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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이 작품은 NIH (U54CA143837), NIH MD 앤더슨 암 센터 지원 보조금 (CA016672), V 재단 (SAC) 및 Kanzius 연구 재단 (SAC, 이리, PA)에서 제한없는 연구 보조금에 의해 투자되었다. 우리는 행정 지원, 외과 종양학, MD 앤더슨 암 센터에서 크리스틴 재 감사합니다.

완전한 실험 개요는도 1에 도시된다. 더 자세한 사항은 아래의 1-3 단계에 묘사되어있다. 1. NP 콜로이드의 평가 RF 난방 : 예를 들어 금 나노 입자 <ol><li> 일반적으로, 각각의 NP 샘플이 조사되고 들면 제 배경 이온 및 오염 물질을 제거하는 탈 이온 (DI) 물로 원심 분리 필터를 통해 샘플을 여러 번 세척 하였다. 모든 이온과 오염 물질이 씻겨되?...

<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>

이러한 프로토콜은 실험자 완전히 (이 경우는 금 나노 입자) 암 치료를위한 RF 유도 고열을 증가 할 수있는 나노 정도를 분석 할 수있다. 첫 번째 프로토콜은 특히 고농도 정제 AuNP 샘플에서 열 생산을 분석 다룬다. 다른 그룹은 주로 금 나노 입자는 금 나노 입자 자체 9-11 아니라 현탁 버퍼로부터 열 생산을보고되었지만, 그들의 RF 시스템은 직경이 금 나노 입자의 낮은 농도&gt; 10 ㎚뿐만 아?...

(때문에 고유의 전기 유전율) 생체 조직에 의한 RF 에너지의 흡수는 결국 고열에 의해 세포 죽음에 이르게 시간의 함수로 높은 조직의 온도에서 발생합니다. 그것은 암 고열이 암세포 내에 내부화 그대로 인접 건강한, 정상 세포를 남기고 RF-열 변환기로서 작용 대상 나노 물질의 사용을 통해 최적화 될 수 있다고 가정한다. 몇몇 보고서는 이미 국민 연금 다양한하는 암 괴사 1-4 원조 효과적인 RF 열원의 역할을 할 수있는 것으로 나타났습니다. 이들 관해서, 금 NP에 (금 나노 입자) 3-5, 탄소 나노 튜브 1 및 양자점 06 모두 시험 관내 및 생체 내 RF 실험에 사용될 때 7 흥미로운 특성을 나타내왔다. RF 필드에 노출이 된 NP의 가열기구의 정확한 특성은 여전히​​ 논의되고 있지만, 일련의금 나노 입자를 사용하여 기본적인 실험은 NP의 크기와 응집 상태 모두에서 큰 의미를 두었다. 그것은 RF 필드 8에 노출되면 직경 &lt;10 nm의 만 금 나노 입자를 가열 할 것으로 나타났다. 금 나노 입자가 응집되는 경우이 가열기구는 크게 감쇠된다. 이 집계 조건은 효과적인 RF 치료 4 endolysomal 세포 구획 내에서 AuNP 콜로이드 안정성을 최적화에 중요성을 배치 체외 모델 내에서 확인되었다. 그러나,이 데이터를 수집하고 평가하는 데 사용되는 기술과 실험 원리 특히 NP 콜로이드로부터 RF 열 프로파일을 검증하는 경우에 문제가 될 수있다. 몇몇 보고서는 국민 연금이있는 일시 중단 배경 이온 정지 줄 난방의 주요 RF 열 생산의 소스가 아닌 국민 연금 자체 9-12 될 수있는 것으로 나타났습니다. 우리의 최근 종이 (8)는 t을 확인했지만그는 10 ㎚ 이하의 직경의 금 나노 입자의 열을 생성하는 RF 상호 작용의 사용, 우리는이 문서를 통해보다 자세히 이러한 프로토콜을 설명하는 것을 목표로하고 있습니다. 또한 프로토콜 및 시험 관내 및 간암 모델 생체 내 실험에서 모두 온열 열 보호제로서 금 나노 입자의 효과를 평가하기 위해 필요한 기술들을 설명한다. 우리는 구연산 덮인 금 나노 입자의 간단한 콜로이드에 주로 초점을하지만, 동일한 기술은 항체 및 화학 요법 복합 단지와 같은 다른 AuNP 하이브리드에 적용 할 수 있습니다. 이러한 원칙을 준수하여 실험자 희망 빠르게 효과적인 RF 유도 열 온열 요원이 될 수있는 나노 물질에 대한 가능성을 평가 할 수 있어야한다.

<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

기존에 비해 독성이 덜하고 침략 암 치료는 매우 바람직하다. 최소한의 독성을 일으키는 깊이 체내에 침투 RF 전기 필드의 사용은, 현재 비 침습성 암 치료의 유력한 수단으로 연구되고있다. 이는 나노 입자를 내재화 공단과 RF 에너지의 상호 작용이 궁극적으로 세포 괴사로 끝나는, 다음 셀 (고열)가 과열 될 수있는 열을 해방시킬 수있는 것이 구상된다. 비 생물학적 시스템의 경우, 우리는 고농도 NP 콜로이드에 의해 해방 된 열을 정량화에 관한 자세한 프로토콜을 제시한다. 생물학적 시스템의 경우, 시험 관내 실험의 경우, 우리는 효율적으로 크게 데이터를 모호하게 대량 미디어 난방 유물없이 RF 에너지에 암 세포를 노출하기 위해 준수해야하는 기술과 조건을 설명합니다. 마지막으로, 우리는 상세한 방법론 F 줄또는 이소성 간 암 종양 생체 마우스 모델에서.

1. 예를 들어 금 나노 입자 : NP 콜로이드의 RF 가열을 평가. 1.1 절 다음 한 - 1.2.3을 5 나노 미터, 10 나노 미터 직경의 금 나노 입자의 고도의 집중, 안정, 정제 솔루션을 기대합니다. 원액을 구입 한 그대로, 500 ㎖에서 1000 ㎎ / L의 농도에서 용액의 적어도 4 밀리리터를 구하는 것이 기대 금 나노 입자와이 농도의 배경 DI 물 완충 용액 사이의 홈런의 차이는해야 ~ 0.25 ° C / 초 및 <strong...

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

우리는 13.56 MHz의 고주파 (RF)의 상호 작용을 조사하는 데 사용되는 프로토콜을 설명하는 두 비 생물학적, 생물학적 시스템 (생체 외 / 생체)의 금 나노 입자 콜로이드와 전기 분야. 이러한 상호 작용은 암 치료에 응용 프로그램에 대한 조사를 받고 있습니다.

비 침습 온열 암 치료를위한 금 나노 입자 및 생물 시스템과 고주파의 상호 작용을 평가하기위한 프로토콜

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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