Name: one minute, sub-one-watt photothermal tumor ablation using porphysomes, intrinsic multifunctional nanovesicles
Uploaded: 2013-09-17T19:30:00
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Este trabalho foi financiado pela Fundação Princess Margaret Hospital, o Conselho Nacional de Ciência e do Canadá, o Instituto Canadense de Pesquisa em Saúde, da Fundação Canadense de Inovação Tecnológica em Engenharia, eo Joey e Toby Tanenbaum / Cadeira Bola Brasileiro em Prostate Cancer Research, uma bolsa da Fundação de Pesquisa SUNY e suporte de inicialização da Universidade de Buffalo.

1. Síntese de Pyropheophorbide-lípido <ol><li> Combinar 200 mmol pyropheophorbide (preparado a partir de Spirulina Pacifica algas, tal como descrito anteriormente,... Zheng et al, Bioconj Chem, 2002, 13 -392) 4, 98,7 mg 16:00 lysophophatidylcholine (1-palmitoil-2-hidroxi-sn-glicero -3-fosfocolina, Avanti Polar Lipids # 855675), 76,3 mg de EDC, 48,7 mg de DMAP (4 - (dimetilamino) piridina) em 5 ml de amileno clorofórmio estabilizado por uma proporção de 1:1:2:2 Pyro: ...

<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>

No desenvolvimento de tecnologias de entrega de drogas, nanopartículas multifuncionais são actualmente sob investigação largas para controle preciso do veículo de distribuição de drogas enquanto mantém uma carga de droga elevada. Lipossomas carregados de porfirina têm sido desenvolvidos para obter melhores propriedades farmacocinéticas e de entrega mais eficaz do que a administração directa de porfirina, mas existem obstáculos, incluindo a quantidade de carga restringida de porfirina e redistribuição ráp...

Porphysomes são novos nanovesículas multifuncionais que, recentemente desenvolvidos, que são capazes de imagem e terapia multimodal 1. Eles são formados por camadas duplas porfirina auto-montados e contêm uma altíssima densidade de porfirina (mais de 83, 000/porphysome partículas), o que gera grande coeficiente de extinção e resulta em única dependente de estrutura fluorescência auto-extinção. Porphysomes têm boas in vivo farmacocinéticas e de biodistribuição propriedades: eles exibem uma meia-vida no sangue de 12 horas após a administração sistemática, e passivamente acumulam em tumores de xenoenxerto com 7,5% ID / g às 24 h pós-injecção 2. Sua estrutura única e propriedades físico-químicas fazer porphysome um bom candidato para a imagem latente e terapia multimodal guiada por imagem. Primeiro de tudo, contendo porfirina, porphysomes são intrinsecamente adequado para imagens de fluorescência de tumores após a acumulação do tumor 1.Além disso, cada porfirina tem um local estável de radioisótopos quelantes, por conseguinte, porphysomes pode ser facilmente marcada com radioisótopos, tais como 64Cu para imagiologia PET 3. Além disso, a energia da luz absorvida é dissipada termicamente sob exposição a irradiação com laser quando porphysome estrutura está intacta, assim porphysomes também exibem imagens fotoacústica e capacidades únicas PTT. Demonstrou-se que 24 horas após a injecção intravenosa de porphysomes, irradiação com laser do tumor acumulou-porphysome induziu um rápido aumento de temperatura e de ablação do tumor fototérmica forte. Isto demonstrou que porphysomes são potenciadores fototérmicos eficientes com coeficiente tão alto como as nanopartículas de ouro (AuNPs) extinção 1. Por outro lado, em comparação com outros agentes fototérmicos inorgânicos, incluindo AuNPs, porphysomes mostrar uma vantagem notável em biossegurança, devido à sua natureza orgânica. Porphysomes são enzimaticamente biodegradável e induzir toxicit aguda mínimay em ratos com doses intravenosas tão elevadas como 1000 mg / kg 1. Além disso, semelhante a lipossomas, a grande núcleo aquoso de porphysomes pode ser passiva ou activamente carregados com agentes terapêuticos ou de imagiologia. As propriedades ópticas e de biocompatibilidade porphysomes demonstrar o potencial multimodal de nanopartículas orgânicas para imagiologia biofotônica e terapia. Neste artigo, apresentamos o método de síntese de conjugados pyropheophorbide-lipídico, a fabricação eo método de caracterização de porphysomes utilizando extrusão de alta pressão. In vivo PTT em ratos é realizado, bem como para demonstrar a eficiência da habilitados para porphysome PTT no tumor tratamento utilizando um modelo de tumor de xenoenxerto subcutâneo.

<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

Recentemente, desenvolveu porphysomes como nanovesículas intrinsecamente multifuncionais. Um fotossensibilizador, pyropheophorbide α, foi conjugado com um fosfolípido e depois auto-montados para vesículas esféricas de lipossomas semelhante. Devido à altíssima densidade de porfirina na bicamada lipídica porfirina, porphysomes gerado grandes coeficientes de extinção, dependente da estrutura de fluorescência auto-extinção, e excelente eficácia fototérmica. Na nossa formulação, porphysomes foram sintetizados utilizando a extrusão de alta pressão, e mostrou um tamanho médio de partícula de cerca de 120 nm. Injecção de vinte e quatro horas após a intravenosa de porphysomes, a temperatura local do tumor aumentou de 30 ° C a 62 ° C rapidamente após a exposição de 750 mW (1,18 W / cm 2), 671 nm, a irradiação com laser de um minuto. Após a ablação térmica completa do tumor, escaras formado e curado dentro de 2 semanas, enquanto que nos grupos de controlo, os tumores continuaram a crescer e todos atingiram o definido brponto d dentro de 3 semanas. Estes dados mostram como porphysomes pode ser utilizado como terapia fototérmica potente (PTT) agentes.

Pyropheophorbide é conjugado com o fosfolípido, como um monómero de lípidos estáveis ​​(Figura 1A) e a conjugados de auto-reunir-se para formar porphysomes pelo método de extrusão de membrana utilizando uma extrusora de alta pressão. Geralmente é difícil para expulsar suspensão porphysome-lipídico durante os 3 primeiros ciclos de extrusão, com taxa de fluxo relativamente lento. Quanto mais as extrusões são repetidos, a taxa de fluxo da solução extrudido aumenta gradualmente, e a pre...

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

Nós desenvolvemos novas nanovesículas multifuncionais intrínsecas chamados porphysomes, que têm dependentes de estrutura fluorescência auto-têmpera e propriedades fototérmicos únicas, assim funcionando agentes terapia fototérmica como potentes. Formulamos porphysomes utilizando extrusão de alta pressão e investigou sua eficácia terapia fototérmica em um modelo de tumor xenoenxerto.

One Minute, Sub-One-Watt Photothermal ablação tumoral Usando Porphysomes, Intrínseca Multifuncional nanovesículas

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

Research

JoVE Journal

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Bioengenharia

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