Name: one minute, sub-one-watt photothermal tumor ablation using porphysomes, intrinsic multifunctional nanovesicles
Uploaded: 2013-09-17T19:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about One Minute, Sub-One-Watt Photothermal Tumor Ablation Using Porphysomes, Intrinsic Multifunctional Nanovesicles at JoVE.com

Dit werk werd ondersteund door het Princess Margaret Hospital Foundation, de National Science and Engineering Research Council of Canada, het Canadese Instituut voor Onderzoek van de Gezondheid, de Canadese Stichting voor Innovatie en de Joey en Toby Tanenbaum / Braziliaanse Ball Chair in Prostate Cancer Research, een verlenen van het SUNY Research Foundation en het opstarten steun van Universiteit van Buffalo.

1. Synthese van Pyropheophorbide lipide <ol><li> Combineer 200 mmol pyropheophorbide (bereid uit Spirulina algen zoals hierboven beschreven;... Zheng et al., Bioconj Chem, 2002, 13, -392) 4, 98,7 mg 16:00 lysophophatidylcholine (1-palmitoyl-2-hydroxy-sn-glycero -3-fosfocholine, Avanti Polar Lipids # 855.675), 76,3 mg EDC, 48,7 mg DMAP (4 - (dimethylamino) pyridine) in 5 ml amyleen gestabiliseerd chloroform voor een verhouding van 1:1:2:2 Pyro: Lipide: EDC : DMPA. </li><li...

<ol>
	<li>Lovell, J. F., 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=Porphysome+nanovesicles+generated+by+porphyrin+bilayers+for+use+as+multimodal+biophotonic+contrast+agents.">Porphysome nanovesicles generated by porphyrin bilayers for use as multimodal biophotonic contrast agents.</a> Nat. Mater. 10, 324-332 (2011).</li><li>Lovell, J. F., 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=Enzymatic+regioselection+for+the+synthesis+and+biodegradation+of+porphysome+nanovesicles.">Enzymatic regioselection for the synthesis and biodegradation of porphysome nanovesicles.</a> Angew Chem Int Ed Engl. 51, 2429-2433 (2012).</li><li>Liu, T. W., MacDonald, T. D., Shi, J., Wilson, B. C., Zheng, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intrinsically+Copper-64-Labeled+Organic+Nanoparticles+as+Radiotracers.">Intrinsically Copper-64-Labeled Organic Nanoparticles as Radiotracers.</a> Angewandte Chemie. , (2012).</li><li>Zheng, G., 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=Low-density+lipoprotein+reconstituted+by+pyropheophorbide+cholesteryl+oleate+as+target-specific+photosensitizer.">Low-density lipoprotein reconstituted by pyropheophorbide cholesteryl oleate as target-specific photosensitizer.</a> Bioconjug Chem. 13, 392-396 (2002).</li><li>Chen, B., Pogue, B. W., Hasan, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liposomal+delivery+of+photosensitising+agents.">Liposomal delivery of photosensitising agents.</a> Expert Opin Drug Deliv. 2, 477-487 (2005).</li><li>Jin, C. S., Zheng, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liposomal+nanostructures+for+photosensitizer+delivery.">Liposomal nanostructures for photosensitizer delivery.</a> Lasers Surg Med. 43, 734-748 (2011).</li><li>Olson, F., Hunt, C. A., Szoka, F. C., Vail, W. J., Papahadjopoulos, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+liposomes+of+defined+size+distribution+by+extrusion+through+polycarbonate+membranes.">Preparation of liposomes of defined size distribution by extrusion through polycarbonate membranes.</a> Biochim Biophys Acta. 557, 9-23 (1979).</li><li>Berger, N., Sachse, A., Bender, J., Schubert, R., Brandl, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Filter+extrusion+of+liposomes+using+different+devices:+comparison+of+liposome+size,+encapsulation+efficiency,+and+process+characteristics.">Filter extrusion of liposomes using different devices: comparison of liposome size, encapsulation efficiency, and process characteristics.</a> Int J Pharm. 223, 55-68 (2001).</li><li>Jesorka, A., Orwar, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liposomes:+technologies+and+analytical+applications.">Liposomes: technologies and analytical applications.</a> Annu Rev Anal Chem (Palo Alto Calif). 1, 801-832 (2008).</li><li>Lapinski, M. M., Castro-Forero, A., Greiner, A. J., Ofoli, R. Y., Blanchard, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+liposomes+formed+by+sonication+and+extrusion:+rotational+and+translational+diffusion+of+an+embedded+chromophore.">Comparison of liposomes formed by sonication and extrusion: rotational and translational diffusion of an embedded chromophore.</a> Langmuir. 23, 11677-11683 (2007).</li><li>Liu, D., Huang, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Size+Homogeneity+of+a+Liposome+Preparation+is+Crucial+for+Liposome+Biodistribution+In+Vivo.">Size Homogeneity of a Liposome Preparation is Crucial for Liposome Biodistribution In Vivo.</a> Journal of Liposome Research. 2, 57-66 (1992).</li><li>Zhang, Y., Lovell, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Porphyrins+as+Theranostic+Agents+from+Prehistoric+to+Modern+Times.">Porphyrins as Theranostic Agents from Prehistoric to Modern Times.</a> Theranostics. 2, 905-915 (2012).</li></ol>

Bij de ontwikkeling van drug delivery technologieën, multifunctionele nanodeeltjes worden momenteel breed onderzoek voor een nauwkeurige opvolging van de drug delivery voertuig, terwijl het handhaven van een hoge drug laadvermogen. Porfyrine beladen liposomen ontwikkeld betere farmacokinetische eigenschappen en meer efficiënte levering dan directe toediening van porfyrine, maar belemmert, waaronder de beperkte laden hoeveelheid porfyrine en snelle herverdeling van porfyrine van liposomen aan plasmaproteïnen 5,6....

Porphysomes zijn nieuw multifunctioneel nanovesicles dat we onlangs ontwikkeld die in staat van multimodale beeldvorming en therapie 1 zijn. Ze worden gevormd van zelf-geassembleerde porfyrine dubbellagen en bevatten een zeer hoge dichtheid van porfyrine (meer dan 83, 000/porphysome deeltje), die groot extinctiecoëfficiënt en resulteert in unieke structuur-afhankelijke fluorescentie zelf-uitdoving genereert. Porphysomes goede in vivo farmacokinetische en biodistributie eigenschappen: ze vertonen een bloed halfwaardetijd van 12 uur na systematische toediening en passief accumuleren in xenograft tumoren met 7,5% ID / g bij 24 uur na injectie 2. Hun unieke structuur en fysisch-chemische eigenschappen maken porphysome een goede kandidaat voor multimodale beeldvorming en beeld-geleide therapie. Allereerst bevattende porfyrine, porphysomes intrinsiek geschikt voor fluorescentie beeldvorming van tumoren bij de tumor accumulatie 1.Bovendien, elke porfyrine een stabiele plaats voor chelerende radioisotopen kan daarom porphysomes gemakkelijk gelabeld met radioisotopen zoals 64Cu PET beeldvorming 3. Verder wordt de geabsorbeerde lichtenergie thermisch gedissipeerd onder laserbestraling blootstelling bij porphysome intact is, zo porphysomes vertonen ook uniek foto-akoestische beeldvorming en PTT mogelijkheden. Het is aangetoond dat 24 uur na intraveneuze injectie van porphysomes, laserbestraling van de porphysome geaccumuleerde tumor veroorzaakte een snelle temperatuurstijging en sterke fotothermische tumor ablatie. Dit toonde aan dat porphysomes efficiënt fotothermisch enhancers met uitsterven coëfficiënt zo hoog als gouden nanodeeltjes (AuNPs) 1. Aan de andere kant, in vergelijking met andere anorganische fotothermische middelen, waaronder AuNPs, porphysomes tonen een opmerkelijke voordeel bioveiligheid vanwege hun organische aard. Porphysomes zijn enzymatisch biologisch afbreekbaar en veroorzaken minimale acute toxicity in muizen met intraveneuze doses tot 1000 mg / kg 1. Bovendien vergelijkbaar met liposomen, de grote waterige kern van porphysomes kan passief of actief zijn geladen met therapeutische of beeldvorming. De optische eigenschappen en biocompatibiliteit van porphysomes tonen de multimodale mogelijkheden van organische nanodeeltjes voor biofotonische beeldvorming en therapie. In dit artikel introduceren we de synthesewerkwijze van pyropheophorbide-lipide conjugaten, de productie en de karakterisering methode porphysomes onder hoge druk extrusie. In vivo PTT op muizen wordt ook uitgevoerd om de efficiëntie van porphysome mogelijk PTT in de tumor tonen behandeling met behulp van een subcutane xenograft tumor model.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Name of Equipment</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments (optional)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotary evaporator</td>
			<td>Thermo-Savant</td>
			<td>SPD131DDA</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Votex</td>
			<td>Scientific Industries</td>
			<td>SI-0236</td>
			<td>Model number: G560</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High pressure extruder</td>
			<td>LIPEX, Northern Lipids Inc.</td>
			<td>T.001</td>
			<td>10 ml Thermobarrel Extruder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heated bath circulators (Thermostatted circulator)</td>
			<td>Thermo SCIENTIFIC</td>
			<td>SC100-S5P</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polycarbonate filters</td>
			<td>Avanti Polar Lipids</td>
			<td>610005</td>
			<td>Pore size 100 nm, and membrane diameter 19 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zetasizer</td>
			<td>Malvern Instruments</td>
			<td>ZS90</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV/Visible Spectrophototmeter</td>
			<td>Varian Australia</td>
			<td>Cary 50 Bio UV/ Visible Spectrophotometer</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectrofluorometer</td>
			<td>HORIBA Scientific</td>
			<td>FluoroMax-4</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transmission Electron Microscopy (TEM)</td>
			<td>Hitachi</td>
			<td>H-7000</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell culture incubator</td>
			<td>SANYO</td>
			<td>MCO-18AIC</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Powermeter</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PM100D</td>
			<td>with sensor S142C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>671nm Laser</td>
			<td>LaserGlow Technologies</td>
			<td>LRS-0671_PFN-02000-05</td>
			<td>S/N:10097270</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infrared Thermometer</td>
			<td>Mikroshot, LUMASENSE Technologies</td>
			<td>9102409</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser protective eye goggles</td>
			<td>LaserGlow Technologies</td>
			<td>AGF6602XX</td>
			<td>Optical Density: 1.5+ at 630-700 nm</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

one minute, sub-one-watt photothermal tumor ablation using porphysomes, intrinsic multifunctional nanovesicles

We hebben onlangs porphysomes als intrinsiek multifunctioneel nanovesicles. Een fotosensibilisator, pyropheophorbide α, werd geconjugeerd met een fosfolipide en zelf-geassembleerde met liposoom-achtige bolvormige blaasjes. Vanwege de extreem hoge dichtheid van porfyrine in de porfyrine-lipide bilaag, porphysomes genereerden grote extinctiecoëfficiënten, structuur-afhankelijke fluorescentie-quenching zelf en fotothermische uitstekende werkzaamheid. In onze formulering porphysomes werden gesynthetiseerd met behulp van hoge druk extrusie, en toonde een gemiddelde deeltjesgrootte ongeveer 120 nm. Vierentwintig uur na intraveneuze injectie van porphysomes, de lokale temperatuur van de tumor verhoogd van 30 ° C tot 62 ° C kan bij blootstelling minuut van 750 mW (1,18 W / cm 2), 671 nm laserbestraling. Na de volledige thermische ablatie van de tumor, roofvorming gevormd en genezen binnen 2 weken, terwijl de controlegroepen de tumoren blijven groeien en bereikten allen gedefinieerde end punt binnen 3 weken. Deze gegevens tonen hoe porphysomes kan worden als krachtige fotothermische therapie (PTT) middelen.

Pyropheophorbide is geconjugeerd aan het fosfolipide als een stabiele lipide monomeer (figuur 1a) en de conjugaten zelf-assembleren porphysomes membraan te vormen door extrusie onder toepassing van een hoge druk extruder. Het is meestal moeilijk om porphysome-lipidesuspensie extruderen tijdens de eerste 3 cycli van extrusie met een relatief langzame doorstroming. Naarmate meer extrusies worden herhaald, de stroomsnelheid van geëxtrudeerde oplossing geleidelijk toe en druk kan enigszins worden verminder...

Watch this Scientific Journal Video about One Minute, Sub-One-Watt Photothermal Tumor Ablation Using Porphysomes, Intrinsic Multifunctional Nanovesicles at JoVE.com

One Minute, Sub-One-Watt Photothermal Tumor Ablation Using Porphysomes, Intrinsic Multifunctional Nanovesicles

We ontwikkelden nieuwe intrinsieke multifunctionele nanovesicles genaamd porphysomes, welke structuur-afhankelijke fluorescentie zelf-afschrikken en unieke fotothermische eigenschappen hebben, waardoor het als krachtige fotothermisch therapie agenten. We formuleerden porphysomes behulp van hoge druk extrusie en onderzocht hun fotothermische therapie werkzaamheid bij een xenograft tumor model.

One Minute, Sub-One-Watt Fotothermische Tumor Ablation behulp Porphysomes, Intrinsieke Multifunctionele nanovesicles

We recently developed porphysomes as intrinsically multifunctional nanovesicles. A photosensitizer, pyropheophorbide &alpha;, was conjugated to a ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Contrast Ultrasound Targeted Treatment of Gliomas in Mice via Drug-Bearing Nanoparticle Delivery and Microvascular Ablation

Contrast Echografie doelgerichte behandeling van gliomen in Muizen via Drug-Bearing Nanodeeltje Levering en microvasculaire Ablation

We are developing minimally-invasive contrast agent microbubble based therapeutic approaches in which the permeabilization and/or ablation of the ...

Optical Frequency Domain Imaging of Ex vivo Pulmonary Resection Specimens: Obtaining One to One Image to Histopathology Correlation

Optical Frequency Domain Imaging of Ex vivo Pulmonary Resection Specimens: Obtaining One to One Image to Histopathology Correlation

Optische Frequency Domain Imaging van<em&gt; Ex vivo</em&gt; Pulmonale Resectie Specimens: Het verkrijgen van een op een afbeelding om histopathologie Correlatie

Lung cancer is the leading cause of cancer-related deaths1. Squamous cell and small cell cancers typically arise in association with the conducting ...

Viral Nanoparticles for In vivo Tumor Imaging

Viral Nanoparticles for In vivo Tumor Imaging

Virale nanopartikels voor<em&gt; In vivo</em&gt; Tumor Imaging

The use of nanomaterials has the potential to revolutionize materials science and medicine. Currently, a number of different nanoparticles are being ...

Construction of a Preclinical Multimodality Phantom Using Tissue-mimicking Materials for Quality Assurance in Tumor Size Measurement

Bouw van een preklinisch Multimodaliteit Phantom Met Tissue-nabootsende Materialen voor Kwaliteitszorg in tumorgrootte Meting

World Health Organization (WHO) and the Response Evaluation Criteria in Solid Tumors (RECIST) working groups advocated standardized criteria for ...

Production of Large Numbers of Size-controlled Tumor Spheroids Using Microwell Plates

De productie van grote aantallen grote gecontroleerde bolvormige tumoren met behulp microputjesplaten

Tumor spheroids are increasingly recognized as an important in vitro model for the behavior of tumor cells in three dimensions. More physiologically ...

PLGA Nanoparticles Formed by Single- or Double-emulsion with Vitamin E-TPGS

Poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) is a biocompatible member of the aliphatic polyester family of biodegradable polymers. PLGA has long been a popular ...

Longitudinal Measurement of Extracellular Matrix Rigidity in 3D Tumor Models Using Particle-tracking Microrheology

Longitudinale Meting van extracellulaire matrix stijfheid in 3D Tumor modellen met-Particle Tracking Microreologie

The mechanical microenvironment has been shown to act as a crucial regulator of tumor growth behavior and signaling, which is itself remodeled and ...

Real-time Monitoring of High Intensity Focused Ultrasound (HIFU) Ablation of In Vitro Canine Livers Using Harmonic Motion Imaging for Focused Ultrasound (HMIFU)

Real-time Monitoring of High Intensity Focused Ultrasound HIFU Ablation of In Vitro Canine Livers Using Harmonic Motion Imaging for Focused Ultrasound HMIFU

Real-time monitoring van High Intensity Focused Ultrasound (HIFU) Ablation van<em&gt; In Vitro</em&gt; Canine Levers behulp Harmonic Motion Imaging voor Focused Ultrasound (HMIFU)

Harmonic Motion Imaging for Focused Ultrasound (HMIFU) is a technique that can perform and monitor high-intensity focused ultrasound (HIFU) ablation. An ...

Tissue Engineering by Intrinsic Vascularization in an In Vivo Tissue Engineering Chamber

Tissue Engineering by Intrinsic Vascularization in an In Vivo Tissue Engineering Chamber

Tissue Engineering door Intrinsic Vascularisatie in een<em&gt; In Vivo</em&gt; Tissue Engineering Chamber

In reconstructive surgery, there is a clinical need for an alternative to the current methods of autologous reconstruction which are complex, costly and ...

A Rapid and Chemical-free Hemoglobin Assay with Photothermal Angular Light Scattering

Een snelle en chemische-vrij hemoglobine Assay met Fotothermisch Angular Light Scattering

Photo-thermal angular light scattering (PT-AS) is a novel optical method for measuring the hemoglobin concentration ([Hb]) of blood samples. On the basis ...