Name: protocols for assessing radiofrequency interactions with gold nanoparticles and biological systems for non-invasive hyperthermia cancer therapy
Uploaded: 2013-08-28T11:00:00
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Ce travail a été financé par le NIH (U54CA143837), les MD Anderson Cancer Center subventions de soutien aux NIH (__gVirt_NP_NN_NNPS&lt;__ CA016672), la Fondation V (SAC), et une bourse de recherche de la Fondation Kanzius recherche (SAC, Erie, Pennsylvanie). Nous remercions Kristine Ash du Département d&#39;oncologie chirurgicale, MD Anderson Cancer Center, de l&#39;assistance administrative.

Un survol complet expérimental est représenté sur la figure 1. De plus amples détails sont décrits dans les étapes 1 à 3 ci-dessous. Une. Évaluation de chauffage RF de NP colloïdes: AuNPs comme un exemple <ol><li> En général, pour chaque échantillon NP objet d&#39;une enquête, d&#39;abord laver les échantillons à plusieurs reprises à travers un filtre de centrifugation avec (DI) de l&#39;eau déminéralisée pour éliminer les i...

<ol>
	<li>Gannon, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+nanotube-enhanced+thermal+destruction+of+cancer+cells+in+a+noninvasive+radiofrequency+field.">Carbon nanotube-enhanced thermal destruction of cancer cells in a noninvasive radiofrequency field.</a> Cancer. 110, 2654 (2007).</li><li>Curley, S. A., Cherukuri, P., Briggs, K., Patra, C. R., Upton, M., Dolson, E., Mukherjee, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+radiofrequency+field-induced+hyperthermic+cytotoxicity+in+human+cancer+cells+using+cetuximab-targeted+gold+nanoparticles.">Noninvasive radiofrequency field-induced hyperthermic cytotoxicity in human cancer cells using cetuximab-targeted gold nanoparticles.</a> J. Exp. Ther. Oncol. 7, 313 (2008).</li><li>Gannon, C. J., Patra, C. R., Bhattacharya, R., Mukherjee, P., Curley, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intracellular+gold+nanoparticles+enhance+non-invasive+radiofrequency+thermal+destruction+of+human+gastrointestinal+cancer+cells.">Intracellular gold nanoparticles enhance non-invasive radiofrequency thermal destruction of human gastrointestinal cancer cells.</a> Journal of Nanobiotechnology. 6, 2 (2008).</li><li>Raoof, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stability+of+antibody-conjugated+gold+nanoparticles+in+the+endolysosomal+nanoenvironment:+implications+for+noninvasive+radiofrequency-based+cancer+therapy.">Stability of antibody-conjugated gold nanoparticles in the endolysosomal nanoenvironment: implications for noninvasive radiofrequency-based cancer therapy.</a> Nanomedicine. 8, 1096 (2012).</li><li>Glazer, E. S., Massey, K. L., Zhu, C., Curley, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pancreatic+carcinoma+cells+are+susceptible+to+noninvasive+radio+frequency+fields+after+treatment+with+targeted+gold+nanoparticles.">Pancreatic carcinoma cells are susceptible to noninvasive radio frequency fields after treatment with targeted gold nanoparticles.</a> Surgery. 148, 319 (2010).</li><li>Glazer, E. S., Curley, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiofrequency+field-induced+thermal+cytotoxicity+in+cancer+cells+treated+with+fluorescent+nanoparticles.">Radiofrequency field-induced thermal cytotoxicity in cancer cells treated with fluorescent nanoparticles.</a> Cancer. 116, 3285 (2010).</li><li>Glazer, E. S., Curley, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-invasive+radiofrequency+ablation+of+malignancies+mediated+by+quantum+dots,+gold+nanoparticles+and+carbon+nanotubes.">Non-invasive radiofrequency ablation of malignancies mediated by quantum dots, gold nanoparticles and carbon nanotubes.</a> Therapeutic Delivery. 2, 1325 (2011).</li><li>Corr, S. J., Raoof, M., Mackeyev, Y., Phounsavath, S., Cheney, M. A., Cisneros, B. T., Shur, M., Gozin, M., McNally, P. J., Wilson, L. J., Curley, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Citrate-Capped+Gold+Nanoparticle+Electrophoretic+Heat+Production+in+Response+to+a+Time-Varying+Radiofrequency+Electric-Field.">Citrate-Capped Gold Nanoparticle Electrophoretic Heat Production in Response to a Time-Varying Radiofrequency Electric-Field.</a> J. Phys. Chem. C. 116, 24380 (2012).</li><li>Kruse, D. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Radio-Frequency+Coupling+Network+for+Heating+of+Citrate-Coated+Gold+Nanoparticles+for+Cancer+Therapy:+Design+and+Analysis.">A Radio-Frequency Coupling Network for Heating of Citrate-Coated Gold Nanoparticles for Cancer Therapy: Design and Analysis.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 58, 10 (2011).</li><li>Li, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Negligible+absorption+of+radiofrequency+radiation+by+colloidal+gold+nanoparticles.">Negligible absorption of radiofrequency radiation by colloidal gold nanoparticles.</a> J. Colloid Interf. Sci. 358, 47 (2011).</li><li>Liu, X., Chen, H. J., Chen, X., Parini, C., Wen, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low+frequency+heating+of+gold+nanoparticle+dispersions+for+non-invasive+thermal+therapies.">Low frequency heating of gold nanoparticle dispersions for non-invasive thermal therapies.</a> Nanoscale. , (2012).</li><li>Sassaroli, E., Li, K. C. P., O'Neill, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radio+frequency+absorption+in+gold+nanoparticle+suspensions:+a+phenomenological+study.">Radio frequency absorption in gold nanoparticle suspensions: a phenomenological study.</a> J. Phys. D App. Phys. 45, 075303 (2012).</li><li>Worle-Knirsch, J. M., Pulskamp, K., Krug, H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oops+they+did+it+again!+Carbon+nanotubes+hoax+scientists+in+viability+assays.">Oops they did it again! Carbon nanotubes hoax scientists in viability assays.</a> Nano Lett. 6, 1261 (2006).</li></ol>

Ces protocoles permettent à l&#39;expérimentateur d&#39;analyser pleinement la mesure dans laquelle les nanomatériaux (dans ce cas AuNPs) peut augmenter l&#39;hyperthermie induite RF-pour le traitement du cancer. Le premier protocole traite spécifiquement de l&#39;analyse de la production de chaleur à partir d&#39;échantillons AUNP hautement concentré et purifié. Bien que d&#39;autres groupes ont rapporté la production de chaleur principalement à partir des tampons dont les AuNPs sont suspendus à l&#39;intér...

L&#39;absorption de l&#39;énergie RF par un tissu biologique (à cause de leur permittivité électrique intrinsèque) se traduit par des températures élevées de tissu en fonction du temps, ce qui conduit finalement à la mort cellulaire par hyperthermie. On suppose que l&#39;hyperthermie du cancer peut être optimisée par l&#39;utilisation de nanomatériaux ciblées qui internalisent l&#39;intérieur de la cellule cancéreuse et agissent comme des capteurs RF-thermiques, en laissant les cellules saines normales, voisins intacts. Plusieurs rapports ont déjà montré qu&#39;une variété de IP peut agir sources de chaleur RF efficaces qui aident à la nécrose de cancer 1-4. À ces égards, les IP or (AuNPs) 3-5, les nanotubes de carbone 1, et les points quantiques 6, 7 ont présenté des caractéristiques intéressantes lorsqu&#39;il est utilisé à la fois in vitro et in vivo expériences RF. Bien que la nature exacte du mécanisme de chauffage de ces NP lorsqu&#39;ils sont exposés à un champ RF est encore en discussion, une série deexpériences fondamentales en utilisant AuNPs a accordé une grande importance à la fois sur la taille NP et états d&#39;agrégation. Il a été montré que seuls AuNPs de diamètre &lt;10 nm va chauffer lorsqu&#39;il est exposé à un champ RF-8. En outre, ce mécanisme de chauffage est significativement atténuée lorsque les AuNPs sont agrégés. Cette condition d&#39;agrégation a également été validé dans les modèles in vitro qui ont placé d&#39;importance à l&#39;optimisation AUNP stabilité colloïdale dans des compartiments intracellulaires endolysomal pour la thérapie RF efficace 4. Cependant, les techniques et les principes expérimentales utilisées pour recueillir et évaluer ces données peut être problématique, surtout dans le cas de la validation des profils de chaleur RF de colloïdes NP. Plusieurs rapports ont montré que l&#39;effet Joule de la suspension ionique de fond que les IP sont en suspension dans peut-être la principale source de production de chaleur RF et pas les mêmes IP 9-12. Bien que notre récent article 8 a validé til utiliser des interactions de RF dans la production de chaleur à partir de AuNPs de diamètre inférieur à 10 nm, nous visons à décrire ces protocoles plus en détail dans cet article. Nous démontrons également les protocoles et les techniques nécessaires pour évaluer l&#39;efficacité de AuNPs comme agents thermiques hyperthermie à la fois in vitro et in vivo pour les modèles de cancer du foie. Bien que nous nous intéressons principalement sur les colloïdes simples de AuNPs de citrate coiffés, les mêmes techniques peuvent être appliquées à d&#39;autres hybrides tels que AUNP-anticorps et des complexes conjugué de chimiothérapie. En adhérant à ces principes, l&#39;expérimentateur devrait, espérons être en mesure d&#39;évaluer rapidement le potentiel pour tout nanomatériau d&#39;être un agent hyperthermique thermique RF-induite efficace.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Reagent/Material</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>500 ml gold nanoparticles (5 nm)</td>
			<td>Ted Pella, INC</td>
			<td>15702-5</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amicon Ultra-4/-15 Centrifugal Filter Units (50 kDa)</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>UFC805024/UFC910096</td>
			<td>(4 ml and 15 ml volumes)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MEM X1 Cell Culture Media</td>
			<td>Cellgro</td>
			<td>10-101-CV</td>
			<td>(add extra nutrients as necessary)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal Bovine Serum</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>F4135-500 ml</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Copper Tape</td>
			<td>Ted Pella</td>
			<td>16072</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kanzius RF System (13.56 MHZ)</td>
			<td>ThermMed, LLC, Inc. (Erie, PA, USA)</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IR Camera</td>
			<td>FLIR SC 6000, FLIR Systems, Inc. (Boston, MA, USA)</td>
			<td>Contact FLIR</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1.3 ml Quartz Cuvette</td>
			<td>ThermMed, LLC, Inc. (Erie, PA, USA)</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Teflon Sample holder with Rotary Stage</td>
			<td>ThermMed, LLC, Inc. (Erie, PA, USA)</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPECTROstar Nano Microplate reader</td>
			<td>BGM Labtech</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-Vis spectrometer</td>
			<td>Applied Nanofluorescence, Houston, TX)</td>
			<td>NS1 NanoSpectralyzer</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ICP-OES</td>
			<td>PerkinElmer</td>
			<td>Optima 4300 DV</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zetasizer</td>
			<td>Malvern</td>
			<td>Zen 3600 Zetasizer</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

protocols for assessing radiofrequency interactions with gold nanoparticles and biological systems for non-invasive hyperthermia cancer therapy

les thérapies du cancer qui sont moins toxiques et invasive que leurs homologues existants sont très souhaitables. L&#39;utilisation de RF électriques champs qui pénètrent profondément dans le corps, provoquant une toxicité minimale, sont actuellement à l&#39;étude comme un moyen viable de traitement du cancer non invasif. Il est prévu que les interactions de l&#39;énergie RF avec des nanoparticules internalisées (IP) peuvent libérer de la chaleur qui peut alors provoquer une surchauffe (hyperthermie) de la cellule, terminant finalement à une nécrose cellulaire. Dans le cas des systèmes non biologiques, nous présentons des protocoles détaillés relatifs à la quantification de la chaleur dégagée par les colloïdes NP hautement concentrés. Pour les systèmes biologiques, dans le cas d&#39;expériences in vitro, nous décrivons les techniques et les conditions qui doivent être respectées afin d&#39;exposer efficacement les cellules cancéreuses à l&#39;énergie RF sans vrac artefacts de chauffage médias obscurcissant considérablement les données. Enfin, nous donnons une méthodologie détaillée fou dans des modèles murins in vivo avec des tumeurs de cancer du foie ectopiques.

Une. L&#39;évaluation de chauffage RF de colloïdes NP: AuNPs titre d&#39;exemple. Après avoir suivi la section 1.1 - 1.2.3 s&#39;attendre à avoir une solution très concentrée, stable et purifiée de 5 nm et 10 nm AuNPs de diamètre. De les 500 ml de solution-acheté des actions, s&#39;attendre à obtenir au moins 4 ml d&#39;une solution à une concentration de 1,000 mg / L. La différence en heures entre les AuNPs et la solution tampon de l&#39;eau DI de fond à cette concentration doit ?...

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Protocols for Assessing Radiofrequency Interactions with Gold Nanoparticles and Biological Systems for Non-invasive Hyperthermia Cancer Therapy

Nous décrivons les protocoles utilisés pour étudier les interactions de 13,56 MHz radiofréquence (RF) électriques champs avec des colloïdes de nanoparticules d&#39;or dans les deux systèmes non biologiques et biologiques (in vitro / in vivo). Ces interactions sont à l&#39;étude pour des applications dans le traitement du cancer.

Protocoles pour l&#39;évaluation des radiofréquences Interactions avec des nanoparticules d&#39;or et les systèmes biologiques pour la thérapie du cancer hyperthermie non invasive

Cancer therapies  which are less toxic and invasive than their existing counterparts are highly  desirable. The use of RF electric-fields that penetrate ...

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