Este trabalho foi apoiado pela Fundação Nacional de Ciência Natural da China (81601608) e nuptsf (NY216024).

Todos os experimentos em animais foram realizados de acordo com os protocolos aprovados pelas diretrizes farmacêuticas da OG para Cuidados com Animais e Uso de Animais de Laboratório. Os protocolos seguiram as diretrizes do Comitê de Ética para animais de laboratório da OG Pharmaceutical.
1. Síntese de microbolhas com casca de nanopartícula (NSMs)
<ol><li>Dispersar nanopartículas magnéticas (Fe3O 4 ,óxidode ferro) em água deionizada para formar uma solução de estoque de 10 mg/mL.</li>
	<li>Coloque o tubo contendo a solução IONPs em uma máquina de limpeza ultrassônica por 20 minutos. Obtenha uma solução IONPs uniformemente dispersa antes de usar.</li>
	<li>Adicione 150 μL de água deionizada, 150 μL de sulfato de dodecilo de sódio de 10 mM (SDS) e 400 μL de uma solução de estoque de IONPs a partir da etapa 1.1. em tubo de centrífuga de 1,5 mL.</li>
	<li>Fixar o homogeneizador com um andaime em um banho de gelo.</li>
	<li>Coloque o tubo da mistura em um banho de gelo e posicione a sonda homogeneizadora precisamente para ser imersa na solução da mistura.</li>
	<li>Ajuste a velocidade do homogeneizador para 20.000 rpm e ligue o homogeneizador por 3 min.</li>
	<li>Desligue o homogeneizador e remova o tubo do banho de gelo.</li>
	<li>Coloque o tubo no rack do tubo para estabilização de 12 h à temperatura ambiente.</li>
	<li>Adsorb os NSMs resultantes para a parede do tubo por um ímã e remover o supernatante. Em seguida, reabasteca com 1 mL de água desionizada fresca.</li>
	<li>Repita o processo de lavagem por três vezes e suspenda de 1 mL de água fresca destilada.</li>
	<li>Transfira 10 μL de suspensão de NSMs para um deslizamento de vidro limpo após tremer ligeiramente.</li>
	<li>Use um microscópio de fluorescência em ampliação de 20x para visualizar a morfologia NSMs. Certifique-se de tirar fotos em área aleatória.</li>
	<li>Meça o diâmetro dos NSMs das fotos usando um software Nano Measurer 1.2 de acesso aberto. Conte pelo menos 200 microbolhas.<ol>
<li>Clique em "Arquivo" e "Abrir" para selecionar o arquivo de imagem a ser processado. Depois que a imagem for importada, pressione o "governante". Desenhe uma linha vermelha com o mesmo comprimento que a régua.</li>
		<li>Em seguida, pressione "Configurações" | "Régua" e entre no comprimento da régua. Desenhe linhas dos mesmos comprimentos que os diâmetros dos microcompletos individuais na imagem. Complete todas as medidas e clique em "Relatório" | " Ver relatório".</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Resposta acústica dos NSMs
<ol><li>Diluir 200 μL de NSMs com 800 μL de água deionizada e, em seguida, transfira para um tubo de centrífugo de 1,5 mL para formar uma solução de estoque.</li>
	<li>Conecte o gerador de função, amplificador, correspondência de impedância e transdutor focado em caseiro. Coloque o transdutor no centro na parte inferior da pia cuboide artificial e conecte o hidrofone com um osciloscópio para monitorar a intensidade do ultrassom de saída(Figura 1). Adicione água deionizada na pia para imergir o transdutor.</li>
	<li>Ajuste o gerador de função para o modo de varredura, ajuste a faixa de frequência de 10 kHz a 900 kHz e ajuste a amplitude para 20 Vpp (pico de tensão). Ajuste a potência do ultrassom para 0,1% pelo amplificador. A duração de cada ciclo é de 4 s com um intervalo de tempo de 1 s.</li>
	<li>Prepare amostras de solução de estoque de 1 mL NSMs no tubo e fixe o tubo com um andaime na parte superior do transdutor focado em caseiro. Conecte o ímã à parte inferior do tubo e atraia os NSMs.</li>
	<li>Ligue a potência do gerador de funções e do amplificador. Desligue o gerador de função após a aplicação de 5 ciclos (25 s) de ultrassom. Remova o ímã e colete 1 mL da solução contendo os IONPs liberados. Adicione 1 mL de água deionizada ao tubo de centrífuga.</li>
	<li>Repita o passo 2.5. até que os NSMs no tubo desmoronem completamente.</li>
	<li>Quantifique todos os IONPs liberados pela espectrometria de emissão óptica plasmática indutivamente acoplado (ICP-OES), conforme descrito anteriormente13.</li>
</ol>3. Resposta óptica de NSMs
NOTA: Neste trabalho, um sistema laser contendo 808 nm de potência laser e uma câmera de imagem térmica infravermelha descrita anteriormente por Xu et al. é utilizado20.
<ol><li>Preparação do sistema laser<ol>
<li>Ligue a fonte de alimentação do laser e deixe aquecer por vários minutos. Fixar um diodo laser de 808 nm acoplado em um suporte de réplica.</li>
		<li>Direcione o raio laser para o estágio da amostra através de uma fibra óptica e foque no estágio da amostra para alcançar uma mancha de luz de 6 mm (em diâmetro) por uma lente convexa.</li>
		<li>Meça a saída de energia com um medidor de alimentação laser e ajuste a potência para 1 W/cm2.</li>
		<li>Conserte a câmera de imagem térmica infravermelha no tripé. Ligue a câmera e verifique se está funcionando (por exemplo, monitore a temperatura da região de interesse (ROI) focal. Desligue a fonte de alimentação e a câmera de imagem térmica infravermelha.</li>
	</ol></li>
	<li>Medição fototérmica em solução aquosa<ol>
<li>Prepare a amostra de 1 mL em diferentes IONPs (1,05 mg/mL, 1,35 mg/mL, 3,65 mg/mL, 5 mg/mL) em um tubo de centrífuga de 1,5 mL.</li>
		<li>Coloque o tubo de interesse na região focal do raio laser e regissumente a temperatura da linha de base da amostra.</li>
		<li>Ligue a potência do laser e a câmera de imagem térmica infravermelha e irradie a amostra por 10 minutos continuamente. Ao mesmo tempo, registo a temperatura em tempo real.</li>
		<li>Desligue a potência do laser e a câmera de imagem térmica infravermelha após 10 minutos de irradiação. Aguarde a temperatura da região voltar para a linha de base.</li>
		<li>Repita 3.2.2 a 3.2.4 para a medição de outras amostras. NOTA: Use água deionizada a 20 °C como controle para a medição fototérmica.</li>
	</ol></li>
	<li>Medição fototérmica em células cultivadas NOTA: As células cancerígenas de mama murinas (4T1) foram selecionadas como modelo para investigar o efeito de inibição por meio do tratamento fototérmico.<ol>
<li>Alimente as células com o Roswell Park Memorial Institute-1640 (RPMI-1640) médio suplementado com 10% de soro bovino fetal (FBS) e 1% penicilina. Coloque o ambiente de cultivo como 37 °C e 5% de CO2.</li>
		<li>Cultura 4T1 células em frascos T25 e passagem as células em uma razão de 1:2 quando 90% de confluência é atingida. NOTA: A razão da subcultura pode ser ajustada de acordo com as condições específicas das células em diferentes laboratórios.</li>
		<li>Remova e descarte o meio de cultura. Enxágüe a camada celular com solução pbs 1x para remover o soro residual contendo inibidor de trippsina.</li>
		<li>Adicione 2 mL de solução Trypsin-EDTA (0,25%) ao frasco para desprendimento. Em seguida, adicione 3 mL de 1640 células médias e aspiradas por pipetação suave.</li>
		<li>Colete 5 mL da suspensão celular e centrífuga a 500 x g por 3 min.</li>
		<li>Remova o supernasce e adicione 1 mL de meio fresco de 1640 para formar uma suspensão celular.</li>
		<li>Adicione 100 μL da suspensão celular a um prato confocal contendo 1 mL do meio de cultura. Certifique-se de que a concentração de suspensão celular é de 9 x 105/mL, e a concentração celular final no prato confocal da cultura celular é de 8,1 x 104/mL.</li>
		<li>Coloque o prato confocíte da cultura celular inoculada em uma incubadora por 24 h.</li>
		<li>Diluir diferente concentração (1,05 mg/mL, 1,35 mg/mL, 3,65 mg/mL, 5 mg/mL) da amostra de IONPs para fazer solução de 1 mL com meio 1640 sem soro.</li>
		<li>Aspire o meio de cultura a partir do prato confocal e adicione a solução de amostra preparada.</li>
		<li>Ligue a potência do laser. Concentre o raio laser no centro da antena e ajuste a potência de saída para 1 W/cm2. Ligue a câmera de imagem térmica infravermelha, irradie as células na antena confocal por 10 minutos continuamente. Regisso da temperatura em tempo real para a região focada.</li>
		<li>Desligue a câmera de imagem térmica a laser e infravermelha. Transfira o prato irradiado para a incubadora por mais 24 horas.</li>
		<li>Retire e descarte o meio de cultura, adicione 1 mL do meio de cultura fresca no prato confocal. Adicione 5 μL de solução Calcein-AM (1 mg/mL) no prato.</li>
		<li>Incubar o prato confocal a 37 °C e 5% de CO2 por 15 min. Enxágüe a camada celular com solução PBS 1x duas vezes.</li>
		<li>Observe e exploda as células por um microscópio de fluorescência confocal com um comprimento de onda de excitação de 488 nm e um comprimento de onda de emissão de 500-540 nm.</li>
		<li>Escolha 5 áreas nas imagens confocal aleatoriamente e conte o número de células 4T1 vivas em cada área manualmente. Quantifique a viabilidade das células 4T1 comparando o número de células vivas em todos os grupos experimentais com o grupo controle. NOTA: Use o meio 1640 sem soro a 20 °C como controle para a medida fototérmica. Use a amostra sem irradiação a laser como grupo de controle de viabilidade celular.</li>
	</ol></li>
	<li>Medição fototérmica in vivo<ol>
<li>Prepare 3 de camundongos machos ICR de 8 semanas de idade com um peso médio de 25 ± 2 g.</li>
		<li>Adicione 2 g de gelatina em pó a 20 mL de água deionizada. Aqueça a solução a 40 - 50 °C, dissolva completamente o gel de gelatina para formar uma solução transparente e clara.</li>
		<li>Adicione 100 mg IONPs à solução a partir de 3.4.2.</li>
		<li>Aqueça o gel a 40 – 50 °C, injete imediatamente 500 μL da solução de gelatina na almofada de peito direita do mouse.</li>
		<li>Ligue a potência do laser e concentre o raio laser na região de interesse (almofada de peito direita dos ratos). Ajuste a potência de saída para 1 W/cm2. Ligue a câmera de imagem térmica infravermelha, irradie a região de interesse por 10 minutos continuamente. Registo da temperatura da região de interesse em tempo real.</li>
		<li>Desligue a câmera de imagem térmica a laser e infravermelha.</li>
		<li>Eutanize os camundongos por asfixia de CO2 e luxação de vértebras cervicais ou qualquer método aprovado pelo comitê de pesquisa animal do Instituto.</li>
	</ol></li>
</ol>4. Medição da hipertermia magnética
NOTA: Aqui, um sistema de hipertermia magnética descrito anteriormente por Wu et al. é utilizado (21).
<ol><li>Prepare um sistema de hipertermia magnética, incluindo um gerador de campo magnético alternado (AFM) e uma câmera de imagem térmica infravermelha.<ol>
<li>Ligue o refrigerador por 10 minutos e, em seguida, ligue a máquina de aquecimento de radiofrequência moderada (ou seja, gerador AFM).</li>
		<li>Defina os parâmetros da máquina da seguinte forma: frequência (f) = 415 kHz, intensidade do campo magnético = 1,8 kA/m.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Medição de hipertermia magnética em solução aquosa<ol>
<li>Prepare 1 mL da amostra em diferentes IONPs (1,05 mg/mL, 1,35 mg/mL, 3,65 mg/mL, 5 mg/mL) em um tubo centrífuga de 1,5 mL.</li>
		<li>Coloque o tubo no centro de uma bobina de cobre de indução magnética resfriada com água.</li>
		<li>Ligue o campo magnético alternado (AFM) e a câmera de imagem térmica infravermelha. Induza a amostra por 10 minutos continuamente e regissou a temperatura em tempo real. NOTA: A câmera está localizada na parte superior da amostra, fornecendo uma visão transversal da amostra.</li>
		<li>Desligue o AFM e a câmera de imagem térmica infravermelha. Aguarde a temperatura da bobina de cobre para voltar à linha de base por 10 minutos. NOTA: Tenha cuidado com a alta temperatura, evite contato direto com as mãos e espere pelo resfriamento antes de remover amostras.</li>
		<li>Repita 4.2.2 a 4.2.4 para a medição das outras amostras.</li>
		<li>Desligo a máquina de aquecimento moderada de radiofrequência (AFM) e o refrigerador. NOTA: Utilize a água deionizada a 20 °C como controle para medição de hipertermia magnética.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Medição de hipertermia magnética in vivo<ol>
<li>Prepare 3 de camundongos machos ICR de 8 semanas de idade com um peso médio de 25 ± 2 g.</li>
		<li>Prepare 20 mL de gel de gelatina de 10 % contendo solução de 5 mg/mL IONPs.</li>
		<li>Aqueça o gel de gelatina a 40 - 50 °C, injete imediatamente 500 μL da solução de gelatina na almofada de peito direita do animal. NOTA: Foram realizados experimentos de hipertermia induzidos por magnéticos com a máquina de aquecimento usando os mesmos parâmetros do teste in vitro.</li>
		<li>Ligue o campo magnético alternado (AFM) e a câmera de imagem térmica infravermelha. Coloque a almofada de peito direita dos ratos no centro de uma bobina de cobre de indução magnética resfriada com água.</li>
		<li>Ligue a câmera de imagem térmica infravermelha, imagem a região de interesse (almofada de peito direita dos ratos) por 10 minutos continuamente e registo a temperatura da região de interesse em tempo real.</li>
		<li>Desligue o interruptor de alimentação da máquina e a câmera de imagem térmica infravermelha após 10 minutos de indução. Aguarde a temperatura da bobina de cobre para retornar à linha de base por 10 minutos.</li>
		<li>Repita 4.3.4 a 4.3.6 para a medição de outras amostras.</li>
		<li>Desligo a máquina de aquecimento moderada de radiofrequência (AFM) e o refrigerador. NOTA: Tenha cuidado com a alta temperatura, evite contato direto com as mãos e espere pelo resfriamento antes de remover amostras.</li>
		<li>Eutanize os camundongos por asfixia de CO2 e luxação de vértebras cervicais ou qualquer método aprovado pelo comitê de pesquisa animal do Instituto.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
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Y., Kennedy, A. M., Shea, J. E., Scaife, C. L., Nam, K. 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Os autores não têm nada a revelar.

Aqui, apresentamos um protocolo de fabricação de microbolhas com casca de óxido de ferro (NSMs) através de auto-montagem, sinergizando a capacidade de resposta magnética, acústica e óptica em uma plataforma nanoterapêutica. Os IONPs foram densamente embalados ao redor do núcleo de ar para formar uma concha magnética, que pode ser controlada pelo campo magnético externo para mira. Uma vez entregue, a liberação de IONPs pode ser alcançada pelo gatilho de ultrassom. Os IONPs liberados podem ser ativados tanto ...

O câncer é uma das doenças mais mortais, causando milhões de mortes a cada ano em todo o mundo e enormes perdas econômicas1. Nas clínicas, as terapias anticancerígenas convencionais, como ressecção cirúrgica, radioterapia e quimioterapia, ainda não podem proporcionar uma eficácia terapêutica satisfatória2. As limitações dessas terapias são altos efeitos colaterais tóxicos, alta taxa de recidiva e alta taxa de metástase3. Por exemplo, a quimioterapia sofre da baixa eficiência de entrega de quimioterapia precisamente para o local do tumor4. A incapacidade de as drogas penetrarem profundamente no tecido tumoral através das barreiras biológicas, incluindo matriz extracelular e alta pressão de fluido intersticial tumoral, também é responsável pela baixa eficácia terapêutica5. Além disso, a resistência ao tumor geralmente acontece nos pacientes que receberam tratamento por quimioterapia única6. Portanto, técnicas onde ocorre a ablação térmica do tumor, como a terapia fototermal (TEPT) e a terapia de hipertermia magnética (MHT), têm mostrado resultados promissores para reduzir a resistência ao tumor e vêm surgindo em ensaios clínicos7,8,9.
PtT desencadeia ablação térmica de células cancerosas pela ação de agentes de conversão fototérmica sob a irradiação da energia laser. A alta temperatura gerada (acima de 50 °C) induz necrose celular completa10. Muito recentemente, as nanopartículas de óxido de ferro (IONPs) foram demonstradas como um agente de conversão fototérmica que pode ser ativado pela luz infravermelha próxima (NIR)11.  Apesar do baixo coeficiente de absorção molar na região infravermelha próxima, os IONPs são candidatos à terapia fototermal de baixa temperatura (43 °C), uma terapia modificada para reduzir os danos causados pela exposição ao calor a tecidos normais e iniciar imunidade antitumoral contra metástase tumoral12. Uma das limitações do PTT é a baixa profundidade de penetração do laser. Para tumores profundos, o aquecimento induzido pelo campo magnético alternado (AFM) das nanopartículas de óxido de ferro, também chamada de hipertermia magnética, é uma terapia alternativa para PTT13,14. A principal vantagem do MHT é a alta penetração do campo magnético15. No entanto, a concentração relativamente alta de IONPs é uma grande desvantagem para sua aplicação clínica. A eficiência de entrega da nanomedicina (ou nanopartículas) em tumores sólidos em animais tem sido de 1 a 10% devido a uma série de obstáculos, incluindo circulação, acúmulo e penetração16,17. Portanto, uma estratégia de entrega controlada e direcionada de IONPs com a capacidade de alcançar alta penetração tecidual é de grande interesse no tratamento do câncer.
O parto mediado de ultrassom de nanopartículas mostrou sua capacidade de facilitar a penetração de nanopartículas profundas no tecido tumoral, devido ao fenômeno chamado cavitação de microbolhas18,19. No presente estudo, fabricamos microbolhas (NSMs) com auto-montagem, sinergizando a capacidade de resposta magnética, acústica e óptica em uma plataforma nanoterapêutica. O NSM contém um núcleo de ar e uma concha de nanopartículas de óxido de ferro, com um diâmetro de aproximadamente 5,4 μm. Os NSMs podem ser guiados magneticamente até o local do tumor. Em seguida, a liberação de IONPs é desencadeada por ultrassom, acompanhada de cavitação de microbolhas e microstreaming. O impulso recebido a partir da microstreaming facilita a penetração de IONPs no tecido tumoral. O PTT e o MHT podem ser alcançados por irradiação a laser NIR ou aplicação AFM, ou com a combinação de ambos.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1331px;" width="1330">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:337px;">808 nm laser power</td>
			<td style="width:315px;">Changchun New Industries Optoelectronics Tech</td>
			<td style="width:263px;">MDL-F-808-5W-18017023</td>
			<td style="width:416px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Calcein-AM</td>
			<td>Thermo Fisher SCIENTIFIC</td>
			<td>C3099</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Fetal bovine serum</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>16000-044</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Fluorescence Microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>IX71</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Function generator</td>
			<td>Keysight</td>
			<td>33500B series</td>
			<td style="width:416px;">20 MHz, 2 channels with arbitrary waveform generation capability</td>
		</tr>
		<tr height="48">
			<td height="48" style="height:48px;">Gelatin gel</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>9000-70-8</td>
			<td style="width:416px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Heating machine</td>
			<td>Shuangping</td>
			<td>SPG-06- II</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Homemade focused transducer</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Frequency=855, R-X=36.2W+5.8W, |Z|-&#952;=37W+8&#176;</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Homogenizer</td>
			<td>SCILOGEX</td>
			<td>D-160</td>
			<td>8000-30000 rpm</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;">Hydrophone</td>
			<td>T&#38;C</td>
			<td>NH1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">ICR male mice</td>
			<td>OG Pharmaceutical. Co. Ltd</td>
			<td></td>
			<td>8-week-old</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Inductively coupled plasma optical emission spectrometry</td>
			<td>PerkinElmer</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Infrared thermal imaging camera.</td>
			<td>FLIR</td>
			<td>E50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Iron(II,III) oxide</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>1317-61-9</td>
			<td>50-100nm APS Powder</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Laser power meter</td>
			<td colspan="2">Changchun New Industries Optoelectronics Tech</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Oscilloscope</td>
			<td>Keysight</td>
			<td>DSOX3054T</td>
			<td>Bandwidth 500 MHz, Sampling Rate 5 GS/S, 4 channels</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">RF Power Amplifier</td>
			<td>T&#38;C</td>
			<td>AG1020</td>
			<td style="width:416px;">The signal source can also be connected to an external signal source. The gain can be adjusted from 0 to 100%. It has multiple functions such as frequency sweep, pulse, and triangle.</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Roswell Park Memorial Institute-1640</td>
			<td>KeyGEN BioTECH</td>
			<td>KGM31800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Sodium dodecyl sulfate</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>151-21-3</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

magnetic-, acoustic-, and optical-triple-responsive microbubbles for magnetic hyperthermia and pothotothermal combination cancer therapy

A entrega de precisão de agentes anticâncológicos que visam o parto direcionado e penetrado profundamente, bem como uma liberação controlada no local do tumor foi desafiada. Aqui, fabricamos microbolhas com casca de óxido de ferro (NSMs) através de auto-montagem, sinergizando a capacidade de resposta magnética, acústica e óptica em uma plataforma nanoterapêutica. As nanopartículas de óxido de ferro servem como agentes magnéticos e fototérmicos. Uma vez injetados por via intravenosa, os NSMs podem ser guiados magneticamente até o local do tumor. O ultrassom desencadeia a liberação de nanopartículas de óxido de ferro, facilitando a penetração de nanopartículas profundas no tumor devido ao efeito de cavitação de microbolhas. A partir daí, hipertermia magnética e terapia fototérmica podem ser realizadas no tumor para terapia de câncer combinada, uma solução para a resistência ao câncer devido à heterogeneidade tumoral. Neste protocolo, foi realizada a síntese e caracterização de NSMs incluindo propriedades estruturais, químicas, magnéticas e acústicas. Além disso, a eficácia anticâncer por terapia térmica foi investigada usando culturas in vitro celulares. A estratégia de parto proposta e a terapia de combinação mantém grande promessa no tratamento do câncer para melhorar tanto a entrega quanto as eficácias anticancerígenas.

Os microbolhas com casca de nanopartículas triplas (NSMs) utilizados neste estudo foram preparados agitando a mistura do surfactante e dos IONPs. Os IONPs (50 nm) auto-montados na interface do núcleo líquido e gás, para formar uma concha magnética densamente embalada. A morfologia dos NSMs é mostrada na Figura 1A. Os NSMs resultantes apresentaram forma esférica e com diâmetro médio de 5,41 ± 1,78 μm(Figura 1B). Os resultados indicaram que os NSMs foram preparados com sucesso. ...

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Magnetic-, Acoustic-, and Optical-Triple-Responsive Microbubbles for Magnetic Hyperthermia and Pothotothermal Combination Cancer Therapy

Apresentado aqui é um protocolo para a fabricação de microbolhas com nanopartículas de óxido de ferro (NSMs) através de auto-montagem, sinergizando a capacidade de resposta magnética, acústica e óptica em uma plataforma nanoterapêutica para hipertermia magnética e terapia de câncer de combinação fototérmica.

Microbolhas magnéticas, acústicas e óptica-tripla-responsivas para hipertermia magnética e terapia de câncer de combinação pothototérmica

The precision delivery of anti-cancer agents which aim for targeted and deep-penetrated delivery as well as a controlled release at the tumor site has ...

magnetic-acoustic-optical-triple-responsive-microbubbles-for-magnetic

Research

JoVE Journal

Bioengineering

3.0K visualizações.  Nanjing University of Posts & Telecommunications. Apresentado aqui é um protocolo para a fabricação de microbolhas com nanopartículas de óxido de ferro (NSMs) através de auto-montagem, sinergizando a capacidade de resposta magnética, acústica e óptica em uma plataforma nanoterapêutica para hipertermia magnética e terapia de câncer de combinação fototérmica.

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Magnetic Tweezers for the Measurement of Twist and Torque

Single-molecule techniques make it possible to investigate the behavior of individual biological molecules in solution in real time. These techniques include so-called force spectroscopy approaches such as atomic force microscopy, optical tweezers, flow stretching, and magnetic tweezers. Amongst these approaches, magnetic tweezers have distinguished themselves by their ability to apply torque while maintaining a constant stretching force. Here, it is illustrated how such a &#8220;conventional&#8221; magnetic tweezers experimental configuration can, through a straightforward modification of its field configuration to minimize the magnitude of the transverse field, be adapted to measure the degree of twist in a biological molecule. The resulting configuration is termed the freely-orbiting magnetic tweezers. Additionally, it is shown how further modification of the field configuration can yield a transverse field with a magnitude intermediate between that of the &#8220;conventional&#8221; magnetic tweezers and the freely-orbiting magnetic tweezers, which makes it possible to directly measure the torque stored in a biological molecule. This configuration is termed the magnetic torque tweezers. The accompanying video explains in detail how the conversion of conventional magnetic tweezers into freely-orbiting magnetic tweezers and magnetic torque tweezers can be accomplished, and demonstrates the use of these techniques. These adaptations maintain all the strengths of conventional magnetic tweezers while greatly expanding the versatility of this powerful instrument.

Magnetic tweezers, a powerful single-molecule manipulation technique, can be adapted for the direct measurements of the twist (using a configuration called freely-orbiting magnetic tweezers) and torque (using a configuration termed magnetic torque tweezers) in biological macromolecules. Guidelines for performing such measurements are given, including applications to the study of DNA and associated nucleo-protein filaments.

Pinças magnéticas para a Medição do Twist and Torque

Single-molecule techniques make it possible to investigate the behavior of individual biological molecules in solution in real time. These techniques ...

Bioengenharia

Fabrication of a Functionalized Magnetic Bacterial Nanocellulose with Iron Oxide Nanoparticles

In this study, bacterial nanocellulose (BNC) produced by the bacteria Gluconacetobacter xylinus is synthesized and impregnated in situ with iron oxide nanoparticles (IONP) (Fe3O4) to yield a magnetic bacterial nanocellulose (MBNC). The synthesis of MBNC is a precise and specifically designed multi-step process. Briefly, bacterial nanocellulose (BNC) pellicles are formed from preserved G. xylinus strain according to our experimental requirements of size and morphology. A solution of iron(III) chloride hexahydrate (FeCl3&#183;6H2O) and iron(II) chloride tetrahydrate (FeCl2&#183;4H2O) with a 2:1 molar ratio is prepared and diluted in deoxygenated high purity water. A BNC pellicle is then introduced in the vessel with the reactants. This mixture is stirred and heated at 80 &#176;C in a silicon oil bath and ammonium hydroxide (14%) is then added by dropping to precipitate the ferrous ions into the BNC mesh. This last step allows forming in situ magnetite nanoparticles (Fe3O4) inside the bacterial nanocellulose mesh to confer magnetic properties to BNC pellicle. A toxicological assay was used to evaluate the biocompatibility of the BNC-IONP pellicle. Polyethylene glycol (PEG) was used to cover the IONPs in order to improve their biocompatibility. Scanning electron microscopy (SEM) images showed that the IONP were located preferentially in the fibril interlacing spaces of the BNC matrix, but some of them were also found along the BNC ribbons. Magnetic force microscope measurements performed on the MBNC detected the presence magnetic domains with high and weak intensity magnetic field, confirming the magnetic nature of the MBNC pellicle. Young&#39;s modulus values obtained in this work are also in a reasonable agreement with those reported for several blood vessels in previous studies.

Here, we present a protocol to make a bacterial nanocellulose (BNC) magnetic for applications in damaged blood vessel reconstruction. The BNC was synthesized by G. xylinus strain. On the other hand, magnetization of the BNC was realized through in situ precipitation of Fe2+ and Fe3+ ferrous ions inside the BNC mesh.

Fabricação de uma funcionalizados Magnetic bacteriana Nanocellulose com óxido de ferro nanopartículas

In this study, bacterial nanocellulose (BNC) produced by the bacteria Gluconacetobacter xylinus is synthesized and impregnated in situ with iron oxide ...

Custom-designed Laser-based Heating Apparatus for Triggered Release of Cisplatin from Thermosensitive Liposomes with Magnetic Resonance Image Guidance

Liposomes have been employed as drug delivery systems to target solid tumors through exploitation of the enhanced permeability and retention (EPR) effect resulting in significant reductions in systemic toxicity. Nonetheless, insufficient release of encapsulated drug from liposomes has limited their clinical efficacy. Temperature-sensitive liposomes have been engineered to provide site-specific release of drug in order to overcome the problem of limited tumor drug bioavailability. Our lab has designed and developed a heat-activated thermosensitive liposome formulation of cisplatin (CDDP), known as HTLC, to provide triggered release of CDDP at solid tumors. Heat-activated delivery in vivo was achieved in murine models using a custom-built laser-based heating apparatus that provides a conformal heating pattern at the tumor site as confirmed by MR thermometry (MRT). A fiber optic temperature monitoring device was used to measure the temperature in real-time during the entire heating period with online adjustment of heat delivery by alternating the laser power. Drug delivery was optimized under magnetic resonance (MR) image guidance by co-encapsulation of an MR contrast agent (i.e.,&#160;gadoteridol) along with CDDP into the thermosensitive liposomes as a means to validate the heating protocol and to assess tumor accumulation. The heating protocol consisted of a preheating period of 5 min prior to administration of HTLC and 20 min heating post-injection. This heating protocol resulted in effective release of the encapsulated agents with the highest MR signal change observed in the heated tumor in comparison to the unheated tumor and muscle. This study demonstrated the successful application of the laser-based heating apparatus for preclinical thermosensitive liposome development and the importance of MR-guided validation of the heating protocol for optimization of drug delivery.

AN MRI-compatible&#160;custom-designed laser-based heating apparatus has been developed to provide local heating of subcutaneous tumors in order to activate release of agents from thermosensitive liposomes specifically at the tumor region.

Customizado aparelho de aquecimento à base de laser para lançamento acionado de cisplatina de termossensível lipossomas com Ressonância Magnética Orientação Imagem

Liposomes have been employed as drug delivery systems to target solid tumors through exploitation of the enhanced permeability and retention (EPR) effect ...

Rapid Scan Electron Paramagnetic Resonance Opens New Avenues for Imaging Physiologically Important Parameters In Vivo

We demonstrate a superior method of 2D spectral-spatial imaging of stable radical reporter molecules at 250 MHz using rapid-scan electron-paramagnetic-resonance (RS-EPR), which can provide quantitative information under in vivo conditions on oxygen concentration, pH, redox status and concentration of signaling molecules (i.e., OH&#8226;, NO&#8226;). The RS-EPR technique has a higher sensitivity, improved spatial resolution (1 mm), and shorter acquisition time in comparison to the standard continuous wave (CW) technique. A variety of phantom configurations have been tested, with spatial resolution varying from 1 to 6 mm, and spectral width of the reporter molecules ranging from 16 &#181;T (160 mG) to 5 mT (50 G). A cross-loop bimodal resonator decouples excitation and detection, reducing the noise, while the rapid scan effect allows more power to be input to the spin system before saturation, increasing the EPR signal. This leads to a substantially higher signal-to-noise ratio than in conventional CW EPR experiments.

Rapid Scan Electron Paramagnetic Resonance Opens New Avenues for Imaging Physiologically Important Parameters In Vivo

A new electron paramagnetic resonance (EPR) method, rapid scan EPR (RS-EPR), is demonstrated for 2D spectral spatial imaging which is superior to the traditional continuous wave (CW) technique and opens new venues for in vivo imaging. Results are demonstrated at 250 MHz, but the technique is applicable at any frequency.

Rápida digitalização ressonância paramagnética eletrônica abre novos caminhos para criação de imagens fisiologicamente parâmetros importantes<em&gt; In Vivo</em

We demonstrate a superior method of 2D spectral-spatial imaging of stable radical reporter molecules at 250 MHz using rapid-scan ...

Magnetic Levitation Coupled with Portable Imaging and Analysis for Disease Diagnostics

Currently, many clinical diagnostic procedures are complex, costly, inefficient, and inaccessible to a large population in the world. The requirements for specialized equipment and trained personnel require that many diagnostic tests be performed at remote, centralized clinical laboratories. Magnetic levitation is a simple yet powerful technique and can be applied to levitate cells, which are suspended in a paramagnetic solution and placed in a magnetic field, at a position determined by equilibrium between a magnetic force and a buoyancy force. Here, we present a versatile platform technology designed for point-of-care diagnostics which uses magnetic levitation coupled to microscopic imaging and automated analysis to determine the density distribution of a patient's cells as a useful diagnostic indicator. We present two platforms operating on this principle: (i) a smartphone-compatible version of the technology, where the built-in smartphone camera is used to image cells in the magnetic field and a smartphone application processes the images and to measures the density distribution of the cells and (ii) a self-contained version where a camera board is used to capture images and an embedded processing unit with attached thin-film-transistor (TFT) screen measures and displays the results. Demonstrated applications include: (i) measuring the altered distribution of a cell population with a disease phenotype compared to a healthy phenotype, which is applied to sickle cell disease diagnosis, and (ii) separation of different cell types based on their characteristic densities, which is applied to separate white blood cells from red blood cells for white blood cell cytometry. These applications, as well as future extensions of the essential density-based measurements enabled by this portable, user-friendly platform technology, will significantly enhance disease diagnostic capabilities at the point of care.

We present a magnetic levitation technique coupled with automated imaging and analysis in both a smartphone-compatible device and a device with embedded imaging and processing. This is applied to measure the density distribution of cells with two demonstrated biomedical applications: sickle cell disease diagnosis and separating white and red blood cells.

Levitação magnética Juntamente com imagem Portátil e Análise para a doença Diagnostics

Currently, many clinical diagnostic procedures are complex, costly, inefficient, and inaccessible to a large population in the world. The requirements for ...

3D Magnetic Stem Cell Aggregation and Bioreactor Maturation for Cartilage Regeneration

Cartilage engineering remains a challenge due to the difficulties in creating an in vitro functional implant similar to the native tissue. An approach recently explored for the development of autologous replacements involves the differentiation of stem cells into chondrocytes. To initiate this chondrogenesis, a degree of compaction of the stem cells is required; hence, we demonstrated the feasibility of magnetically condensing cells, both within thick scaffolds and scaffold-free, using miniaturized magnetic field sources as cell attractors. This magnetic approach was also used to guide aggregate fusion and to build scaffold-free, organized, three-dimensional (3D) tissues several millimeters in size. In addition to having an enhanced size, the tissue formed by magnetic-driven fusion presented a significant increase in the expression of collagen II, and a similar trend was observed for aggrecan expression. As the native cartilage was subjected to forces that influenced its 3D structure, dynamic maturation was also performed. A bioreactor that provides mechanical stimuli was used to culture the magnetically seeded scaffolds over a 21-day period. Bioreactor maturation largely improved chondrogenesis into the cellularized scaffolds; the extracellular matrix obtained under these conditions was rich in collagen II and aggrecan. This work outlines the innovative potential of magnetic condensation of labeled stem cells and dynamic maturation in a bioreactor for improved chondrogenic differentiation, both scaffold-free and within polysaccharide scaffolds.

Chondrogenesis from stem cells requires fine tuning the culture conditions. Here, we present a magnetic approach for condensing cells, an essential step to initiate chondrogenesis. In addition, we show that dynamic maturation in a bioreactor applies mechanical stimulation to the cellular constructs and enhances cartilaginous extracellular matrix production.

3D Agregação Stem Magnetic celular e biorreator Maturação para regeneração da cartilagem

Cartilage engineering remains a challenge due to the difficulties in creating an in vitro functional implant similar to the native tissue. An approach ...

Magnetic and Thermal-sensitive Poly(N-isopropylacrylamide)-based Microgels for Magnetically Triggered Controlled Release

Magnetically and thermally sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm)/Fe3O4-NH2 microgels with the encapsulated anti-cancer drug curcumin (Cur) were designed and fabricated for magnetically triggered release. PNIPAAm-based magnetic microgels with a spherical structure were produced via a temperature-induced emulsion followed with physical-crosslinking by mixing PNIPAAm, polyethylenimine (PEI), and Fe3O4-NH2 magnetic nanoparticles. Because of their dispersity, the Fe3O4-NH2 nanoparticles were embedded inside the polymer matrix. The amine groups exposed on the Fe3O4-NH2 and PEI surface supported the spherical structure by physically crosslinking with the amide groups of the PNIPAAm. The hydrophobic anti-cancer drug curcumin can be dispersed in water after encapsulation into the microgels. The microgels were characterized by transmission electron microscopy (TEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), and UV-Vis spectral analysis. Furthermore, magnetically triggered release was studied under an external high frequency magnetic field (HFMF). A significant &#34;burst release&#34; of curcumin was observed after applying the HFMF to the microgels due to the magnetic inductive heating (hyperthermia) effect. This manuscript describes the magnetically triggered controlled release of Cur-PNIPAAm/Fe3O4-NH2 encapsulated curcumin, which can be potentially applied for tumor therapy.

Magnetic and Thermal-sensitive PolyN-isopropylacrylamide-based Microgels for Magnetically Triggered Controlled Release

This manuscript describes the preparation of magnetic and thermal-sensitive microgels via a temperature-induced emulsion without chemical reaction. These sensitive microgels were synthesized by mixing poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm), polyethylenimine (PEI) and Fe3O4-NH2 nanoparticles for the potential use in magnetically and thermally triggered drug-release.

Poli (Magnetic and Thermal-sensitive Poly)<em&gt; N</em&gt; Microgels com base em isopropilacrilamida) para liberação controlada com disparo magnético

Magnetically and thermally sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm)/Fe3O4-NH2 microgels with the encapsulated anti-cancer drug curcumin (Cur) were ...

Metabolic Support of Excised, Living Brain Tissues During Magnetic Resonance Microscopy Acquisition

This protocol describes the procedures necessary to support normal metabolic functions of acute brain slice preparations during the collection of magnetic resonance (MR) microscopy data. While it is possible to perform MR collections on living, excised mammalian tissue, such experiments have traditionally been constrained by resolution limits and are thus incapable of visualizing tissue microstructure. Conversely, MR protocols that did achieve microscopic image resolution required the use of fixed samples to accommodate the need for static, unchanging conditions over lengthy scan times. The current protocol describes the first available MR technique that enables imaging of living, mammalian tissue samples at microscopic resolutions. Such data is of great importance to the understanding of how pathology-based contrast changes occurring at the microscopic level influence the content of macroscopic MR scans such as those used in the clinic. Once such an understanding is realized, diagnostic methods with greater sensitivity and accuracy can be developed, which will translate directly to earlier disease treatment, more accurate therapy monitoring and improved patient outcomes.
While the described methodology focuses on brain slice preparations, the protocol is adaptable to any excised tissue slice given that changes are made to the gas and perfusate preparations to accommodate the tissue&#39;s specific metabolic needs. Successful execution of the protocol should result in living, acute slice preparations that exhibit MR diffusion signal stability for periods up to 15.5 h. The primary advantages of the current system over other MR compatible perfusion apparatuses are its compatibility with the MR microscopy hardware required to attain higher resolution images and ability to provide constant, uninterrupted flow with carefully regulated perfusate conditions. Reduced sample throughput is a consideration with this design as only one tissue slice may be imaged at a time.

The current protocol describes a method by which users can maintain viability of acute hippocampal and cortical slice preparations during the collection of magnetic resonance microscopy data.

Suporte metabólico de extirpado, tecidos de cérebro vivos durante a aquisição de microscopia de ressonância magnética

This protocol describes the procedures necessary to support normal metabolic functions of acute brain slice preparations during the collection of magnetic ...

Optimized Setup and Protocol for Magnetic Domain Imaging with In Situ Hysteresis Measurement

This paper elaborates the sample preparation protocols required to obtain optimal domain patterns using the Bitter method, focusing on the extra steps compared to standard metallographic sample preparation procedures. The paper proposes a novel bespoke rig for dynamic domain imaging with in situ BH (magnetic hysteresis) measurements and elaborates the protocols for the sensor preparation and the use of the rig to ensure accurate BH measurement. The protocols for static and ordinary dynamic domain imaging (without in situ BH measurements) are also presented. The reported method takes advantage of the convenience and high sensitivity of the traditional Bitter method and enables in situ BH measurement without interrupting or interfering with the domain wall movement processes. This facilitates establishing a direct and quantitative link between the domain wall movement processes&#8211;microstructural feature interactions in ferritic steels with their BH loops. This method is anticipated to become a useful tool for the fundamental study of microstructure&#8211;magnetic property relationships in steels and to help interpret the electromagnetic sensor signals for non-destructive evaluation of steel microstructures.

Optimized Setup and Protocol for Magnetic Domain Imaging with In Situ Hysteresis Measurement

This paper elaborates the sample and sensor preparation procedures and the protocols for using the test rig particularly for dynamic domain imaging with in situ BH measurements in order to achieve optimal domain pattern quality and accurate BH measurements.

Configuração otimizada e protocolo para a imagem latente magnética domínio em Situ histerese medicão

This paper elaborates the sample preparation protocols required to obtain optimal domain patterns using the Bitter method, focusing on the extra steps ...

Protocol for MicroRNA Transfer into Adult Bone Marrow-derived Hematopoietic Stem Cells to Enable Cell Engineering Combined with Magnetic Targeting

While CD133+ hematopoietic stem cells (SCs) have been proven to provide high potential in the field of regenerative medicine, their low retention rates after injection into injured tissues as well as the observed massive cell death rates lead to very restricted therapeutic effects. To overcome these limitations, we sought to establish a non-viral based protocol for suitable cell engineering prior to their administration. The modification of human CD133+ expressing SCs using microRNA (miR) loaded magnetic polyplexes was addressed with respect to uptake efficiency and safety as well as the targeting potential of the cells. Relying on our protocol, we can achieve high miR uptake rates of 80&#8211;90% while the CD133+ stem cell properties remain unaffected. Moreover, these modified cells offer the option of magnetic targeting. We describe here a safe and highly efficient procedure for the modification of CD133+ SCs. We expect this approach to provide a standard technology for optimization of therapeutic stem cell effects and for monitoring of the administered cell product via magnetic resonance imaging (MRI).

This protocol illustrates a safe and efficient procedure to modify CD133+ hematopoietic stem cells. The presented non-viral, magnetic polyplex-based approach may provide a basis for the optimization of therapeutic stem cell effects as well as for monitoring the administered cell product via magnetic resonance imaging.

Protocolo para transferência de MicroRNA na medula óssea-derivado hematopoiéticas células-tronco adultas para habilitar celular engenharia combinada com alvo magnético

While CD133+ hematopoietic stem cells (SCs) have been proven to provide high potential in the field of regenerative medicine, their low retention rates ...