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 trabajo fue apoyado por la Fundación Princess Margaret Hospital Nacional de Ciencia e Ingeniería de Investigación de Canadá, el Instituto Canadiense para la Investigación de la Salud, la Fundación Canadiense de la Innovación y el Joey y Toby Tanenbaum / silla de la bola de Brasil en el cáncer de próstata Research, una subvención de la Fundación de Investigación de SUNY y soporte el arranque desde la Universidad de Buffalo.

1. Síntesis de pirofeofórbido-lípido <ol><li> Combinar 200 pirofeofórbido mmol (preparado a partir de Spirulina Pacifica algas como se describe 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) en 5 ml de cloroformo de amileno estabilizado para una proporción 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>

En el desarrollo de tecnologías de administración de fármacos, las nanopartículas multifuncionales son actualmente en amplias investigaciones para un seguimiento preciso del vehículo de suministro de fármaco mientras se mantiene una carga útil elevada de fármaco. Liposomas de porfirina-cargada se han desarrollado para mejorar las propiedades farmacocinéticas y la entrega más eficiente que la administración directa de porfirina, sino que existen obstáculos, incluyendo la cantidad de carga restringido de porfi...

Porphysomes son novedosos nanovesículas multifuncionales que hemos desarrollado recientemente, que son capaces de imagen multimodal y la terapia 1. Se forman a partir bicapas de porfirina auto-ensambladas y contienen una gran densidad de porfirina (más de 83, 000/porphysome de partículas), que genera gran coeficiente de extinción y los resultados en la fluorescencia única de auto-extinción dependiente de la estructura. Porphysomes tienen buenas in vivo farmacocinéticos y de biodistribución propiedades: que exhiben una vida media de 12 h de sangre después de la administración sistemática, y de forma pasiva se acumulan en los tumores de xenoinjertos con 7,5% ID / g a las 24 h después de la inyección 2. Su singular estructura y las propiedades físico-químicas hacen porphysome un buen candidato para la imagen multimodal y la terapia guiada por imágenes. En primer lugar, que contiene porfirina, porphysomes son intrínsecamente adecuados para imágenes de fluorescencia de los tumores de la acumulación del tumor 1.Además, cada uno de porfirina tiene un sitio estable para radioisótopos quelantes, por lo tanto, porphysomes pueden ser fácilmente etiquetados con radioisótopos tales como 64Cu para formación de imágenes de PET 3. Además, la energía de la luz absorbida se disipa térmicamente bajo exposición de irradiación láser cuando porphysome estructura está intacta, por lo porphysomes también exhiben formación de imagen fotoacústica único y capacidades de PTT. Se ha demostrado que 24 horas después de la inyección intravenosa de porphysomes, la irradiación con láser del tumor porphysome-acumulada indujo un aumento rápido de la temperatura y fuerte ablación del tumor fototérmica. Esto demostró que porphysomes son potenciadores fototérmicos eficientes, con un coeficiente de extinción tan alto como las nanopartículas de oro (AuNPs) 1. Por otra parte, en comparación con otros agentes fototérmicos inorgánicos, incluyendo AuNPs, porphysomes muestran una ventaja excepcional en la bioseguridad debido a su naturaleza orgánica. Porphysomes son enzimáticamente biodegradable e inducen toxicit aguda mínimay en ratones con dosis intravenosas tan altas como 1000 mg / kg 1. Además, de forma similar a los liposomas, la gran núcleo acuoso de porphysomes podría ser pasiva o activamente cargado con agentes terapéuticos o de formación de imágenes. Las propiedades ópticas y biocompatibilidad de porphysomes demuestran el potencial multimodal de nanopartículas orgánicas para imagen biofotónica y la terapia. En este trabajo, presentamos el método de síntesis de los conjugados pirofeoforbida lípidos, la fabricación y el método de caracterización de porphysomes por extrusión a alta presión. In vivo PTT en ratones se lleva a cabo también para demostrar la eficiencia de porphysome habilitados PTT en el tumor tratamiento usando un modelo de tumor de xenoinjerto subcutáneo.

<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

Recientemente hemos desarrollado porphysomes como nanovesículas intrínsecamente multifuncionales. Un fotosensibilizador, pirofeoforbida α, se conjugó con un fosfolípido y luego auto-ensamblado de vesículas esféricas en liposomas similares. Debido a la altísima densidad de porfirina en la bicapa lipídica-porfirina, porphysomes generan grandes coeficientes de extinción, dependiente de la estructura de la fluorescencia de auto-extinción, y una excelente eficacia fototérmica. En nuestra formulación, porphysomes se sintetizaron usando extrusión de alta presión, y muestran un tamaño medio de partícula de alrededor de 120 nm. Inyección Veinticuatro horas después de la intravenosa de porphysomes, la temperatura local del tumor aumentó de 30 ° C a 62 ° C rápidamente tras la exposición durante un minuto de 750 mW (1,18 W / cm 2), 671 nm irradiación con láser. Tras la ablación térmica completa del tumor, escaras formado y curado en 2 semanas, mientras que en los grupos de control de los tumores continuaron creciendo y todos llegaron a la linea definidapunto d dentro de 3 semanas. Estos datos muestran cómo porphysomes se pueden utilizar como terapia fototérmica potentes agentes (PTT).

Pirofeofórbido se conjuga con el fosfolípido como un monómero de lípidos estable (Figura 1a) y el conjugados auto-ensamblan para formar porphysomes por el método de extrusión de la membrana usando una extrusora de alta presión. Por lo general es difícil de extruir suspensión porphysome lípidos en los 3 primeros ciclos de extrusión con una tasa de flujo relativamente lento. Como se repiten más extrusiones, la tasa de flujo de la solución extruido aumenta gradualmente, y la presión se puede ...

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

Desarrollamos nuevos nanovesículas multifuncionales intrínsecas llamados porphysomes, que tienen la estructura dependiente de fluorescencia propiedades fototérmicos únicas de auto-extinción y, por lo que funciona agentes de terapia fototérmica como potentes. Formulamos porphysomes por extrusión a alta presión y se investigó su eficacia de la terapia fototérmica en un modelo de tumor de xenotrasplante.

Un Minuto, Sub-Uno-Watt fototérmica Ablación Usando Porphysomes, Intrinsic Multifuncional nanovesículas

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

Ecografía de contraste dirigidos tratamiento de los gliomas en ratones a través de la entrega de nanopartículas de drogas y la ablación Teniendo microvascular

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

Investigación

Bioingeniería

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

Frecuencia de imagen óptica de dominio de<em&gt; Ex vivo</em&gt; Piezas de resección pulmonar: Obtención de One to One de imagen para estudio histopatológico de correlación

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

Las nanopartículas virales para<em&gt; En vivo</em&gt; Imágenes de tumores

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

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Construcción de un Phantom multimodalidad preclínicos Utilización de los materiales de tejidos que imitan para la Garantía de la Calidad en la medida del tamaño del tumor

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