This study is supported by a grant from Comunidad de Madrid (S2010/BMD-2326, Inmunothercan-CM), by Fundacio La Marato de TV3 (70/C/2012) and by and by Spanish Economy Ministry (MAT2013-47303 P).

시약 1. 준비 <ol><li> 1 mM의 HEPES 완충액을 100 ml의 증류수 HEPES 23.8 mg을 용해 준비한다. pH를 7로 조정합니다. </li><li> 10 % NaHSO 3 100 ml의 증류수 NaHSO 3 10g을 용해시켜 준비한다. 15 분 동안 혼합물을 교반한다. </li><li> 물 100 ㎖ 중의 NaOH 1g을 용해 NaOH 용액을 준비한다. 10 분 동안 교반한다. </li><li> 물 1 L에의 NaH 2 PO 4의 600 mg의 용해 된 10 mM 인산 버퍼를 준비합니다. 인산 신중 0.34 ㎖에 첨가하고 30 분 동안 교반한다. 2.9에 산도 (허용 범위 2.7-3.0)을 조정합니다. </li><li> 1 L.의 볼륨이 7.2로 pH를 조정하기 위해의 NaH 2 PO 4의 269 mg을 증류수에 나 2 HPO 4 1.09 g을 용해 된 10 mM 인산 버퍼를 준비합니다. </li></ol> 나노 입자를 코팅 올레산 2. 합성 (OA-IONP) <ol><li> 전자 레인지 적응 플라스크에 철 (ACAC) 3 0.5 g을 추가 olei의 1.4 ml의C 산, 올레 일 아민 0.6 mL 및 1,2- hexadodecanediol 1.19 g. 눈금 피펫을 사용하여 조심스럽게 플라스크 벽을 통해 페닐 에테르 10 ㎖를 추가합니다. </li><li> 마이크로파 반응기에서 플라스크를 도입하고, 마이크로파 프로토콜을 시작한다. 주 : 전자 소프트웨어는 온도, 압력, 교반 속도, 전력 및 반응 시간과 같은 다른 매개 변수의 크기를 선택할 수있다. 또한, 가변 합성을 허용하는 동일한 프로토콜의 세 가지 단계를로드 할 수있는 가능성이있다. 로드 된 합성 프로토콜이 시작되면, 전자 렌지 가능 (램핑 과정)으로 빠른 속도로 시료를 가열하고, 선택 반응 시간 (프로세스를 실행) 동안을 유지한다. 전력의 선거 램핑의 시간을 결정합니다. </li><li> 전자 레인지에서 동적 연구를 넣습니다. 이 프로토콜은 세 단계를 포함 : <ol><li> 1 단계는 : 60 ° C, 시간 2 분, 압력 250 psi의 전력의 W 150 온도를 설정합니다. 교반 속도가 높은 위치에있는 최대 힘이어야한다. </li><li> 수사슴전자 2 : 200 ° C 시간 20 분, 압력 250 psi의 전력의 W 300 온도를 설정합니다. 교반 속도가 높은 위치에있는 최대 힘이어야한다. </li><li> 3 단계는 : 250 ° C 시간 10 분, 압력 250 psi의 전력의 W 300 온도를 설정합니다. 교반 속도가 높은 위치에있는 최대 힘이어야한다. </li></ol></li><li> 프로토콜을 마무리 한 후, 플라스크를 실온에서 냉각 할 수 있습니다. 주 : 아래로 냉각 과정 또는 가스 흐름없이 수행 할 수 있습니다. 두 경우 모두 동일한 결과를 제공합니다. 집계는 교반 막대에 표시하고 플라스크의 벽에, EtOH로 씻어과 삼각에 넣어. </li><li> 유리 피펫을 이용하여 삼각 반응 혼합물을 옮기고을 EtOH 98 % 10 ㎖를 추가한다. 플라스크 아래에 ND-NB-B 자석을 넣어 5 분 정도 기다린 유리 피펫으로 뜨는을 제거합니다. </li><li> ,의 EtOH 10 ML을 추가 2 분 40 kHz의 실온에서 샘플을 초음파 처리, 자석에 샘플을 넣고 상층 액을 제거한다. 좋은 초원에서이 단계를 반복합니다t 세 번. </li><li> RT에서 5 분 동안 40 kHz에서 초음파 처리하고 클로로포름 30 ㎖에 올레산 나노 입자를 분산. 제조업체의 지침에 따라, 제타의 유체 역학적 크기를 확인합니다. 유리 큐벳에 OA-IONP 0.5 ml에 넣고 클로로포름 0.5 ml에 추가 할 수 있습니다. 허용 범위는 7-10 나노 미터는 강도 Z-평균 크기로 표시됩니다. 참고 : OA-IONP 헥산에 잘 분산 될 수 있습니다. </li></ol> 아젤라 산 나노 입자의 3 합성 (아젤라 산 - IONP) <ol><li> 클로로포름 (3 : 2 ㎖) KMnO 4 44.3 mg의 H 2 O의 혼합물 BTACl의 150.4 mg의 녹인다. 전자 레인지는 플라스크 적응에 OA-IONP의 5 ML의 나누어지는에 생성 된 용액을 추가합니다. </li><li> 아젤라 산 IONP에 대한 전자 프로토콜을 시작합니다. 105 ° C에서 설정 온도, 시간 9 분, 300 W.에서 압력 250 psi의 전력은 플라스크에 인산 완충액 pH 10 ㎖ = 2.9을 넣고 전자 레인지 프로토콜을 반복합니다. 냉각 공정 후에, 나노 입자를 회수자석을 이용하여 상층 액을 제거한다. </li><li> 자석을 이용하여 입자를 수집하고 25 ℃에서 2 분, 40 kHz로 삼각 플라스크, 초음파 처리를 10 % NaHSO 3 5 mL를 첨가하고 상청액을 제거한다. (단계는 2 회 반복한다.) 1 % NaOH로 나노 입자를 세 번 이상 세척하고 마지막으로 인산 완충액 pH 5 ㎖ = 7.2를 다시 분산. </li><li> 유체 역학적 크기와 제타 전위를 확인합니다. 일회용 접힌 모세관 셀에 아젤라 - IONP 0.7 ml에 넣고 제타에 삽입합니다. 참고 : 세기의 Z-평균 크기로 표현 나노 미터 크기 25-35에 대한 수용 범위. Z-잠재적 -45 ± 5 MV에 대한 수용 범위. 큰 나노 입자 (~ 70 나노 미터)의 인산 완충액 pH&gt; 7 대신에, pH는 2.9 (REF 화​​학 유로 J 2008)을 얻을 수있다. </li></ol> 4. Neridronate 나노 입자의 합성 (Neridronate-IONP) <ol><li> 아젤라-IONP 2 ㎖ 나누어 가진 원심 분리기에 EDC 12 mg의 설포 NHS의 15 mg을 추가합니다. 놓다35 분 동안 실온에서 와동의 혼합물. </li><li> 나노 입자를 불안정하게 뜨는을 대기음 및 HEPES 1 mM의 산도 = 7 버퍼의 1.5 ml의 입자를 씻어 원심 분리기 아래에 자석을 넣어. (이 과정을 두 번 반복합니다.) 그 후, neridronate 5 ㎎을 추가하고 2 시간 동안 소용돌이의 혼합물을 흔들어. </li><li> 1 mM의 HEPES, pH는 7 버퍼 자석 및 세척 (3 × 2 ㎖)로 구분 나노 입자. 마지막으로, 1mM의 HEPES, pH는 7 완충액 2 ㎖에 Neridronate-IONP 분산. </li><li> 유체 역학적 크기와 제타 전위를 확인합니다. (장비 설치 참조) 일회용 접힌 모세관 셀에 Neridronate - IONP 0.7 ml에 넣고 제타에 삽입합니다. 참고 : 세기의 Z-평균 크기로 표현 나노 미터 크기 40-45에 대한 수용 범위. Z-잠재적 -20 ± 5 MV에 대한 수용 범위. </li></ol> 아포 E의 죽종 플라크의 생체 인식 5. - / - MRI로 마우스 <ol><li> 자기 공명 영상 획득을위한 준비 참고 : 여러 전동물 실험에 대한 TRA 시스템이 필요하다. 따라서,이 필요합니다 : <ol><li> 동물을 마취 적절한 장비를 사용합니다. </li><li> 동물의 안정적인 온도를 유지하기 위해 외부의 따뜻한 공기와 폐쇄 회로 순환 온수 시스템을 얻습니다. 주 :이 경우 MRI 모니터링과 호환 게이팅 시스템은 MRI 자석 내부 동물의 온도를 등록한다. </li><li> 동물에 근접하여 외부 온도를 모니터링, 동물의 MRI 콘솔 통합 인터페이스를 사용 흉부 근처 동물의 몸체 아래 위치하는 호흡 센서 본체 (직장 온도계) 온도. </li></ol></li><li> MRI 실험 <ol><li> 백퍼센트 산소 라인 (두 개 또는 세 개의 분, MRI 실험 동안 유지를위한 1.5 % 중에 유도 2 %) 기화 된 이소 플루 란 동물을 마취. </li><li> 프로파일 취득의 도움으로, 자석의 중심에 동물을 놓는다. </li><li> 단계 5.2.2 후, RF 동조의 300 메가 헤르츠 (7 T)의 공진 주파수와 코일과 최적 신호 수신을 50 옴으로, 코일의 특성 임피던스와 일치. 주 : 외부 배선 개별적 송신기 코일의 각 부분에 어댑터 / 분배기를 통해 측정 시스템가는 연결부에 주목 (우리의 경우는 직교 코일이었다). </li><li> 튜닝 및 코일 일치 한 후, 스캐너에 코일을 연결합니다. </li><li> RF 펄스 보정 (모양과 길이) 및 중심 주파수 조정을 위해 펄스 교정 및 수동 주파수의 중심을 모두 수행합니다. 수동으로 90 ° 펄스 보정, 거친 shimming (아래 참조), 중심 주파수와 수신기의 이득 조정을 수행합니다. </li><li> 축, 관상면과 시상라고도 tripilot : 그라데이션 에코 (플래시 또는 GRE) 로컬 라이저 스캔 (3면 스카우트 인수를 사용하여 정확한 위치를 수행합니다. </li><li> CEN에서 자기장 균일 성을 최적화하는 자석 shimming 수행자석의 터. 하나 또는 단일 펄스 FID 시퀀스를 사용하여 (5.2.3 참조) 수동 단계를 수행하고, 시스템에 포함 된 제 1 및 제 2 차수 시임 또는 자동 shimming 시퀀스를 조정할 참고 : 잘 shimmed 자기장이 쉽게 인식과 T2의 *에 의해 측정된다 (같은 더 큰) 또는 스펙트럼의 좁은 FWHM. </li></ol></li><li> 플라크 (5)의 MRI 데이터 수집 <ol><li> 정맥 꼬리 정맥에 100 ㎕를 neridronate 나노 입자 (1 mg의 [철] ml에-1) 주사와 이미지를 1 시간 후 분사를 획득. 복부 대동맥 (신 분기점)에서 찾고 동맥 경화성 플라크의 MRI 획득을위한 매개 변수를로드합니다. </li><li> 아티팩트를 최소화하기 위해 인터리브 모드 10 ~ 20 조각 다중 슬라이스를 넣는다. </li><li> 30 X 30 mm (축) (관상) × 30 mm FOV (60), 작은 경사 코일 공동으로 (두께 0.8 mm 슬라이스 : 고해상도 빠른 스핀 에코 T1 강조 다음 매개 변수와 함께 관상 또는 축보기에서 MRI 획득nfiguration이 0.6 mm), 400 밀리의 TR, 8 밀리 TE, 5-8 분 평균 획득 시간 8 (작은 그라데이션) 신호 평균 256 X 256 획득과 재구성 매트릭스 데이터, 6 (대형 구배)로 감소 될 수있다. 참고 : TE 특히 중요하고 응용 프로그램을 제한 할 수 있습니다 혈액의 신호 흐름과 화학 시프트 유물의 존재이다. 이러한 경우를 구분 고속 스핀 에코 T2-IR은 플라크를 특성화하는 데 도움이 될 수 있습니다 유물과 동일한 위치에 보완적인 데이터의 수집을 줄이는 데 도움이 흐른다. 또한, presaturation 펄스 벽 화학 시프트 아티팩트 감소의 외부 경계를보다 효율적으로 묘사 대한 동맥벽 주변 지방 조직을 감소시키기 위해 사용될 수있다. </li><li> 5 : 적절한 소프트웨어 (의료 영상 데이터 심사관 예를 들어 Osirix 이미징 소프트웨어 또는 아미드)에 같은 DICOM과 같은 표준 형식을 사용하여 이미지와보기를 전송합니다. 수동으로 VES를 구분 대비 효과를 정량화셀프 지역, 벽 두께, 루멘 영역과 플라크 부담 5. </li></ol></li></ol>

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산화철 나노 입자 (IONP)는 가장 중요한 나노 물질의 하나이며, 이는 오래전부터 다양한 애플리케이션에 사용되어왔다. 자기 공명 영상 (MRI) 조영제에 대한 이들 물질의 사용은 잘 확립 된 필드이다. 그러나, 합성 경로는 종종 여러 시간을 상기 설정은 복잡하다. 극적 반응 시간을 단축하고 재현성 향상에 의한 마이크로파 구동 합성의 사용은 양질의 나노 입자의 제조에 대한 좋은 대안이 될 것으로 ...

죽상 경화증은 탈 조절 지질 대사 및 염증 반응 결함에 기인하는 동맥 벽의 인성 만성 염증성 질환이다. 때문에 유병률이 관련 심혈관 질환의 경제적 및 사회적 비용에 나노 기술이 가장 유망한 중 하나가되는 새로운 도구와 병리를 해결에 관심이 증가하고있다. 1-3은 그러나 빠른 매우 몇 가지 예있다 병원에 번역을위한 기본적인 생산 및 프로브의 특성 (4) 우리는 비스포스포네이트와 아포에서 동맥 경화의 생체 감지에 더 작용에 대한 산화철 나노 입자의 마이크로파 합성을 사용하여이 프로토콜에서 -. / -. 1 시간에 마우스 (5) 산화철 나노 입자 (IONP)는 공지 된 나노 물질 및 자기 공명 영상 (MRI)을위한 조영제로서의 용도 다양한 질병의 검출에 설치되어있는지난 몇 년 동안의. 6-8 마이크로 웨이브 합성 (MWS)는 높은 재현성 및 향상된 수율로 매우 짧은 시간에 나노 입자를 합성 할 수 있습니다. 우리의 프로토콜에서 9,10 우리가 플라크는 세 단계로 타겟팅 기능과 IONP을 구하십시오. 마지막 하나는 인해 칼슘 결합 특성 우리의 전략의 핵심 인 aminobisphosphonate, Neridronate의 첨부 파일입니다. 자연 아날로그 피로 인산 (PPI)로 인해, Neridronate은 골 형성 부전증 (OI)과 뼈의 파 제트 병 골밀도에 대한 그들의 높은 친 화성 (PDB)의 치료에 사용되어왔다. 11-13 프로토콜의 세 단계 1. 단계 하나, 둘, 마이크로파 기술을 사용하여 수행되는 방식에 요약되어있다. 첫 번째 단계는 문서의 방법의 변형에 의해 올레산 코팅 된 산화철 나노 입자 (OA-IONP)을 제공한다. (14) 프로토콜이 tradit의 마이크로파 합성 각색열분해하는 ional 합성. 15,16 철 (ACAC)을 함유하는 혼합물 (3), 올레산, 올레 일 아민 및 1,2- 도데 칸 디올은 벤질 알콜에 용해시키고,이 가열 공정에서 실시된다. 정제 EtOH로 세척하고 상등액 활성제의 과량을 제거하는 Nd-Fe-B 자석을 가진 입자를 수집 행한다. 그런 다음, OA-IONP은 클로로포름에 안정되어있다. 때문에 매우 빠른 가열, 예상 한 바와 같이, 예상 결과는 마이크로파에 의해 합성 된 나노 입자 코어 (3.7 ± 0.8 ㎚) 전통적인 열분해에 비해 역학적 사이즈 (7.5 ㎚)의 관점에서 작은 것으로 나타났다; 그러나, 나노 입자는 여전히 훌륭한 결정을 제시한다. 두 번째 단계는 KMnO 4, 우리 그룹 MW 조건 수정 개발 기존 방법과 같은 강한 산화제를 사용하여 올레산에 존재하는 이중 결합의 직접적인 화학적 변형에있다.상기 이중 결합 - 17 제 1 단계에서는 MnO와 4 사이의 복합체를 형성한다. 그런 다음, 산성 조건에서의 제 2 단계는, 아젤라 산 IONP주는 올레산 분자의 분열을 생성한다. 9 분간 각각의 두 단계 후, 시료의 MnO 4 과량의 감소와 NaHSO 3 1 % 1 차 세척을 정제 - MnO를 2로하고 1 % NaOH로하여 산을 중화. 정제 단계 후, 아젤라-IONP 10 mM의 인산 완충액 pH = 7.2에서 안정화된다. 이 버퍼 마찬가지로 일본어, 열 반응에 있었는지의 입자의 콜로이드 성 안정성을위한 최적의 환경이다.도 18은 OA-IONP에 포함되는 이중 결합의 직접 산화를위한 마이크로파의 사용은 많은 이점이 매우 좋은 예 나노 입자의 합성에이 기술을 사용. 반응물을 24 시간 소요 전통적인 방법으로, 마이크로파의 이용은 감소를 Reacti18 분에 시간에. 또한, 전자 레인지 중심의 프로토콜은 4 반복 한 후 유체 역학적 크기의 30 ± 5 나노와 나노 입자를 제공하는 우수한 재현성을 보여줍니다. 유체 역학적 크기의 변화 떨어져, 제타 전위는 신속하게 반응의 성공을 확인하는 것이 파라미터이다. 인해 아젤라-IONP 새로운 카복실산 기의 존재로, 제타 전위의 값은 열 방법에 의해 얻어진 값으로 약 -44 MV 매우 유사하다. 아젤라-IONP에 neridronate의 부착의 경우, 기존의 EDC / 설포-NHS의 결합이 사용된다.이 합성 방법은 잘 설립 (19)를 함께 활성화 된 카르 복실 레이트를 사용하기 때문에 설포-NHS는 반응 중에 콜로이드 안정성을 보장합니다. 인산 완충액의 제거가 neridronate 반응물을 1 mM의 HEPES 완충액에서 수행 된 후 (약 pH 7). 반응물 좁은 크기 DISTR 40 ± 4 nm의 수력 학적 크기 Neridronate-IONP 렌더링ibution 및 제타 전위의 -24.1 MV. 방법의 가능성은 동일한 조건을 사용하여 유리 아민 어떠한 펩타이드 / 항체의 결합을 허용하지만 절차는 T 2 -weighted 조영제 MRI에서 다른 목적, 죽상 경화성 플라크의 생체 시각화 IONP 빠르게 합성에 대해 설명한다 들.

<table><tbody><tr><td>Microwave Explorer/Discover Hybrid-12</td><td>CEM Corporation, USA</td><td></td><td>Any microwave for chemical synthesis can be used</td></tr><tr><td>Disposable PD-10 desalting columns&amp;nbsp;</td><td>GE Healthcare life sciences</td><td>17-0851-01</td><td>Any size exclusion column will work</td></tr><tr><td>Amicon&amp;reg;Ultra-0.5 ml&amp;nbsp;</td><td>Merck Millipore Ltd</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Calibrated pH meter&amp;nbsp;</td><td>SI analytics</td><td>285105127</td><td></td></tr><tr><td>Neodymium magnet&amp;nbsp;</td><td>Aiman Gz</td><td>ND010B</td><td></td></tr><tr><td>Vortex Genius 3&amp;nbsp;</td><td>IKA</td><td>3340000</td><td></td></tr><tr><td>ZetaSizer Nano ZS&amp;nbsp;</td><td>Malvern Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Standard (macro) cell Optical glass&amp;nbsp;</td><td>Labbox</td><td>11718</td><td></td></tr><tr><td>Zetasizer nanoseries disponsable folded capillary cells DTS1070</td><td>Malvern</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bruker Minispec mq60</td><td>Bruker</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

microwave-driven synthesis of iron oxide nanoparticles for fast detection of atherosclerosis

빠르고 재현성 마이크로파 구동 프로토콜 neridronate 기능화 된 나노 입자의 합성을 위해 개발되었다. 소수성 나노 입자의 합성부터는 우리의 방법은 마이크로파 구동 합성 열분해 방법과 적응에 기초한다. 새로운 방법은 기존의 방법에 비해 반응 시간의 감소를 생성한다. 또한, 전자 기술의 사용, 임상 적용의 관점에서 중요한 것을 반응의 재현성을 증가시킨다. 이 산화철 나노 입자의 신규성 Neridronate의 부착이다. 이 분자의 사용은 죽종 플라크에서 생체 내에서 생체 외 및 선택적 축적 특성을 결합 2+ 칼슘을 제공하는 나노 입자의 외부를 향해 비스포스포네이트 부분을 이끌고 있습니다. 이 프로토콜은 ORGANI에서 초기 합성부터 약 3 시간의 합성과 플라크 검출 할 수C 전구체. 이하, 1 시간에서 죽상 영역에서의 축적은 임상 적 적용에 특히 적합 조영제를 제공한다.

이 프로토콜에서, 세 가지 IONP의 합성을 설명한다. 소수성 OA-IONP에서 시작, 수성 안정적인 나노 입자는 전자 레인지 중심의 합성의 도움을 얻을 수있다. 매우 좁은 크기 분포 (그림 1C)의 모든 나노 입자 제시 초소형 수력 학적 크기 (Dh를 &lt;50 ㎚). 전자 기술의 사용은 코어 크기의 관점에서 매우 작은 나노 입자를 렌더링한다. 마이크로파 때문에 빠른 가열, 나노...

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Microwave-driven Synthesis of Iron Oxide Nanoparticles for Fast Detection of Atherosclerosis

동맥 경화의 빠른 검색을위한 산화철 나노 입자의 전자 레인지 중심의 합성

마이크로 웨이브 기술은 동맥 경화 플라크 특성에 대한 산화철 나노 입자의 매우 빠른 합성을 할 수 있습니다. 나노 입자의 외부면에 aminobisphosphonate의 사용은 죽상 영역에서 고속 퇴적을 제공한다.

A fast and reproducible microwave-driven protocol has been developed for the synthesis of neridronate-functionalized nanoparticles. Starting from the ...

microwave-driven-synthesis-iron-oxide-nanoparticles-for-fast

Research

JoVE Journal

Bioengineering

10.4K 조회수.  Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares Carlos III and CIBER de Enfermedades Respiratorias.  마이크로 웨이브 기술은 동맥 경화 플라크 특성에 대한 산화철 나노 입자의 매우 빠른 합성을 할 수 있습니다. 나노 입자의 외부면에 aminobisphosphonate의 사용은 죽상 영역에서 고속 퇴적을 제공한다. 

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Synthesis of Immunotargeted Magneto-plasmonic Nanoclusters

Magnetic and plasmonic properties combined in a single nanoparticle provide a synergy that is advantageous in a number of biomedical applications including contrast enhancement in novel magnetomotive imaging modalities, simultaneous capture&#160;and detection of circulating tumor cells (CTCs),&#160;and multimodal molecular imaging combined with photothermal therapy of cancer cells. These applications have stimulated significant interest in development of protocols for synthesis of magneto-plasmonic nanoparticles with optical absorbance in the near-infrared (NIR) region and a strong magnetic moment. Here, we present a novel protocol for synthesis of such hybrid nanoparticles that is based on an oil-in-water microemulsion method. The unique feature of the protocol described herein is synthesis of magneto-plasmonic nanoparticles of various sizes from primary blocks which also have magneto-plasmonic characteristics. This approach yields nanoparticles with a high density of magnetic and plasmonic functionalities which are uniformly distributed throughout the nanoparticle volume. The hybrid nanoparticles can be easily functionalized by attaching antibodies through the Fc moiety leaving the Fab portion that is responsible for antigen binding available for targeting.

Here, we describe a protocol for synthesis of magneto-plasmonic nanoparticles with a strong magnetic moment and a strong near-infrared (NIR) absorbance. The protocol also includes antibody conjugation to the nanoparticles through the Fc moiety for various biomedical applications which require molecular specific targeting.

Immunotargeted의 합성 자기 - 플라즈 모닉 나노 클러스터

Magnetic and plasmonic properties combined in a single nanoparticle provide a synergy that is advantageous in a number of biomedical applications ...

연구

화학

Cell Labeling and Targeting with Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles

Targeted delivery of cells and therapeutic agents would benefit a wide range of biomedical applications by concentrating the therapeutic effect at the target site while minimizing deleterious effects to off-target sites. Magnetic cell targeting is an efficient, safe, and straightforward delivery technique. Superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPION) are biodegradable, biocompatible, and can be endocytosed into cells to render them responsive to magnetic fields. The synthesis process involves creating magnetite (Fe3O4) nanoparticles followed by high-speed emulsification to form a poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) coating. The PLGA-magnetite SPIONs are approximately 120 nm in diameter including the approximately 10 nm diameter magnetite core. When placed in culture medium, SPIONs are naturally endocytosed by cells and stored as small clusters within cytoplasmic endosomes. These particles impart sufficient magnetic mass to the cells to allow for targeting within magnetic fields. Numerous cell sorting and targeting applications are enabled by rendering various cell types responsive to magnetic fields. SPIONs have a variety of other biomedical applications as well including use as a medical imaging contrast agent, targeted drug or gene delivery, diagnostic assays, and generation of local hyperthermia for tumor therapy or tissue soldering.

Targeted cell delivery is useful in a variety of biomedical applications. The goal of this protocol is to use superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPION) to label cells and thereby enable magnetic cell targeting approaches for a high degree of control over cell delivery and localization.

셀 라벨 및 초상 자성 산화철 나노 입자로 타겟팅

Targeted delivery of cells and therapeutic agents would benefit a wide range of biomedical applications by concentrating the therapeutic effect at the ...

생체공학

Synthesis of Functionalized Magnetic Nanoparticles, Their Conjugation with the Siderophore Feroxamine and its Evaluation for Bacteria Detection

In the present work, the synthesis of magnetic nanoparticles, its coating with SiO2, followed by its amine functionalization with (3-aminopropyl)triethoxysilane (APTES) and its conjugation with deferoxamine, a siderophore recognized by Yersinia enterocolitica, using a succinyl moiety as a linker are described.
Magnetic nanoparticles (MNP) of magnetite (Fe3O4) were prepared by solvothermal method and coated with SiO2 (MNP@SiO2) using the St&#246;ber process followed by functionalization with APTES (MNP@SiO2@NH2). Then, feroxamine was conjugated with the MNP@SiO2@NH2 by carbodiimide coupling to give MNP@SiO2@NH2@Fa. The morphology and properties of the conjugate and intermediates were examined by eight different methods including powder X-Ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), transmission electron microscopy (TEM) and energy dispersive X-Ray (EDX) mapping. This exhaustive characterization confirmed the formation of the conjugate. Finally, in order to evaluate the capacity and specificity of the nanoparticles, they were tested in a capture bacteria assay using Yersinia enterocolitica.

This work describes protocols for the preparation of magnetic nanoparticles, its coating with SiO2, followed by its amine functionalization with (3-aminopropyl)triethoxysilane (APTES) and its conjugation with deferoxamine using a succinyl moiety as a linker. A deep structural characterization description and a capture bacteria assay using Y. enterocolitica for all the intermediate nanoparticles and the final conjugate are also described in detail.

기능성 자기 나노 입자의 합성, 사이드로포레 페록사민과의 그들의 융합 및 박테리아 검출에 대한 평가

In the present work, the synthesis of magnetic nanoparticles, its coating with SiO2, followed by its amine functionalization with ...

Stable Aqueous Suspensions of Manganese Ferrite Clusters with Tunable Nanoscale Dimension and Composition

Manganese ferrite clusters (MFCs) are spherical assemblies of tens to hundreds of primary nanocrystals whose magnetic properties are valuable in diverse applications. Here we describe how to form these materials in a hydrothermal process that permits the independent control of product cluster size (from 30 to 120 nm) and manganese content of the resulting material. Parameters such as the total amount of water added to the alcoholic reaction media and the ratio of manganese to iron precursor are important factors in achieving multiple types of MFC nanoscale products. A fast purification method uses magnetic separation to recover the materials making production of grams of magnetic nanomaterials quite efficient. We overcome the challenge of magnetic nanomaterial aggregation by applying highly charged sulfonate polymers to the surface of these nanomaterials yielding colloidally stable MFCs that remain non-aggregating even in highly saline environments. These non-aggregating, uniform, and tunable materials are excellent prospective materials for biomedical and environmental applications.

We report a one-pot hydrothermal synthesis of manganese ferrite clusters (MFCs) that offers independent control over material dimension and composition. Magnetic separation allows rapid purification while surface functionalization using sulfonated polymers ensures the materials are non-aggregating in biologically relevant medium. The resulting products are well positioned for biomedical applications.

튜블 가능한 나노 스케일 치수 및 구성망간 페릿 클러스터의 안정적인 수성 현탁액

Manganese ferrite clusters (MFCs) are spherical assemblies of tens to hundreds of primary nanocrystals whose magnetic properties are valuable in diverse ...

Synthesis of Monocyte-targeting Peptide Amphiphile Micelles for Imaging of Atherosclerosis

Atherosclerosis is a major contributor to cardiovascular disease, the leading cause of death worldwide, which claims 17.3 million lives annually. Atherosclerosis is also the leading cause of sudden death and myocardial infarction, instigated by unstable plaques that rupture and occlude the blood vessel without warning. Current imaging modalities cannot differentiate between stable and unstable plaques that rupture. Peptide amphiphiles micelles (PAMs) can overcome this drawback as they can be modified with a variety of targeting moieties that bind specifically to diseased tissue. Monocytes have been shown to be early markers of atherosclerosis, while large accumulation of monocytes is associated with plaques prone to rupture. Hence, nanoparticles that can target monocytes can be used to discriminate different stages of atherosclerosis. To that end, here, we describe a protocol for the preparation of monocyte-targeting PAMs (monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) PAMs). MCP-1 PAMs are self-assembled through synthesis under mild conditions to form nanoparticles of 15 nm in diameter with near neutral surface charge. In vitro, PAMs were found to be biocompatible and had a high binding affinity for monocytes. The methods described herein show promise for a wide range of applications in atherosclerosis as well as other inflammatory diseases.

This paper presents a method involving the synthesis and characterization of monocyte-targeting peptide amphiphile micelles and the corresponding assays to test for biocompatibility and ability of the micelle to bind to monocytes.

동맥 경화 증의 영상에 대 한 펩 티 드 Amphiphile Micelles Monocyte 타겟팅의 합성

Atherosclerosis is a major contributor to cardiovascular disease, the leading cause of death worldwide, which claims 17.3 million lives annually. ...

Nanosensors to Detect Protease Activity In Vivo for Noninvasive Diagnostics

Proteases are multi-functional enzymes that specialize in the hydrolysis of peptide-bonds and control broad biological processes including homeostasis and allostasis. Moreover, dysregulated protease activity drives pathogenesis and is a functional biomarker of diseases such as cancer; therefore, the ability to detect protease activity in vivo may provide clinically relevant information for biomedical diagnostics. The goal of this protocol is to create nanosensors that probe for protease activity in vivo by producing a quantifiable signal in urine. These protease nanosensors consist of two components: a nanoparticle and substrate. The nanoparticle functions to increase circulation half-life and substrate delivery to target disease sites. The substrate is a short peptide sequence (6-8 AA), which is designed to be specific to a target protease or group of proteases. The substrate is conjugated to the surface of the nanoparticle and is terminated by a reporter, such as a fluorescent marker, for detection. As dysregulated proteases cleave the peptide substrate, the reporter is filtered into urine for quantification as a biomarker of protease activity. Herein we describe construction of a nanosensor for matrix metalloproteinase 9 (MMP9), which is associated with tumor progression and metastasis, for detection of colorectal cancer in a mouse model.

Nanosensors to Detect Protease Activity In Vivo for Noninvasive Diagnostics

Proteases are tightly regulated enzymes involved in fundamental biological processes, and dysregulated protease activity drives progression of complex diseases such as cancer. This method&#39;s goal is to create nanosensors that measure protease activity in vivo by producing a cleavage signal that is detectable from host urine and discriminates disease.

Nanosensors 프로 테아 제 활동에 감지 비보에 비 침 투 적인 진단에 대 한

Proteases are multi-functional enzymes that specialize in the hydrolysis of peptide-bonds and control broad biological processes including homeostasis and ...

Using Magnetometry to Monitor Cellular Incorporation and Subsequent Biodegradation of Chemically Synthetized Iron Oxide Nanoparticles

Magnetic nanoparticles, made of iron oxide, present a peculiar interest for a wide range of biomedical applications for which they are often internalized in cells and then left within. One challenge is to assess their fate in the intracellular environment with reliable and precise methodologies. Herein, we introduce the use of the vibrating sample magnetometer (VSM) to precisely quantify the integrity of magnetic nanoparticles within cells by measuring their magnetic moment. Stem cells are first labeled with two types of magnetic nanoparticles; the nanoparticles have the same core produced via a fast and efficient microwave-based nonaqueous sol gel synthesis and differ in their coating: the commonly used citric acid molecule is compared to polyacrylic acid. The formation of 3D cell-spheroids is then achieved via centrifugation and the magnetic moment of these spheroids is measured at different times with the VSM. The obtained moment is a direct fingerprint of the nanoparticles&#8217; integrity, with decreasing values indicative of a nanoparticle degradation. For both nanoparticles, the magnetic moment decreases over culture time revealing their biodegradation. A protective effect of the polyacrylic acid coating is also shown, when compared to citric acid.

Iron oxide nanoparticles are synthesized via a nonaqueous sol gel procedure and coated with anionic short molecules or polymer. The use of magnetometry for monitoring the incorporation and biotransformations of magnetic nanoparticles inside human stem cells is demonstrated using a vibrating sample magnetometer (VSM).

자기 측정을 사용하여 화학적으로 합성된 산화철 나노 입자의 세포 통합 및 후속 생분해를 모니터링합니다.

Magnetic nanoparticles, made of iron oxide, present a peculiar interest for a wide range of biomedical applications for which they are often internalized ...

Manganese Oxide Nanoparticle Synthesis by Thermal Decomposition of Manganese(II) Acetylacetonate

For biomedical applications, metal oxide nanoparticles such as iron oxide and manganese oxide (MnO), have been used as biosensors and contrast agents in magnetic resonance imaging (MRI). While iron oxide nanoparticles provide constant negative contrast on MRI over typical experimental timeframes, MnO generates switchable positive contrast on MRI through dissolution of MnO to Mn2+ at low pH within cell endosomes to &#8216;turn ON&#8217; MRI contrast. This protocol describes a one-pot synthesis of MnO nanoparticles formed by thermal decomposition of manganese(II) acetylacetonate in oleylamine and dibenzyl ether. Although running the synthesis of MnO nanoparticles is simple, the initial experimental setup can be difficult to reproduce if detailed instructions are not provided. Thus, the glassware and tubing assembly is first thoroughly described to allow other investigators to easily reproduce the setup. The synthesis method incorporates a temperature controller to achieve automated and precise manipulation of the desired temperature profile, which will impact resulting nanoparticle size and chemistry. The thermal decomposition protocol can be readily adapted to generate other metal oxide nanoparticles (e.g., iron oxide) and to include alternative organic solvents and stabilizers (e.g., oleic acid). In addition, the ratio of organic solvent to stabilizer can be changed to further impact nanoparticle properties, which is shown herein. Synthesized MnO nanoparticles are characterized for morphology, size, bulk composition, and surface composition through transmission electron microscopy, X-ray diffraction, and Fourier-transform infrared spectroscopy, respectively. The MnO nanoparticles synthesized by this method will be hydrophobic and must be further manipulated through ligand exchange, polymeric encapsulation, or lipid capping to incorporate hydrophilic groups for interaction with biological fluids and tissues.

Manganese Oxide Nanoparticle Synthesis by Thermal Decomposition of ManganeseII Acetylacetonate

This protocol details a facile, one-pot synthesis of manganese oxide (MnO) nanoparticles by thermal decomposition of manganese(II) acetylacetonate in the presence of oleylamine and dibenzyl ether. MnO nanoparticles have been utilized in diverse applications including magnetic resonance imaging, biosensing, catalysis, batteries, and waste water treatment.

망간 산화 질소 입자 합성 망간 (II) 아세틸라토네이트의 열 분해에 의해

For biomedical applications, metal oxide nanoparticles such as iron oxide and manganese oxide (MnO), have been used as biosensors and contrast agents in ...

Synthesis of an In vivo MRI-detectable Apoptosis Probe

Cellular apoptosis is a prominent feature of many diseases, and this programmed cell death typically occurs before clinical manifestations of disease are evident. A means to detect apoptosis in its earliest, reversible stages would afford a pre-clinical 'window' during which preventive or therapeutic measures could be taken to protect the heart from permanent damage. We present herein a simple and robust method to conjugate human Annexin V (ANX), which avidly binds to cells in the earliest, reversible stages of apoptosis, to superparamagnetic iron oxide (SPIO) nanoparticles, which serve as an MRI-detectable contrast agent. The conjugation method begins with an oxidation of the SPIO nanoparticles, which oxidizes carboxyl groups on the polysaccharide shell of SPIO. Purified ANX protein is then added in the setting of a sodium borate solution to facilitate covalent interaction of ANX with SPIO in a reducing buffer. A final reduction step with sodium borohydride is performed to complete the reduction, and then the reaction is quenched. Unconjugated ANX is removed from the mix by microcentrifuge filtration. The size and purity of the ANX-SPIO product is verified by dynamic light scattering (DLS). This method does not require addition to, or modification of, the polysaccharide SPIO shell, as opposed to cross-linked iron oxide particle conjugation methods or biotin-labeled nanoparticles. As a result, this method represents a simple, robust approach that may be extended to conjugation of other proteins of interest.

Synthesis of an In vivo MRI-detectable Apoptosis Probe

Early detection of apoptosis may identify at-risk cell populations in a variety of diseases. Here we demonstrate a method to link an early apoptosis-detection protein (Annexin V) to a MRI-detectable iron oxide nanoparticle (SPIO). This method may be extended to other proteins of interest to generate MRI-detectable molecular imaging probes.

의 합성<em&gt; 생체내에서</em&gt; MRI-감지 Apoptosis 프로브

Cellular apoptosis is a prominent feature of many diseases, and this programmed cell death typically occurs before clinical manifestations of disease are ...

생물학

Synthesis, Characterization, and Application of Superparamagnetic Iron Oxide Nanoprobes for Extrapulmonary Tuberculosis Detection

A molecular imaging probe comprising superparamagnetic iron oxide (SPIO) nanoparticles and Mycobacterium tuberculosis surface antibody (MtbsAb) was synthesized to enhance imaging sensitivity for extrapulmonary tuberculosis (ETB). An SPIO nanoprobe was synthesized and conjugated with MtbsAb. The purified SPIO-MtbsAb nanoprobe was characterized using TEM and NMR. To determine the targeting ability of the probe, SPIO-MtbsAb nanoprobes were incubated with Mtb for in vitro imaging assays and injected into Mtb-inoculated mice for in vivo investigation with magnetic resonance (MR). The contrast enhancement reduction on magnetic resonance imaging (MRI) of Mtb and THP1 cells showed proportional to the SPIO-MtbsAb nanoprobe concentration. After 30 min of intravenous SPIO-MtbsAb nanoprobe injection into Mtb-infected mice, the signal intensity of the granulomatous site was enhanced by 14-fold in the T2-weighted MR images compared with that in mice receiving PBS injection. The MtbsAb nanoprobes can be used as a novel modality for ETB detection.

To improve serological diagnostic tests for Mycobacterium tuberculosis antigens, we developed superparamagnetic iron oxide nanoprobes to detect extrapulmonary tuberculosis.

초초파라마그네틱 산화질소 나노프로브의 합성, 특성화 및 적용

A molecular imaging probe comprising superparamagnetic iron oxide (SPIO) nanoparticles and Mycobacterium tuberculosis surface antibody (MtbsAb) was ...