Name: one minute, sub-one-watt photothermal tumor ablation using porphysomes, intrinsic multifunctional nanovesicles
Uploaded: 2013-09-17T19:30:00
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Ce travail a été soutenu par la Princess Margaret Hospital Foundation, la National Science et génie du Canada, l&#39;Institut canadien de recherche en santé, la Fondation canadienne pour l&#39;innovation, et le Joey et Toby Tanenbaum / Ball Chair brésilien en recherche sur le cancer de la prostate, un subvention de la Fondation SUNY recherche et assistance au démarrage de l&#39;Université de Buffalo.

Une. Synthèse du lipide-Pyropheophorbide <ol><li> Moissonneuse 200 mmol pyropheophorbide (préparé à partir d&#39;algues Spirulina Pacifica, comme décrit précédemment,... Zheng et al, Bioconj Chem, 2002, 13 -392) 4, 98,7 mg 16:00 lysophophatidylcholine (1-palmitoyl-2-hydroxy-sn-glycéro -3-phosphocholine, Avanti Polar Lipids # 855675), 76,3 mg d&#39;EDC, 48,7 mg de DMAP (4 - (diméthylamino) pyridine) dans 5 ml amylène stabilisé chloroforme pour un ratio de 1:1:2:...

<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>

Dans le développement des technologies de délivrance de médicaments, des nanoparticules multifonctionnelles sont actuellement en cours de larges investigations pour un suivi précis du véhicule de délivrance de médicament, tout en maintenant une charge de médicament élevée. liposomes de porphyrines chargé ont été développés pour de meilleures propriétés pharmacocinétiques et une prestation plus efficace que l&#39;administration directe de la porphyrine, mais des obstacles existent, y compris le montant ...

Porphysomes sont de nouveaux nanovésicules multifonctions que nous avons récemment développées qui sont capables de l&#39;imagerie et la thérapie 1 multimodal. Ils sont formés à partir des bicouches de porphyrine auto-assemblées et contiennent une densité extrêmement élevée de la porphyrine (plus de 83, 000/porphysome particules), qui génère des résultats et le coefficient de fluorescence à auto-extinction de la structure dépendante unique de grande extinction. Porphysomes ont de bonnes vivo pharmacocinétiques et de biodistribution propriétés dans: ils présentent une demi-vie dans le sang de 12 h après l&#39;administration systématique et passivement s&#39;accumulent dans les tumeurs de xénogreffe de 7,5% ID / g à 24 h post-injection 2. Leur structure unique et propriétés physico-chimiques font porphysome un bon candidat pour l&#39;imagerie multimodale et la thérapie guidée par l&#39;image. Tout d&#39;abord, contenant la porphyrine, porphysomes sont intrinsèquement apte à l&#39;imagerie de fluorescence des tumeurs lors de l&#39;accumulation d&#39;une tumeur.En outre, chaque porphyrine comporte un site de radio-isotopes stables de chelation, par conséquent, peuvent être facilement porphysomes marquées avec des radio-isotopes tels que le 64Cu pour l&#39;imagerie PET 3. En outre, l&#39;énergie de la lumière absorbée est dissipée thermiquement sous laser exposition d&#39;irradiation lors porphysome structure est intacte, de sorte porphysomes présentent également l&#39;imagerie photo-acoustique unique et capacités PTT. Il a été montré que 24 h après l&#39;injection intraveineuse de porphysomes, l&#39;irradiation laser de la tumeur au-porphysome accumulé induit une augmentation rapide de la température et de l&#39;ablation de la tumeur photothermique forte. Cela démontre que porphysomes sont efficaces exhausteurs de photothermique avec coefficient d&#39;extinction aussi élevé que les nanoparticules d&#39;or (AuNPs) 1. D&#39;autre part, en comparaison avec d&#39;autres agents photothermiques inorganiques, y compris AuNPs, porphysomes montrent un avantage exceptionnel en matière de biosécurité en raison de leur nature organique. Porphysomes sont enzymatique biodégradable et induisent toxicit aigu minimaly chez la souris avec des doses intraveineuses allant jusqu&#39;à 1000 mg / kg 1. En outre, même à des liposomes, la grande base aqueuse de porphysomes pourrait être passivement ou activement chargé avec des agents thérapeutiques ou d&#39;imagerie. Les propriétés optiques et de la biocompatibilité des porphysomes démontrent le potentiel multimodal de nanoparticules organiques pour l&#39;imagerie et la thérapie biophotonique. Dans cet article, nous présentons la méthode de synthèse de conjugués pyropheophorbide-lipidique, la fabrication et la méthode de caractérisation de porphysomes utilisant extrusion à haute pression. In vivo PTT sur des souris est effectuée ainsi à démontrer l&#39;efficacité de porphysome activé PTT dans la tumeur traitement à l&#39;aide d&#39;un modèle de tumeur de xénogreffe sous-cutanée.

<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

Nous avons récemment développé porphysomes comme nanovésicules intrinsèquement multifonctionnels. Un photosensibilisateur, pyropheophorbide α, a été conjugué à un phospholipide et l&#39;auto-assemblage de vésicules sphériques liposomes comme. En raison de la très forte densité de porphyrine dans la bicouche lipidique de porphyrine, porphysomes générées grands coefficients d&#39;extinction, de la structure dépendante de la fluorescence à auto-extinction, et une excellente efficacité photothermique. Dans notre formulation, porphysomes ont été synthétisés en utilisant l&#39;extrusion à haute pression, et présentaient une taille moyenne de particules d&#39;environ 120 nm. Injection de vingt-quatre heures après la intraveineuse de porphysomes, la température locale de la tumeur a augmenté de 30 ° C à 62 ° C rapidement lors d&#39;une exposition d&#39;une minute de 750 mW (1,18 W / cm 2), 671 nm irradiation laser. Suite à l&#39;ablation thermique complète de la tumeur, escarres formé et guéri en 2 semaines, alors que dans les groupes de contrôle les tumeurs ont continué à croître et à tous atteint le défini enpoint de d dans les 3 semaines. Ces données montrent comment porphysomes peuvent être utilisés comme thérapie photothermique puissant (PTT) des agents.

Pyropheophorbide est conjugué au phospholipide en tant que monomère de lipide stable (figure 1a) et la conjugués s&#39;auto-assembler pour former porphysomes par la méthode d&#39;extrusion de la membrane en utilisant une extrudeuse haute pression. Il est généralement difficile à extruder suspension porphysome-lipides pendant les trois premiers cycles de l&#39;extrusion à débit relativement lent. Comme de plus les extrusions sont répétées, le taux de solution extrudée d&#39;écoulement augme...

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

Nous avons développé de nouveaux nanovésicules multifonctionnels appelés porphysomes intrinsèques, qui ont une structure dépendante fluorescence à auto-extinction et de propriétés uniques photothermiques, fonctionnant ainsi comme de puissants agents de thérapie photothermique. Nous avons formulé porphysomes utilisant extrusion à haute pression et étudié leur efficacité de la thérapie photothermique dans un modèle de xénogreffe de tumeur.

Une minute, Photothermal Tumor Ablation-un-Watt Sous Utilisation porphysomes, intrinsèque multifonctions nanovésicules

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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L&#39;échographie de contraste ciblées traitement des gliomes chez la souris via la livraison de drogue nanoparticules-Bearing et l&#39;ablation microvasculaire

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

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