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

Questo lavoro è stato sostenuto dalla Fondazione Ospedale Principessa Margaret, la National Science and Engineering Research Council of Canada, Canadian Institute for Health Research, la Fondazione canadese per l&#39;innovazione e il Joey e Toby Tanenbaum / brasiliano Ball Chair in Prostate Cancer Research, concedere dalla Research Foundation SUNY e supporto all&#39;avvio da University at Buffalo.

1. Sintesi di Pyropheophorbide lipidi <ol><li> Unire 200 mmol pyropheophorbide (preparato da Spirulina Pacifica alghe come descritto in precedenza,... Zheng et al, Bioconj Chem, 2002, 13 -392) 4, 98,7 mg 16:00 lysophophatidylcholine (1-palmitoil-2-idrossi-sn-glycero -3-fosfocolina, Avanti Polar Lipidi # 855675), 76,3 mg di EDC, 48,7 mg DMAP (4 - (dimetilammino) piridina) in 5 ml amylene stabilizzato cloroformio per un rapporto di 1:1:2:2 Pyro: Lipid: 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>

Nello sviluppo di tecnologie di drug delivery, nanoparticelle multifunzionali sono attualmente in fase di ampie ricerche per il monitoraggio accurato del veicolo di consegna della droga, pur mantenendo un elevato carico utile di droga. Porfirinici liposomi caricati sono stati sviluppati per migliori proprietà farmacocinetiche e consegna più efficiente rispetto alla somministrazione diretta di porfirina, ma esistono ostacoli, compresa la quantità di carico limitato di porfirina e rapida ridistribuzione di porfirina da...

Porphysomes sono nanovesicles nuovi multifunzionali che abbiamo recentemente sviluppato, che sono in grado di imaging e terapia multimodale 1. Esse sono formate da doppi strati porfirinici auto-assemblati e contengono una altissima densità di porfirina (oltre 83, 000/porphysome particella), che genera grande coefficiente di estinzione e risultati in unica struttura-dipendente fluorescenza auto-spegnimento. Porphysomes hanno buone in vivo farmacocinetica e biodistribuzione proprietà: essi mostrano un sangue emivita di 12 ore dopo la somministrazione sistematica, e passivamente accumulano nei tumori trapiantati con 7,5% ID / g in 24 ore dopo l&#39;iniezione 2. La loro struttura unica e le proprietà fisico-chimiche fanno porphysome un buon candidato per l&#39;imaging multimodale e la terapia immagine-guida. Prima di tutto, contenente porfirina, porphysomes sono intrinsecamente adatti per imaging di fluorescenza dei tumori sulla accumulo tumore 1.Inoltre, ogni porfirina ha un sito stabile per radioisotopi chelanti, dunque, porphysomes possono essere facilmente etichettati con radioisotopi come 64Cu per l&#39;imaging PET 3. Inoltre, l&#39;energia luminosa assorbita viene dissipata termicamente sotto irraggiamento laser di esposizione quando porphysome struttura è intatta, così porphysomes mostrano anche immagini fotoacustica unico e funzionalità PTT. E &#39;stato dimostrato che 24 ore dopo l&#39;iniezione endovenosa di porphysomes, irradiazione laser del tumore porphysome accumulata ha indotto un aumento di temperatura rapido e forte fototermico ablazione del tumore. Ciò ha dimostrato che porphysomes sono stimolatori fototermiche efficienti con coefficiente di estinzione alto come le nanoparticelle d&#39;oro (AuNPs) 1. D&#39;altra parte, in confronto con altri agenti fototermiche inorganici, incluse AuNPs, porphysomes mostrano un vantaggio eccezionale nei biosicurezza a causa della loro natura organica. Porphysomes sono enzimaticamente biodegradabili e inducono minimo toxicit acutay in topi con dosi endovenose alto come 1,000 mg / kg 1. Inoltre, simile a liposomi, il grande nucleo acquosa di porphysomes potrebbe essere passivamente o attivamente caricato con agenti terapeutici o di imaging. Le proprietà ottiche e biocompatibilità di porphysomes dimostrano il potenziale multimodale di nanoparticelle organiche per l&#39;imaging e la terapia BioPhotonic. In questo lavoro, si introduce il metodo di sintesi di coniugati pyropheophorbide-lipidico, la fabbricazione e il metodo di caratterizzazione di porphysomes utilizzando estrusione ad alta pressione. PTT in vivo su topi è condotta anche per dimostrare l&#39;efficienza di porphysome abilitati PTT nel tumore trattamento con un modello di tumore xenotrapianto sottocutanea.

<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

Abbiamo recentemente sviluppato porphysomes come nanovesicles intrinsecamente multifunzionali. Un fotosensibilizzante, pyropheophorbide α, è stato coniugato ad un fosfolipide e quindi auto-assemblato vescicole sferiche liposoma-like. A causa della densità estremamente elevata della porfirina nel doppio strato lipidico porfirina, porphysomes generato grandi coefficienti di estinzione, la struttura dipendente dalla fluorescenza di auto-spegnimento, e ottima efficacia fototermica. Nella nostra formulazione, porphysomes stati sintetizzati utilizzando estrusione ad alta pressione, e visualizzate una dimensione media delle particelle di circa 120 nm. Iniezione Ventiquattro ore dopo endovenosa di porphysomes, la temperatura locale del tumore è aumentata da 30 ° C a 62 ° C rapidamente su uno minuti di esposizione di 750 mW (1,18 W / cm 2), 671 nm laser irradiazione. Seguendo l&#39;ablazione termica completa del tumore, escare formata e guarito entro 2 settimane, mentre nei gruppi di controllo i tumori hanno continuato a crescere e tutti raggiunto il en definitalettera d entro 3 settimane. Questi dati mostrano come porphysomes possono essere usate come terapia photothermal potente (PTT) agenzie.

Pyropheophorbide è coniugato al fosfolipide come monomero lipidico stabile (Figura 1a) e coniugati auto-assemblano per formare porphysomes dal metodo di estrusione membrana utilizzando un estrusore ad alta pressione. Di solito è difficile estrudere sospensione porphysome lipidi durante i primi 3 cicli di estrusione con portata relativamente lento. Come più estrusi vengono ripetute, la velocità di flusso della soluzione estruso aumenta gradualmente, e la pressione può essere leggermente diminuita se...

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

Abbiamo sviluppato nuovi nanovesicles multifunzionali intrinseche chiamati porphysomes, che hanno struttura-dipendente fluorescenza auto-estinzione e le proprietà fototermiche uniche, fungendo così gli agenti di terapia fototermica come potenti. Abbiamo formulato porphysomes utilizzando estrusione ad alta pressione e studiato l&#39;efficacia della terapia photothermal in un modello di tumore xenotrapianto.

One Minute, Sub-One-Watt Photothermal ablazione del tumore Utilizzando Porphysomes, intrinseca multifunzionale 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

Mezzo di contrasto ecografico mirato trattamento dei gliomi nei topi tramite Drug-Bearing consegna delle nanoparticelle e ablazione microvascolari

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

Ricerca

Bioingegneria

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

Optical Frequency Domain Imaging di<em&gt; Ex vivo</em&gt; I campioni polmonari Resezione: Ottenere One to One immagine per Istopatologia Correlazione

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

Nanoparticelle virali per<em&gt; In vivo</em&gt; Imaging Tumore

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

Costruzione di un Phantom multimodalità preclinici Uso dei materiali di tessuti che imitano per l&#39;assicurazione della qualità delle dimensioni del tumore Misura

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

Produzione di grandi numeri di-Size controllata Tumore Spheroids Uso micropiastra

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

PLGA nanoparticelle formate da singola o doppia emulsione con Vitamina 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

Misurazione longitudinale di matrice extracellulare rigidità in 3D Tumore modelli utilizzando-particelle inseguimento Microrheology

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

Monitoraggio in tempo reale di alta intensità ultrasuoni focalizzati (HIFU) Ablazione<em&gt; In Vitro</em&gt; Canine Livers Uso Harmonic Imaging Movimento per 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

Ingegneria dei tessuti da parte intrinseca Vascolarizzazione in un<em&gt; In Vivo</em&gt; Camera ingegneria dei tessuti

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

Una rapida e chimico-libera emoglobina Assay con Photothermal angolare 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 ...