophysical conditions and is operated using a standard syringe pump and brightfield/fluorescence microscopy. Parameters such as microcirculatory hemodynamic conditions, endothelial cell type, blood cell type(s) and concentration(s), drug/inhibitory concentration etc., can all be easily controlled. As such, our microsystem provides a method to quantitatively investigate disease processes in which microvascular flow is impaired due to alterations in cell adhesion, aggregation, and deformability, a capability unavailable with existing assays.

A method to culture an endothelial cell monolayer throughout the entire inner 3D surface of a microfluidic device with microvascular-sized channels (&lt;30 &mu;m) is described. This in vitro microvasculature model enables the study of biophysical interactions between blood cells, endothelial cells, and soluble factors in hematologic diseases.

Hematologic 질환의 Microvascular 상호 작용 유학을위한 Endothelialized Microfluidics

Advances in  microfabrication techniques have enabled the production of inexpensive and  reproducible microfluidic systems for conducting biological and ...

Evaluation of Polymeric Gene Delivery Nanoparticles by Nanoparticle Tracking Analysis and High-throughput Flow Cytometry

Non-viral gene delivery using polymeric nanoparticles has emerged as an attractive approach for gene therapy to treat genetic diseases1 and as a technology for regenerative medicine2. Unlike viruses, which have significant safety issues, polymeric nanoparticles can be designed to be non-toxic, non-immunogenic, non-mutagenic, easier to synthesize, chemically versatile, capable of carrying larger nucleic acid cargo and biodegradable and/or environmentally responsive. Cationic polymers self-assemble with negatively charged DNA via electrostatic interaction to form complexes on the order of 100 nm that are commonly termed polymeric nanoparticles. Examples of biomaterials used to form nanoscale polycationic gene delivery nanoparticles include polylysine, polyphosphoesters, poly(amidoamines)s and polyethylenimine (PEI), which is a non-degradable off-the-shelf cationic polymer commonly used for nucleic acid delivery1,3 . Poly(beta-amino ester)s (PBAEs) are a newer class of cationic polymers4 that are hydrolytically degradable5,6 and have been shown to be effective at gene delivery to hard-to-transfect cell types such as human retinal endothelial cells (HRECs)7, mouse mammary epithelial cells8, human brain cancer cells9 and macrovascular (human umbilical vein, HUVECs) endothelial cells10.
A new protocol to characterize polymeric nanoparticles utilizing nanoparticle tracking analysis (NTA) is described. In this approach, both the particle size distribution and the distribution of the number of plasmids per particle are obtained11. In addition, a high-throughput 96-well plate transfection assay for rapid screening of the transfection efficacy of polymeric nanoparticles is presented. In this protocol, poly(beta-amino ester)s (PBAEs) are used as model polymers and human retinal endothelial cells (HRECs) are used as model human cells. This protocol can be easily adapted to evaluate any polymeric nanoparticle and any cell type of interest in a multi-well plate format.

A protocol for nanoparticle tracking analysis (NTA) and high-throughput flow cytometry to evaluate polymeric gene delivery nanoparticles is described. NTA is utilized to characterize the nanoparticle particle size distribution and the plasmid per particle distribution. High-throughput flow cytometry enables quantitative transfection efficacy evaluation for a library of gene delivery biomaterials.

고분자 유전자 배달에 대한 평가는 Nanoparticle 추적 분석 및 높은 처리량 유동 세포 계측법에 의해 나노 입자

Non-viral gene delivery using polymeric nanoparticles has emerged as an attractive approach for gene therapy to treat genetic diseases1 and as a ...

Real-time Monitoring of High Intensity Focused Ultrasound (HIFU) Ablation of In Vitro Canine Livers Using Harmonic Motion Imaging for Focused Ultrasound (HMIFU)

Harmonic Motion Imaging for Focused Ultrasound (HMIFU) is a technique that can perform and monitor high-intensity focused ultrasound (HIFU) ablation. An oscillatory motion is generated at the focus of a 93-element and 4.5 MHz center frequency HIFU transducer by applying a 25 Hz amplitude-modulated signal using a function generator. A 64-element and 2.5 MHz imaging transducer with 68kPa peak pressure is confocally placed at the center of the HIFU transducer to acquire the radio-frequency (RF) channel data. In this protocol, real-time monitoring of thermal ablation using HIFU with an acoustic power of 7 W on canine livers in vitro is described. HIFU treatment is applied on the tissue during 2 min and the ablated region is imaged in real-time using diverging or plane wave imaging up to 1,000 frames/second. The matrix of RF channel data is multiplied by a sparse matrix for image reconstruction. The reconstructed field of view is of 90&#176; for diverging wave and 20 mm for plane wave imaging and the data are sampled at 80 MHz. The reconstruction is performed on a Graphical Processing Unit (GPU) in order to image in real-time at a 4.5 display frame rate. 1-D normalized cross-correlation of the reconstructed RF data is used to estimate axial displacements in the focal region. The magnitude of the peak-to-peak displacement at the focal depth decreases during the thermal ablation which denotes stiffening of the tissue due to the formation of a lesion. The displacement signal-to-noise ratio (SNRd) at the focal area for plane wave was 1.4 times higher than for diverging wave showing that plane wave imaging appears to produce better displacement maps quality for HMIFU than diverging wave imaging.

Real-time Monitoring of High Intensity Focused Ultrasound HIFU Ablation of In Vitro Canine Livers Using Harmonic Motion Imaging for Focused Ultrasound HMIFU

This article describes real-time monitoring of HIFU ablation in canine liver with high frame rate ultrasound imaging using diverging and plane wave imaging. Harmonic Motion Imaging for Focused Ultrasound is used to image the decrease of acoustic radiation force induced displacement in the ablated region.

높은 강도의 실시간 모니터링의 초음파 (HIFU) 절제를 집중<em&gt; 체외</em&gt; 집중 초음파에 대한 조화 운동 이미징을 사용하여 개 간을 (HMIFU)

Harmonic Motion Imaging for Focused Ultrasound (HMIFU) is a technique that can perform and monitor high-intensity focused ultrasound (HIFU) ablation. An ...

Targeted Plasma Membrane Delivery of a Hydrophobic Cargo Encapsulated in a Liquid Crystal Nanoparticle Carrier

The controlled delivery of drug/imaging agents to cells is critical for the development of therapeutics and for the study of cellular signaling processes. Recently, nanoparticles (NPs) have shown significant promise in the development of such delivery systems. Here, a liquid crystal NP (LCNP)-based delivery system has been employed for the controlled delivery of a water-insoluble dye, 3,3&#8242;-dioctadecyloxacarbocyanine perchlorate (DiO), from within the NP core to the hydrophobic region of a plasma membrane bilayer. During the synthesis of the NPs, the dye was efficiently incorporated into the hydrophobic LCNP core, as confirmed by multiple spectroscopic analyses. Conjugation of a PEGylated cholesterol derivative to the NP surface (DiO-LCNP-PEG-Chol) enabled the binding of the dye-loaded NPs to the plasma membrane in HEK 293T/17 cells. Time-resolved laser scanning confocal microscopy and F&#246;rster resonance energy transfer (FRET) imaging confirmed the passive efflux of DiO from the LCNP core and its insertion into the plasma membrane bilayer. Finally, the delivery of DiO as a LCNP-PEG-Chol attenuated the cytotoxicity of DiO; the NP form of DiO exhibited ~30-40% less toxicity compared to DiOfree delivered from bulk solution. This approach demonstrates the utility of the LCNP platform as an efficient modality for the membrane-specific delivery and modulation of hydrophobic molecular cargos.

A liquid crystal nanoparticle (LCNP) nanocarrier is exploited as a vehicle for the controlled delivery of a hydrophobic cargo to the plasma membrane of living cells.

액정 나노 입자 캐리어의 소수성화물 캡슐화의 대상 플라즈마 멤브레인 배달

The controlled delivery of drug/imaging agents to cells is critical for the development of therapeutics and for the study of cellular signaling processes. ...

Comprehensive Evaluation of the Effectiveness and Safety of Placenta-Targeted Drug Delivery Using Three Complementary Methods

No effective treatments currently exist for placenta-associated pregnancy complications, and developing strategies for the targeted delivery of drugs to the placenta while minimizing fetal and maternal side effects remains challenging. Targeted nanoparticle carriers provide new opportunities to treat placental disorders. We recently demonstrated that a synthetic placental chondroitin sulfate A binding peptide (plCSA-BP) could be used to guide nanoparticles to deliver drugs to the placenta. In this protocol, we describe in detail a system for assessing the efficiency of drug delivery to the placenta by plCSA-BP that employs three separate methods used in combination: in vivo imaging, high-frequency ultrasound (HFUS), and high-performance liquid chromatography (HPLC). Using in vivo imaging, plCSA-BP-guided nanoparticles were visualized in the placentas of live animals, while HFUS and HPLC demonstrated that plCSA-BP-conjugated nanoparticles efficiently and specifically delivered methotrexate to the placenta. Thus, a combination of these methods can be used as an effective tool for the targeted delivery of drugs to the placenta and development of new treatment strategies for several pregnancy complications.

We describe a system that utilizes three methods to evaluate the safety and effectiveness of placenta-targeted drug delivery: in vivo imaging to monitor nanoparticle accumulation, high-frequency ultrasound to monitor placental and fetal development, and HPLC to quantify drug delivery to tissue.

3 보완 방법을 사용 하 여 태 반 대상 약물 전달의 안전과 효율성의 종합 평가

No effective treatments currently exist for placenta-associated pregnancy complications, and developing strategies for the targeted delivery of drugs to ...

Preparing Protein Producing Synthetic Cells using Cell Free Bacterial Extracts, Liposomes and Emulsion Transfer

The bottom-up assembly approach for construction of synthetic cells is an effective tool for isolating and investigating cellular processes in a cell mimicking environment. Furthermore, the development of cell-free expression systems has demonstrated the ability to reconstitute the protein production, transcription and translation processes (DNA&#8594;RNA&#8594;protein) in a controlled manner, harnessing synthetic biology. Here we describe a protocol for preparing a cell-free expression system, including the production of a potent bacterial lysate and encapsulating this lysate inside cholesterol-rich lipid-based giant unilamellar vesicles (GUVs) (i.e., stable liposomes), to form synthetic cells. The protocol describes the methods for preparing the components of the synthetic cells including the production of active bacterial lysates, followed by a detailed step-by-step preparation of the synthetic cells based on a water-in-oil emulsion transfer method. These facilitate the production of millions of synthetic cells in a simple and affordable manner with a high versatility for producing different types of proteins. The obtained synthetic cells can be used to investigate protein/RNA production and activity in an isolated environment, in directed evolution, and also as a controlled drug delivery platform for on-demand production of therapeutic proteins inside the body.

This protocol describes the method, materials, equipment and steps for bottom-up preparation of RNA and protein producing synthetic cells. The inner aqueous compartment of the synthetic cells contained the S30 bacterial lysate encapsulated within a lipid bilayer (i.e., stable liposomes), using a water-in-oil emulsion transfer method.

세포가 없는 세균 추출물, 리포좀 및 에멀젼 전달을 사용하여 합성 세포를 생산하는 단백질 을 준비합니다.

The bottom-up assembly approach for construction of synthetic cells is an effective tool for isolating and investigating cellular processes in a cell ...

Patient-Specific Polyvinyl Alcohol Phantom Fabrication with Ultrasound and X-Ray Contrast for Brain Tumor Surgery Planning

Phantoms are essential tools for clinical training, surgical planning and the development of novel medical devices. However, it is challenging to create anatomically accurate head phantoms with realistic brain imaging properties because standard fabrication methods are not optimized to replicate any patient-specific anatomical detail and 3D printing materials are not optimized for imaging properties. In order to test and validate a novel navigation system for use during brain tumor surgery, an anatomically accurate phantom with realistic imaging and mechanical properties was required. Therefore, a phantom was developed using real patient data as input and 3D printing of molds to fabricate a patient-specific head phantom comprising the skull, brain and tumor with both ultrasound and X-ray contrast. The phantom also had mechanical properties that allowed the phantom tissue to be manipulated in a similar manner to how human brain tissue is handled during surgery. The phantom was successfully tested during a surgical simulation in a virtual operating room.
The phantom fabrication method uses commercially available materials and is easy to reproduce. The 3D printing files can be readily shared, and the technique can be adapted to encompass many different types of tumor.

This protocol describes the fabrication of a patient specific skull, brain and tumor phantom. It uses 3D printing to create molds, and polyvinyl alcohol (PVA-c) is used as the tissue mimicking material.

뇌종양 수술 계획을 위한 초음파 및 엑스레이 대비를 가진 환자 특정 폴리비닐 알콜 팬텀 제조

Phantoms are essential tools for clinical training, surgical planning and the development of novel medical devices. However, it is challenging to create ...