Bu çalışma kısmen ERANET + Projeleri LUS BUBBLE ve BI-TRE çerçevesinde Regione Toscana ve Avrupa Topluluğu tarafından desteklenmiştir.

Not: Altın nanoçubuklar tüm konsantrasyonlar, nominal Au molarite cinsinden ifade edilmiştir. diğer eserlerle karşılaştırma için, 1 M Au kabaca bizim durumumuzda, 20 uM altın nanoçubuklar karşılık unutmayın. Katyonik altın nanorods hazırlanması 1. Not:.. Metodu ratto diğ 26 uyarınca Nikoobakht ve arkadaşları 25 tarafından ortaya uyarlanmış protokole göre, askorbik asit HAuCl 4 otokatalitik azaltılması ile setrimonyum bromür (CTAB) -kapaklı altın nanoçubuklar sentezi ile başlar. Daha sonra, bu altın nanorods polietilen glikol kombinasyonu ile, plazma membran daha fazla biyo-uyumluluk ve afinite elde etmek için modifiye edilmiş olan, 10, 11, 27, 28 iplik ve dörtlü amonyum bileşikleri, 22. <ol><li> Bir concentratio 24 mi CTAB-başlıklı altın nanorods saflaştırmakİki santrifüj devir (12.000 xg, 30 dakika) ve boşaltma ile 450 uM Au n. İlk hacmine ölü hacim oranı bu protokoldeki tüm santrifüj adımları için yaklaşık 1/200 veya daha düşük olduğundan emin olun. çamaşır çözeltisi olarak 500 uM, sulu CTAB kullanımı ve son olarak, 500 uM CTAB ve% 0.005 (h / h) polisorbat 20 ihtiva eden, pH 5 ve 6 ml 100 mM asetat tampon içine partiküller aktarırlar. </li><li> 30 ul 10 mM sulu a-metoksi-omega-merkapto-poli (etilen glikol) (MW ~ 5000) ekleyin ve 37 ° C sıcaklıkta 30 dakika boyunca tepkimeye bırakın. </li><li> Dimetil sülfoksit, N, N, N-trimetilamonyum bromür ve 37 ° C&#39;de 24 saat süre ile geri kalanı bırakın - 30 ul 100 mM (11 Mercaptoundecyl) ekleyin. </li><li> Daha sonra, dört adet santrifüj devir (12.000 xg, 30 dakika) ve boşaltma ile bu parçacıkları su içinde 18 mL% 0.005 (h / h) polisorbat 20 ilave edilmesi ve saflaştırılması. Yıkama solüsyonu olarak suda% 0.005 (h / h) polisorbat 20 kullanımı ve son olarak pH 2.4 ml steril PBS içine partikülleri transferi7.4. altın nihai nominal konsantrasyonu 4.5 mM&#39;dir. </li></ol> Altın nanorods ile Fare Makrofagların 2. Yükleme <ol><li> J774a.1 DMEM,% 10 fetal sığır serumu, 1 mM glutamin, 100 birim / ml penisilin ve 100 ug / ml streptomisin gibi kültür ortamı ile takviye edilmiş monosit / makrofajik hücre çizgisi kullanarak. Levha 5 x 10 5 60 mm çapında dört Petri çanağında hücreleri ve ayrılma sırasında alt konfluent edilecek şekilde bunları 24 saat boyunca büyümeye izin (adım 2.2). <ol><li> Protokol boyunca, standart kültür koşulları (37 ° C,% 5 CO2,% 95 hava ve% 100 görece nem) altında hücreleri korumak. hücreleri manipüle etmek için bir laminer akış kabini ve uygun kişisel koruyucu donanımları kullanın. </li></ol></li><li> 24 saat sonra, kitosan filmlerin içine gömülü katyonik altın nanoçubuklar hücreleri yük ve onları hazırlamak: <ol><li> partiküller hücreler tarafından alınır izin vermek üzere, 4.5 bir kısım ilaveHer bir Petri kabı içine PBS mM Au katyonik altın nanorods, 100 uM Au bir son konsantrasyon elde edecek şekilde. 24 saat inkübasyondan petri tabaklara bırakın. </li><li> Sonra, onların iyi koşullar ve yükleme onaylamak için bir optik mikroskop altında hücreleri gözlemlemek. Hücreler, normal morfoloji ve koyu hücre içi veziküller bir dizi sergilemesi gerekir. Aşağıdaki adımlardan (en az 2 x 10 6 hücre) için bir hücre, uygun bir miktarda elde etmek için, iki Petri tabaklarına gelenler birleştirme bir kazıyıcı hücreleri ayırın ve bir ortadan kaldırmak için bunların (120 xg, 6 dakika) santrifüj katyonik altın nanoçubuklar fazlalığı. Hücresel pelet neredeyse siyah bakmak gerekir. </li><li> 2 ml PBS içinde pelet askıya alma ve bir Bürker odasının kullanılmasıyla hücreleri sayın. Santrifüj 2 x 10 6 hücre (120 xg, 6 dakika) ve oda sıcaklığında on dakika süreyle PBS içinde formaldehid (w / v), 2 ml% 3.6 içindeki pelet tamir ihtiva eden bir süspansiyon. Son olarak, centrifugat bu pelet üç kez yıkayınİyon fiksatif çıkarmak için (120 xg, 6 dakika). yıkama çözeltisi olarak PBS kullanın. </li></ol></li></ol> Kitosan Films içine Makrofagların 3. yerleştirilmesinin Not: kitosan 26, 27, 28 kendine özgü özellikleri, 29 katyonik altın nanoçubuklar ile boyanmış makrofajlar içeren biomimetic hayaletleri üretmek için istismar edilmiştir. Örneğin agaroz gibi hidrojeller ile ilgili olarak, kitosan PA mikroskopi 6 için kritik olan daha kuvvetli ve daha ince olan filmler, sağlar. Bu fantomların imalat mi protokolleri 29, 30, aşağıda belirtilen 30 belirtilen bazı değişikliklerle, 31 uygun olarak gerçekleştirilir. <ol><li> Bir asidifiye (asetik asit ilave edilerek elde edilen pH değeri 4.5) ve yapışkan% 3 Hazırlama düşük molekül ağırlıklı çitosan (w / v) (ortalama MW 120 kDa) çözeltisi, iyice karıştırın ve40 ° C&#39;de 24 saat boyunca homojenize edilmiştir. </li><li> Daha sonra, çitosan solüsyonu 500 ul olan katyonik altın nanorods (2 x 10 6 hücre) içeren fare makrofajları karıştırın. </li><li> , ~ 50 mikron kalınlığında hayaletleri elde 1.91 cm2 polistiren kalıplara karışımından 250 mg dökün ve 24 saat süre ile bir azot akımı altında bırakmak için. Daha sonra, çapraz bağlama uyarmak için, 500 ul 1 M NaOH ile, bu örnekler tedavi ve ultra saf su ve 10 ml ile yıkayın. </li></ol> Foto akustik Dönüşüm stabilitesi 4. Test Not: PA dönüşüm stabilitesi ref 6&#39;da anlatılan ev yapımı kurulum PA deneyler vasıtasıyla incelenmiştir. <ol><li> plaka tabanından ~ 5 mm mesafe tutacak şekilde, bir Petri kutusu içine daldırılmış bir plastik tutucu kullanılması ile, örneğin DI su içinde makrofajlar içeren kitosan film askıya alınması. mikrometrik XY sahneye bu tabak koyduÖrnek pozisyonunu kontrol etmek için. </li><li> 2500 - 400 dalga boyu aralığında YAG lazer: Q-anahtarlı Nd üçüncü harmonik tarafından pompalanan bir optik parametrik osilatörden, örneğin altın nanoçubuklar (uzunlamasına plasmonik bant ile rezonans içinde ~ 5 NSEC darbe süresi ile lazer ışını Odak bir ~ 300 mikron nokta çapı film yüzeyine dik 5 nsaniye nm ve darbe süresi). <ol><li> Ayarlamak için lazer fluens lazer çıkış önünde bir zayıflatıcı yerleştirin ve akıcılık dalgalanmalarını bir enerji metre (örneğin, bir pyroelektrik dedektör) lazer ışınının bölümünü odaklanmak ve izlemek için bir ışın ayırıcı kullanabilirsiniz. Hizalama sırasında mJ / puls başına cm 2 1 ~ altında optik dozu koruyun. Lazer açık olduğunda uygun lazer güvenlik gözlük kullanın. </li></ol></li><li> film yüzeyinin kapalı Petri kabı ~ 2 mm içine ve mikrometrik çeviriler kullanarak kendi konumunu ayarlamak - bir ultrason transdüser (20 MHz 1 frekans aralığını) Dipve dönme aşamaları filmden yayılan PA sinyali maksimize etmek. </li><li> Örnek 6 zarar vermez bir prob fluens F LO belirleyin: <ol><li> 1 mJ / en az 500 atım için puls başına cm 2 civarında bir akıcılığa numunenin rastgele nokta ışın tedavisi. Her darbe, bir osiloskop ile enerji metre ultrason dönüştürücü ve lazer akıcılığa karşılık gelen PA sinyalini kazanır. F LO deneme olarak ortalama dozu adlandırın. </li><li> Darbe sayısının bir fonksiyonu olarak tepe-tepe genlik olarak PA sinyalin şiddetini hesaplayın. Lazer yoğunluk iniş-çıkışlarını dengelemek için amacıyla, K LO deneme kendi akıcılığa oranı için her bir PA sinyalinin genliğini normalleştirmek. nabız sayısının bir fonksiyonu olarak normalize PA yoğunluğunun eğilimi analiz ve zamanla istikrarı doğrulayın. </li><li> Kararsızlığı durumunda tekrar F LO düşük bir değere sahip 4.4.3 4.4.1 adımları <s&gt; deneme kadar. Stabilite kaybı ortaya kadar denge durumunda, yüksek ~% 10 F LO deneme bir değerle tekrarlayın. Istikrarı sağlayan F LO davasının ikinci en yüksek değer olarak prob akıcılık F LO ayarlayın. </li></ol></li><li> Bir şekillendirme eşik fluens ölçün: <ol><li> Numunenin başka bir rasgele nokta seçin ve F LO 500 atım üzerinde bir ortalama PA yoğunluğunu (I LO a) prob. </li><li> F LO daha yüksek bir nominal dozu ayarlamak ve 50 darbe teslim. F exc olarak ortalama dozu adlandırın. </li><li> Bir kez daha F LO 500 atım üzerinde bir ortalama PA yoğunluğunu (I LO b) prob. Oranı R = I LO b / I LO hesaplayın. birlik altında R değeri numunenin optik özelliklerinin geri dönüşü olmayan bir değişim kanıtlar verir. </li><li> filmi taşımak için mikrometrik XY sahne kullanın ve poin değiştirmekrastgele numune t. Tekrarlayın ve çevresinde birlik üstünde, altında R birkaç değerlerini almak üzere, F exc farklı değerlerle 4.5.4 için 4.5.1 adımları. 15 puan makul. </li><li> F exc bir fonksiyonu olarak arsa R ve R istatistiksel belirsizlik ötesinde birinden farklı başladığında değer olarak inci yeniden şekillendirilmesi eşik akıcılık F tespit. 6 </li></ol></li></ol>

Yazarlar hiçbir rakip mali çıkarları olduğunu beyan ederim.

Tümör ilişkili makrofajlar hedef kavramı kanseri 34, 35, 36 mücadelede güçlü bir kavram olarak ortaya çıkmaktadır. Burada, bunun yerine kendi imha, bu hücreler kendi tropizm sömürü ile, bir tümör içine altın nanorods getirmek için hücresel araçlar olarak alınırlar. Bu perspektif parçacıkların düşünceli tasarım, hücreler ve karakterizasyonu onların entegrasyonunu gerektirir. Katyonik altın nanoçubuklar yüklü fare makrofaj fotostab...

Geçtiğimiz on yıl içinde, bu tür altın nanoçubuklar, nanoshells ve nanocages gibi çeşitli plasmonik parçacıklar, biyomedikal optik 1, 2, 3, 4 uygulamaları için önemli bir ilgi görmüştür. Standart altın nanokürecikler uymayacak, bu yeni parçacıklar vücuda derin optik penetrasyon ve endojen bileşenler üzerinde 1 yüksek optik kontrast sağlar yakın kızılötesi (NIR) penceresinde yankı. Bu özellik, foto akustik (PA) görüntüleme ve kanser fototermal ablasyonu gibi yenilikçi uygulamalar için ilgi uyandırdı. Ancak, çeşitli konularda bu parçacıkların klinik nüfuz dizginlemek. Örneğin, optik aktivasyonu, 8 aşırı ısınma indükleme ve foto-5, 6, 7 sürücüler daha küresel profilleri karşı işlevsel şekilleri değiştirme eğilimi </sup&gt;, 9. Bilimsel tartışma hakim bir başka konu tümörlerinde sistemik teslim olduğunu. Özellikle, altın nanorods gelişmiş geçirgenliği ve tutma ve malign belirteçlerinin spesifik problar ile konjugasyon kolaylığı göstermek tümörleri yayılmak için ideal boyutları birleştirir. Bu nedenle, kan akışına direkt enjeksiyon için bunların hazırlanması uygun bir şema 10, 11, 12, 13 olarak görülmektedir. Partiküllerin en mononükleer fagosit sisteminin 10, 11, 12 tarafından yakalanan olma ile Bununla birlikte, bu yol, bir problem teşkil etmektedir. Buna ek olarak, başka bir sorun gövdesi 14 boyunca dolaşım sonra parçacıkların, optik ve biyokimyasal stabilitesidir. Parçacıklar kolloidal kararlılık ve agrega kaybetmek, onların plasmonik özellikleri ve ısı transferi dinamikleri plasmonik kavrama 15 muzdarip olabilir, </s&gt; 16, 17 ve yukarı 18 çapraz aşırı ısınma. Daha yakın zamanlarda, tümör ile ilişkili makrofaj tropizminin yararlanmaya kavramı akıllı alternatif 19, 20, 21 olarak ortaya çıkmıştır. Bu hücreler tespit etmek ve yüksek özgüllük ile tümörlerin yayılmak için doğuştan gelen bir yetenek tutun. Bu nedenle, bir perspektif, bir hastadan alınan bu hücreleri izole in vitro altın nanoçubuklar ile onlara yük ve daha sonra teslim sorumlu hücresel araçlar olarak kullanmak amacı ile, hastaya geri enjekte etmek olabilir. Diğer bir avantajı biyolojik arayüz in vitro inşa edilecek, çünkü parçacıkların optik ve biyokimyasal istikrar üzerinde daha fazla kontrol sahibi olacaktır. Yine, optik kontrast ajanları olarak bu hücresel araçların performansları kritik bir ihtiyaç analizi. Bu çalışmada, hazırlık ve cellul kritik sorunlar anlatılmaktadırkanser PA görüntüleme altın nanorods AR içeren araçlar. PEG&#39;lenmiş altın nanorods plazma membranları 23, 24 ile etkileşimi teşvik etmek için beklenen bir katyonik profilini elde etmek için, dördüncü derece amonyum bileşikleri 22 ile modifiye edilmiştir. Bu parçacıklar, umarım onların biyolojik fonksiyonları ile çok engel olmadan, en hücresel türlü verimli ve belirsiz alımını tabi. Murin makrofajlar kadar sıkı endositik veziküller içinde sınırlı hale hücre başına kadar 000, 200 gibi katyonik altın nanoçubuklar e yüklenir. Bu yapılandırma nedeniyle bu veziküller içinde plasmonik bağlantı ve çapraz aşırı ısınma tehdidi, endişe ortaya olmalıdır. Bu nedenle, makrofajlar parçacıkların PA dönüşüm stabilitesi en endositik vesiküller büyüme ortamından transfer muhafaza olduğunu doğrulamak için, biyolojik dokuların taklit biyopolimer hidrojeller gömülür. effective ölçüm kriterleri PA görüntüleme için acil ilgi koşullarında PA dönüşüm istikrarı ölçmek amacıyla dışarı işlenmiştir. Şekillendirme eşiği 10 Hz tipik tekrarlama oranı 50 lazer puls dizileri sonra optik instabilite ait başlangıç ​​ayarlanır. Biz bu sonuçları tümörlere plasmonik parçacıklar sunmak için yeni stratejilerin geliştirilmesi için ivme sağlayabilir eminiz.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="760">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Hexadecyltrimethylammonium bromide</td>
			<td style="width:104px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">H6269</td>
			<td style="width:321px;">To synthesize gold nanorods</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Gold(III) chloride trihydrate</td>
			<td style="width:104px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">520918</td>
			<td style="width:321px;">To synthesize gold nanorods</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Silver nitrate</td>
			<td style="width:104px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">S6506</td>
			<td style="width:321px;">To synthesize gold nanorods</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">L-ascorbic acid</td>
			<td style="width:104px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">A5960</td>
			<td style="width:321px;">To synthesize gold nanorods</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Sodium borohydride</td>
			<td style="width:104px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:321px;">To synthesize gold nanoseeds</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">MeO-PEG-SH</td>
			<td style="width:104px;">Iris Biotech</td>
			<td style="width:119px;">PEG1171</td>
			<td style="width:321px;">To PEGylate gold nanorods. Molecular weight about 5,000 Da</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Acetic acid</td>
			<td style="width:104px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">320099</td>
			<td style="width:321px;">To PEGylate gold nanorods and solubilize chitosan</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Sodium acetate</td>
			<td style="width:104px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">S8750</td>
			<td style="width:321px;">To PEGylate gold nanorods</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">(11-Mercaptoundecyl)-N,N,N-trimethylammonium bromide</td>
			<td style="width:104px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">733305</td>
			<td style="width:321px;">To modify gold nanorods with quaternary ammonium compounds</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Dimethyl sulfoxide</td>
			<td style="width:104px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">276855</td>
			<td style="width:321px;">To solubilize (11-mercaptoundecyl)-N,N,N-trimethylammonium bromide</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">&#160;&#160;Polysorbate 20</td>
			<td style="width:104px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">P2287</td>
			<td style="width:321px;">To centrifuge PEGylated gold nanorods</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">PBS</td>
			<td style="width:104px;">Lonza</td>
			<td style="width:119px;">BE17-516F</td>
			<td style="width:321px;">To suspend gold nanorods before incubation with cells and to treat pellets of cells</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">J774a.1</td>
			<td style="width:104px;">ATCC</td>
			<td style="width:119px;">TIB-67</td>
			<td style="width:321px;">Monocyte/macrophage murine cell line</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">DMEM</td>
			<td style="width:104px;">Lonza</td>
			<td style="width:119px;">BE12-707F</td>
			<td style="width:321px;">Cell culture medium</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">FBS</td>
			<td style="width:104px;">Lonza</td>
			<td style="width:119px;">DE14-801F</td>
			<td style="width:321px;">To be added to cell culture medium</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">L-glutamine</td>
			<td style="width:104px;">Lonza</td>
			<td style="width:119px;">BE17-605E</td>
			<td style="width:321px;">To be added to cell culture medium</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Penicillin/streptomycin</td>
			<td style="width:104px;">Lonza</td>
			<td style="width:119px;">DE17-602E</td>
			<td style="width:321px;">To be added to cell culture medium</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Petri dish</td>
			<td style="width:104px;">NEST</td>
			<td style="width:119px;">705001</td>
			<td style="width:321px;">Cell culture dish</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Cell scraper</td>
			<td style="width:104px;">EuroClone</td>
			<td style="width:119px;">ES7018</td>
			<td style="width:321px;">To detach cells</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Formaldehyde</td>
			<td style="width:104px;">Fluka</td>
			<td style="width:119px;">47630</td>
			<td style="width:321px;">To fix cells</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Chitosan, low molecular weight&#160;</td>
			<td style="width:104px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">448869</td>
			<td style="width:321px;">75-85% deacetylated. Molecular weight about 120,000 Da</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Sodium hydroxyde</td>
			<td style="width:104px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">306576</td>
			<td style="width:321px;">To insolubilize chitosan and generate the hydrogel</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Polystyrene cell culture plates</td>
			<td style="width:104px;">NEST</td>
			<td style="width:119px;">702011</td>
			<td style="width:321px;">Used as molds to fabricate chitosan hydrogels</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Optical parametric oscillator pumped by the third harmonic of a Q-switched Nd:YAG laser</td>
			<td style="width:104px;">Continuum, Santa Clara, USA</td>
			<td style="width:119px;">&#160;Surelite OPO plus</td>
			<td style="width:321px;">Source of optical excitation for photoacoustic tests</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Pyroelectric detector&#160;</td>
			<td style="width:104px;">Gentec, Quebec, Canada</td>
			<td style="width:119px;">QE8SP</td>
			<td style="width:321px;">To monitor optical fluence for photoacoustic tests</td>
		</tr>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="height:105px;width:216px;">Pre amplified needle hydrophone</td>
			<td style="width:104px;">Precision Acoustic, Dorset, UK</td>
			<td style="width:119px;">Model with 1 mm sensor diameter and 1-20 MHz frequency range</td>
			<td style="width:321px;">To measure photoacoustic signals</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation and photoacoustic analysis of cellular vehicles containing gold nanorods

Altın nanorods, tümörlere eve yakın kızıl ötesi pencere, düşük sitotoksisite ve potansiyeline yönelik yoğun optik absorbans sayesinde bu tür fototermal ablasyon ve kanser foto akustik görüntüleme gibi biyomedikal uygulamalarda, bir dizi için caziptir. Ancak, tümörlere onların teslim hala bir sorun olmaya devam etmektedir. Yenilikçi bir yaklaşım, in vitro olarak, altın nanoçubuklar ile yüklenebilir tümörle ilişkili makrofaj tropizm yararlanılmasının oluşur. Burada, hazırlık ve altın nanorods içeren hücresel araçların foto akustik muayene açıklar. PEG&#39;lenmiş altın nanorods bir katyonik profilini elde etmek için, dördüncü derece amonyum bileşikleri ile modifiye edilir. Sıradan Petri tabaklarında sıçangil makrofaj ile temas, bu parçacıklar endositik vezikülleri içine büyük alımını uğradıkları bulunmuştur. Daha sonra, bu hücreler, doğrulamak için kullanılır biyopolimer hidrojeller, gömülü olduğu foto akustik dönüşüm stabilitesiparçacıkların hücre araç içine dahil edilmesi de muhafaza edilir. Biz bu sonuçları tümörlere plasmonik parçacıklar sunmak için yeni stratejilerin geliştirilmesi için yeni ilham sağlayabilir eminiz.

Burada, kanser PA görüntüleme için altın nanorods içeren hücresel araçların fizibilite protokolü tipik sonuçları ile birlikte gösterilmiştir. Şekil 1 &#39;de TEM resim 2. adımda parçacıkların ve TEM görüntüleme için hücrelerin hazırlanması başka 17 anlatılan sonra, adım 1 sonra parçacıkların ve hücresel araç normal görünümünü gösterir. Katyonik altın nanorods...

Watch this Scientific Journal Video about Preparation and Photoacoustic Analysis of Cellular Vehicles Containing Gold Nanorods at JoVE.com

Preparation and Photoacoustic Analysis of Cellular Vehicles Containing Gold Nanorods

We show the preparation and address the feasibility of cellular vehicles containing gold nanorods for the photoacoustic imaging of cancer.

Altın nanorods İçeren Hücresel Araçların Hazırlama ve foto akustik Analizi

Gold nanorods are attractive for a range of biomedical applications, such as the photothermal ablation and the photoacoustic imaging of cancer, thanks to ...

preparation-photoacoustic-analysis-cellular-vehicles-containing-gold

Research

JoVE Journal

Bioengineering

6.8K Görüntüleme.  Italian National Research Council. We show the preparation and address the feasibility of cellular vehicles containing gold nanorods for the photoacoustic imaging of cancer.

Video: Preparation and Photoacoustic Analysis of Cellular Vehicles Containing Gold Nanorods

Preparation of Complaint Matrices for Quantifying Cellular Contraction

The regulation of cellular adhesion to the extracellular matrix (ECM) is essential for cell migration and ECM remodeling. Focal adhesions are macromolecular assemblies that couple the contractile F-actin cytoskeleton to the ECM. This connection allows for the transmission of intracellular mechanical forces across the cell membrane to the underlying substrate. Recent work has shown the mechanical properties of the ECM regulate focal adhesion and F-actin morphology as well as numerous physiological processes, including cell differentiation, division, proliferation and migration. Thus, the use of cell culture substrates has become an increasingly prevalent method to precisely control and modulate ECM mechanical properties.
To quantify traction forces at focal adhesions in an adherent cell, compliant substrates are used in conjunction with high-resolution imaging and computational techniques in a method termed traction force microscopy (TFM). This technique relies on measurements of the local magnitude and direction of substrate deformations induced by cellular contraction. In combination with high-resolution fluorescence microscopy of fluorescently tagged proteins, it is possible to correlate cytoskeletal organization and remodeling with traction forces.
Here we present a detailed experimental protocol for the preparation of two-dimensional, compliant matrices for the purpose of creating a cell culture substrate with a well-characterized, tunable mechanical stiffness, which is suitable for measuring cellular contraction. These protocols include the fabrication of polyacrylamide hydrogels, coating of ECM proteins on such gels, plating cells on gels, and high-resolution confocal microscopy using a perfusion chamber. Additionally, we provide a representative sample of data demonstrating location and magnitude of cellular forces using cited TFM protocols.

In this video, we demonstrate the experimental techniques used to fabricate compliant, extracellular matrix (ECM) coated substrates suitable for cell culture, and which are amenable to traction force microscopy and observing effects of ECM stiffness on cell behavior.

Hücresel Daralma miktarının Şikayet Matrisler hazırlanması

The regulation of cellular adhesion to the extracellular matrix (ECM) is essential for cell migration and ECM remodeling.  Focal adhesions are ...

Biyomühendislik

Fabrication of Micro-tissues using Modules of Collagen Gel Containing Cells

This protocol describes the fabrication of a type of micro-tissues called modules.  The module approach generates uniform, scalable and vascularized tissues.  The modules can be made of collagen as well as other gelable or crosslinkable materials.  They are approximately 2 mm in length and 0.7 mm in diameter upon fabrication but shrink in size with embedded cells or when the modules are coated with endothelial cells.  The modules individually are small enough that the embedded cells are within the diffusion limit of oxygen and other nutrients but modules can be packed together to form larger tissues that are perfusable.  These tissues are modular in construction because different cell types can be embedded in or coated on the modules before they are packed together to form complex tissues.  There are three main steps to making the modules: (1) neutralizing the collagen and embedding cells in it, (2) gelling the collagen in the tube and cutting the modules and (3) coating the modules with endothelial cells.

Creation of micro-tissues using cylindrical collagen gels, called modules, that contain embedded cells and which surface is coated with endothelial cells.

Kollajen, Modüller kullanarak Micro-dokuların Fabrikasyon İçeren Hücreleri Jel

This protocol describes the fabrication of a type of micro-tissues called modules.  The module approach generates uniform, scalable and vascularized ...

Three-dimensional Optical-resolution Photoacoustic Microscopy

Optical microscopy, providing valuable insights at the cellular and organelle levels, has been widely recognized as an enabling biomedical technology. As the mainstays of in vivo three-dimensional (3-D) optical microscopy, single-/multi-photon fluorescence microscopy and optical coherence tomography (OCT) have demonstrated their extraordinary sensitivities to fluorescence and optical scattering contrasts, respectively. However, the optical absorption contrast of biological tissues, which encodes essential physiological/pathological information, has not yet been assessable. 
The emergence of biomedical photoacoustics has led to a new branch of optical microscopy optical-resolution photoacoustic microscopy (OR-PAM)1, where the optical irradiation is focused to the diffraction limit to achieve cellular1 or even subcellular2 level lateral resolution. As a valuable complement to existing optical microscopy technologies, OR-PAM brings in at least two novelties. First and most importantly, OR-PAM detects optical absorption contrasts with extraordinary sensitivity (i.e., 100%). Combining OR-PAM with fluorescence microscopy3 or with optical-scattering-based OCT4 (or with both) provides comprehensive optical properties of biological tissues. Second, OR-PAM encodes optical absorption into acoustic waves, in contrast to the pure optical processes in fluorescence microscopy and OCT, and provides background-free detection. The acoustic detection in OR-PAM mitigates the impacts of optical scattering on signal degradation and naturally eliminates possible interferences (i.e., crosstalks) between excitation and detection, which is a common problem in fluorescence microscopy due to the overlap between the excitation and fluorescence spectra. 
Unique for optical absorption imaging, OR-PAM has demonstrated broad biomedical applications since its invention, including, but not limited to, neurology5, 6, ophthalmology7, 8, vascular biology9, and dermatology10. In this video, we teach the system configuration and alignment of OR-PAM as well as the experimental procedures for in vivo functional microvascular imaging.

Optical-resolution photoacoustic microscopy (OR-PAM) is an emerging technology capable of imaging optical absorption contrasts in vivo with cellular resolution and sensitivity. Here, we provide a visualized instruction on the experimental protocols of OR-PAM, including system configuration, system alignment, typical in vivo experimental procedures, and functional imaging schemes.

Üç boyutlu optik çözünürlük foto akustik Mikroskopi

Optical microscopy, providing valuable insights at the cellular and organelle levels, has been widely recognized as an enabling biomedical technology. As ...

Specimen Preparation, Imaging, and Analysis Protocols for Knife-edge Scanning Microscopy

Major advances in high-throughput, high-resolution, 3D microscopy techniques have enabled the acquisition of large volumes of neuroanatomical data at submicrometer resolution. One of the first such instruments producing whole-brain-scale data is the Knife-Edge Scanning Microscope (KESM)7, 5, 9, developed and hosted in the authors' lab. KESM has been used to section and image whole mouse brains at submicrometer resolution, revealing the intricate details of the neuronal networks (Golgi)1, 4, 8, vascular networks (India ink)1, 4, and cell body distribution (Nissl)3. The use of KESM is not restricted to the mouse nor the brain. We have successfully imaged the octopus brain6, mouse lung, and rat brain. We are currently working on whole zebra fish embryos. Data like these can greatly contribute to connectomics research10; to microcirculation and hemodynamic research; and to stereology research by providing an exact ground-truth. 
In this article, we will describe the pipeline, including specimen preparation (fixing, staining, and embedding), KESM configuration and setup, sectioning and imaging with the KESM, image processing, data preparation, and data visualization and analysis. The emphasis will be on specimen preparation and visualization/analysis of obtained KESM data. We expect the detailed protocol presented in this article to help broaden the access to KESM and increase its utilization.

The full process from brain specimen preparation to serial sectioning imaging using the Knife-Edge Scanning Microscope, to data visualization and analysis is described. This technique is currently used to acquire mouse brain data, but it is applicable to other organs, other species.

Bıçak kenar Tarama Mikroskopi için Numune Hazırlama, Görüntüleme ve Analiz Protokolleri

Major advances in high-throughput, high-resolution, 3D microscopy techniques have enabled the acquisition of large volumes of neuroanatomical data at ...

Detection and Isolation of Circulating Melanoma Cells using Photoacoustic Flowmetry

Circulating tumor cells (CTCs) are those cells that have separated from a macroscopic tumor and spread through the blood and lymph systems to seed secondary tumors1,2,3. CTCs are indicators of metastatic disease and their detection in blood samples may be used to diagnose cancer and monitor a patient&prime;s response to therapy. Since CTCs are rare, comprising about one tumor cell among billions of normal blood cells in advanced cancer patients, their detection and enumeration is a difficult task. We exploit the presence of pigment in most melanoma cells to generate photoacoustic, or laser induced ultrasonic waves in a custom flow cytometer for detection of circulating melanoma cells (CMCs)4,5. This process entails separating a whole blood sample using centrifugation and obtaining the white blood cell layer. If present in whole blood, CMCs will separate with the white blood cells due to similar density. These cells are resuspended in phosphate buffered saline (PBS) and introduced into the flowmeter. Rather than a continuous flow of the blood cell suspension, we induced two phase flow in order to capture these cells for further study. In two phase flow, two immiscible liquids in a microfluidic system meet at a junction and form alternating slugs of liquid6,7. PBS suspended white blood cells and air form microliter slugs that are sequentially irradiated with laser light. The addition of a surfactant to the liquid phase allows uniform slug formation and the user can create different sized slugs by altering the flow rates of the two phases. Slugs of air and slugs of PBS with white blood cells contain no light absorbers and hence, do not produce photoacoustic waves. However, slugs of white blood cells that contain even single CMCs absorb laser light and produce high frequency acoustic waves. These slugs that generate photoacoustic waves are sequestered and collected for cytochemical staining for verification of CMCs.

We have developed a flow cytometer using laser induced ultrasound to detect circulating melanoma cells as an early indicator of metastatic disease.

Sirkülasyon Melanom Hücreler foto akustik flowmetre kullanarak Algılama ve İzolasyonu

Circulating tumor cells (CTCs) are those cells that have separated from a macroscopic tumor and spread through the blood and lymph systems to seed ...

Integrated Photoacoustic Ophthalmoscopy and Spectral-domain Optical Coherence Tomography

Both the clinical diagnosis and fundamental investigation of major ocular diseases greatly benefit from various non-invasive ophthalmic imaging technologies. Existing retinal imaging modalities, such as fundus photography1, confocal scanning laser ophthalmoscopy (cSLO)2, and optical coherence tomography (OCT)3, have significant contributions in monitoring disease onsets and progressions, and developing new therapeutic strategies. However, they predominantly rely on the back-reflected photons from the retina. As a consequence, the optical absorption properties of the retina, which are usually strongly associated with retinal pathophysiology status, are inaccessible by the traditional imaging technologies.
Photoacoustic ophthalmoscopy (PAOM) is an emerging retinal imaging modality that permits the detection of the optical absorption contrasts in the eye with a high sensitivity4-7 . In PAOM nanosecond laser pulses are delivered through the pupil and scanned across the posterior eye to induce photoacoustic (PA) signals, which are detected by an unfocused ultrasonic transducer attached to the eyelid. Because of the strong optical absorption of hemoglobin and melanin, PAOM is capable of non-invasively imaging the retinal and choroidal vasculatures, and the retinal pigment epithelium (RPE) melanin at high contrasts 6,7. More importantly, based on the well-developed spectroscopic photoacoustic imaging5,8 , PAOM has the potential to map the hemoglobin oxygen saturation in retinal vessels, which can be critical in studying the physiology and pathology of several blinding diseases 9 such as diabetic retinopathy and neovascular age-related macular degeneration.
Moreover, being the only existing optical-absorption-based ophthalmic imaging modality, PAOM can be integrated with well-established clinical ophthalmic imaging techniques to achieve more comprehensive anatomic and functional evaluations of the eye based on multiple optical contrasts6,10 . In this work, we integrate PAOM and spectral-domain OCT (SD-OCT) for simultaneously in vivo retinal imaging of rat, where both optical absorption and scattering properties of the retina are revealed. The system configuration, system alignment and imaging acquisition are presented.

Photoacoustic ophthalmology (PAOM), an optical-absorption-based imaging modality, provides the complementary evaluation of the retina to the currently available ophthalmic imaging technologies. We report the using of PAOM integrated with spectral-domain optical coherence tomography (SD-OCT) for simultaneous multimodal retinal imaging in rats.

Entegre Photoacoustic Oftalmoskopi ve Spektral-domain optik koherens tomografi

Both the clinical diagnosis and fundamental investigation of major ocular diseases greatly benefit from various non-invasive ophthalmic imaging ...

Photoacoustic Cystography

Conventional pediatric cystography, which is based on diagnostic X-ray using a radio-opaque dye, suffers from the use of harmful ionizing radiation. The risk of bladder cancers in children due to radiation exposure is more significant than many other cancers. Here we demonstrate the feasibility of nonionizing and noninvasive photoacoustic (PA) imaging of urinary bladders, referred to as photoacoustic cystography (PAC), using near-infrared (NIR) optical absorbents (i.e. methylene blue, plasmonic gold nanostructures, or single walled carbon nanotubes) as an optical-turbid tracer. We have successfully imaged a rat bladder filled with the optical absorbing agents using a dark-field confocal PAC system. After transurethral injection of the contrast agents, the rat's bladders were photoacoustically visualized by achieving significant PA signal enhancement. The accumulation was validated by spectroscopic PA imaging. Further, by using only a laser pulse energy of less than 1 mJ/cm2 (1/20 of the safety limit), our current imaging system could map the methylene-blue-filled-rat-bladder at the depth of beyond 1 cm in biological tissues in vivo. Both in vivo and ex vivo PA imaging results validate that the contrast agents were naturally excreted via urination. Thus, there is no concern regarding long-term toxic agent accumulation, which will facilitate clinical translation.

Photoacoustic cystography (PAC) has a great potential to map urinary bladders, a radiation sensitive internal organ in pediatric patients, without using any ionizing radiation or toxic contrast agent. Here we demonstrate the use of PAC for mapping urinary bladders with an injection of optical-opaque tracers in rats in vivo.

Foto akustik Sistografi

Conventional pediatric cystography, which is based on diagnostic X-ray using a radio-opaque dye, suffers from the use of harmful ionizing radiation. The ...

Preparation and Analysis of In Vitro Three Dimensional Breast Carcinoma Surrogates

Three dimensional (3D) culture is a more physiologically relevant method to model cell behavior in vitro than two dimensional culture. Carcinomas, including breast carcinomas, are complex 3D tissues composed of cancer epithelial cells and stromal components, including fibroblasts and extracellular matrix (ECM). Yet most in vitro models of breast carcinoma consist only of cancer epithelial cells, omitting the stroma and, therefore, the 3D architecture of a tumor in vivo. Appropriate 3D modeling of carcinoma is important for accurate understanding of tumor biology, behavior, and response to therapy. However, the duration of culture and volume of 3D models is limited by the availability of oxygen and nutrients within the culture. Herein, we demonstrate a method in which breast carcinoma epithelial cells and stromal fibroblasts are incorporated into ECM to generate a 3D breast cancer surrogate that includes stroma and can be cultured as a solid 3D structure or by using a perfusion bioreactor system to deliver oxygen and nutrients. Following setup and an initial growth period, surrogates can be used for preclinical drug testing. Alternatively, the cellular and matrix components of the surrogate can be modified to address a variety of biological questions. After culture, surrogates are fixed and processed to paraffin, in a manner similar to the handling of clinical breast carcinoma specimens, for evaluation of parameters of interest. The evaluation of one such parameter, the density of cells present, is explained, where ImageJ and CellProfiler image analysis software systems are applied to photomicrographs of histologic sections of surrogates to quantify the number of nucleated cells per area. This can be used as an indicator of the change in cell number over time or the change in cell number resulting from varying growth conditions and treatments.

Preparation and Analysis of In Vitro Three Dimensional Breast Carcinoma Surrogates

We demonstrate a method to generate 3D breast cancer surrogates, which can be cultured using a perfusion bioreactor system to deliver oxygen and nutrients. Following growth, surrogates are fixed and processed to paraffin for evaluation of parameters of interest. The evaluation of one such parameter, cell density, is explained.

Hazırlama ve Analizler<em&gt; İn Vitro</em&gt; Üç Boyutlu Meme Kanseri Suretler

Three dimensional (3D) culture is a more physiologically relevant method to model cell behavior in vitro than two dimensional culture. Carcinomas, ...

Fabrication and Characterization of Optical Tissue Phantoms Containing Macrostructure

The rapid development of new optical imaging techniques is dependent on the availability of low-cost, customizable, and easily reproducible standards. By replicating the imaging environment, costly animal experiments to validate a technique may be circumvented. Predicting and optimizing the performance of in vivo and ex vivo imaging techniques requires testing on samples that are optically similar to tissues of interest. Tissue-mimicking optical phantoms provide a standard for evaluation, characterization, or calibration of an optical system. Homogenous polymer optical tissue phantoms are widely used to mimic the optical properties of a specific tissue type within a narrow spectral range. Layered tissues, such as the epidermis and dermis, can be mimicked by simply stacking these homogenous slab phantoms. However, many in vivo imaging techniques are applied to more spatially complex tissue where three dimensional structures, such as blood vessels, airways, or tissue defects, can affect the performance of the imaging system. 
This protocol describes the fabrication of a tissue-mimicking phantom that incorporates three-dimensional structural complexity using material with optical properties of tissue. Look-up tables provide India ink and titanium dioxide recipes for optical absorption and scattering targets. Methods to characterize and tune the material optical properties are described. The phantom fabrication detailed in this article has an internal branching mock airway void; however, the technique can be broadly applied to other tissue or organ structures.

Optical tissue phantoms are essential tools for calibration and characterization of optical imaging systems and validation of theoretical models. This article details a method for phantom fabrication that includes replication of tissue optical properties and three-dimensional tissue structure.

İmalat ve Macrostructure içeren optik doku hayaletler karakterizasyonu

The rapid development of new optical imaging techniques is dependent on the availability of low-cost, customizable, and easily reproducible standards. By ...

Preparation, Purification, and Use of Fatty Acid-containing Liposomes

Liposomes containing single-chain amphiphiles, particularly fatty acids, exhibit distinct properties compared to those containing diacylphospholipids due to the unique chemical properties of these amphiphiles. In particular, fatty acid liposomes enhance dynamic character, due to the relatively high solubility of single-chain amphiphiles. Similarly, liposomes containing free fatty acids are more sensitive to salt and divalent cations, due to the strong interactions between the carboxylic acid head groups and metal ions. Here we illustrate techniques for preparation, purification, and use of liposomes comprised in part or whole of single chain amphiphiles (e.g., oleic acids).

Liposomes containing single-chain amphiphiles, particularly fatty acids, exhibit distinct properties compared to those containing diacylphospholipids due to the unique chemical properties of single chain amphiphiles. Here we describe techniques for the preparation, purification, and use of liposomes comprised in part or whole of these amphiphiles.

Hazırlık, arıtma ve yağ asidi içeren lipozomlar kullanımı

Liposomes containing single-chain amphiphiles, particularly fatty acids, exhibit distinct properties compared to those containing diacylphospholipids due ...