Name: synthesis of immunotargeted magneto-plasmonic nanoclusters
Uploaded: 2014-08-22T16:00:00
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Ce travail a été financé en partie par les subventions des NIH R01 EB008101 et R01 CA103830.

1. Instrumentations et Verrerie Préparation <ol><li> Porter un équipement de protection approprié, c&#39;est à dire, une blouse de laboratoire, des gants jetables et des lunettes de protection. </li><li> Connecter un ballon à fond rond à un condenseur et l&#39;immerger dans un bain d&#39;huile de silicone avec un contrôle de la température par un thermomètre. Placez une source de chaleur (par exemple, plaque chauffante) dans le bain d&#39;huile (Figure 1). Utilisation d&#39;...

<ol>
	<li>Bigall, N. C., Parak, W. J., Dorfs, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescent,+magnetic+and+plasmonic&#8212;Hybrid+multifunctional+colloidal+nano+objects.">Fluorescent, magnetic and plasmonic&#8212;Hybrid multifunctional colloidal nano objects.</a> Nano Today. 7, 282-296 (2012).</li><li>Gautier, J., Allard-Vannier, E., Herve-Aubert, K., Souce, M., Chourpa, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+strategies+of+hybrid+metallic+nanoparticles+for+theragnostic+applications.">Design strategies of hybrid metallic nanoparticles for theragnostic applications.</a> Nanotechnology. 24, 432002 (2013).</li><li>Wei, Q., Wei, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+imaging+with+dynamic+contrast+agents.">Optical imaging with dynamic contrast agents.</a> Chemistry. 17, 1080-1091 (2011).</li><li>Aaron, J. 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K., Wei, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmon-resonant+nanoparticles+and+nanostars+with+magnetic+cores:+synthesis+and+magnetomotive+imaging.">Plasmon-resonant nanoparticles and nanostars with magnetic cores: synthesis and magnetomotive imaging.</a> ACS nano. 4, 5163-5173 (2010).</li><li>Qu, M., 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=Magneto-photo-acoustic+imaging.">Magneto-photo-acoustic imaging.</a> Biomedical optics express. 2, 385-396 (2011).</li><li>Jin, Y., Jia, C., Huang, S. -. W., Donnell O&amp;39, M., Gao, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multifunctional+nanoparticles+as+coupled+contrast+agents.">Multifunctional nanoparticles as coupled contrast agents.</a> Nature communications. 1, 41 (2010).</li><li>Wu, C. -. H., 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=Versatile+Immunomagnetic+Nanocarrier+Platform+for+Capturing+Cancer+Cells.">Versatile Immunomagnetic Nanocarrier Platform for Capturing Cancer Cells.</a> ACS. 7, 8816-8823 (2013).</li><li>Galanzha, E. I., 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=In+vivo+magnetic+enrichment+and+multiplex+photoacoustic+detection+of+circulating+tumour+cells.">In vivo magnetic enrichment and multiplex photoacoustic detection of circulating tumour cells.</a> Nature nanotechnology. 4, 855-860 (2009).</li><li>Larson, T. A., Bankson, J., Aaron, J., Sokolov, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hybrid+plasmonic+magnetic+nanoparticles+as+molecular+specific+agents+for+MRI/optical+imaging+and+photothermal+therapy+of+cancer+cells.">Hybrid plasmonic magnetic nanoparticles as molecular specific agents for MRI/optical imaging and photothermal therapy of cancer cells.</a> Nanotechnology. 18, 325101 (2007).</li><li>Yu, H., 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=Dumbbell-like+bifunctional+Au-Fe3O4+nanoparticles.">Dumbbell-like bifunctional Au-Fe3O4 nanoparticles.</a> Nano letters. 5, 379-382 (2005).</li><li>Wang, L., 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=Monodispersed+core-shell+Fe3O4@Au+nanoparticles.">Monodispersed core-shell Fe3O4@Au nanoparticles.</a> The journal of physical chemistry. B. 109, 21593-21601 (2005).</li><li>Wang, H., Brandl, D. W., Le, F., Nordlander, P., Halas, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanorice:+a+hybrid+plasmonic+nanostructure.">Nanorice: a hybrid plasmonic nanostructure.</a> Nano letters. 6, 827-832 (2006).</li><li>Hu, X., 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=Trapping+and+Photoacoustic+Detection+of+CTCs+at+the+Single+Cell+per+Milliliter+Level+with+Magneto&#8208;Optical+Coupled+Nanoparticles.">Trapping and Photoacoustic Detection of CTCs at the Single Cell per Milliliter Level with Magneto&#8208;Optical Coupled Nanoparticles.</a> Small. 9, 2046-2052 (2013).</li><li>Truby, R. L., Emelianov, S. Y., Homan, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ligand-mediated+self-assembly+of+hybrid+plasmonic+and+superparamagnetic+nanostructures.">Ligand-mediated self-assembly of hybrid plasmonic and superparamagnetic nanostructures.</a> Langmuir. 29, 2465-2470 (2013).</li><li>Bai, 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=A+Versatile+Bottom&#8208;up+Assembly+Approach+to+Colloidal+Spheres+from+Nanocrystals.">A Versatile Bottom&#8208;up Assembly Approach to Colloidal Spheres from Nanocrystals.</a> Angewandte Chemie International Edition. 46, 6650-6653 (2007).</li></ol>

Les étapes critiques dans la synthèse réussie de nanoparticules magnéto-plasmonique incluent faire shell / fer hautement monodisperses or primaire nanoparticules de base d&#39;oxyde et de diriger l&#39;auto-assemblage des particules primaires en nanoparticules. Un rapport molaire entre les particules primaires et les tensioactifs jouent un rôle important dans la détermination de la distribution de la taille des nanoparticules. Distribution de taille non uniforme de nanoparticules primaires peut provoquer la format...

Nanoparticules hybrides comprenant différents matériaux ayant des propriétés physico-chimiques distinctes peuvent ouvrir de nouvelles possibilités dans des applications biomédicales, y compris l&#39;imagerie moléculaire multimodale, l&#39;administration du traitement et de la surveillance, le dépistage et le nouveau tests de diagnostic 1-3. La combinaison des propriétés magnétiques et plasmoniques en une seule nanoparticule est particulièrement intéressant car il offre une très forte dispersion de la lumière et de sections efficaces d&#39;absorption liés à des résonances de plasmon et la réactivité à un champ magnétique. Par exemple, les nanoparticules magnéto-plasmonique ont été utilisés pour augmenter le contraste dans l&#39;imagerie à fond noir de cellules marquées par l&#39;application d&#39;une modulation de signal temporel par l&#39;intermédiaire d&#39;un électro-aimant externe 3-5. Plus récemment, un principe similaire a été appliquée dans le développement d&#39;une nouvelle modalité d&#39;imagerie - imagerie magnéto-photo-acoustique, où nanoparticules magnéto-plasmonique permettent de grandes améliorations dans le contraste et le rat signal à fondio 6,7. Il a également été montré que les nanoparticules hybrides peuvent être utilisés pour la capture et la détection des cellules tumorales circulantes dans le sang total et in vivo 8,9 simultanée. En outre, les nanoparticules magnéto-plasmoniques sont prometteurs théranostics agents qui peuvent être utilisés pour l&#39;imagerie optique et MR spécifique moléculaire combiné avec une thérapie photothermique de cellules cancéreuses 10. Plusieurs approches ont été explorées pour la synthèse de nanoparticules de magnéto-plasmonique. Par exemple, Yu et al. Utilisé décomposition et l&#39;oxydation de Fe (CO) 5 sur des nanoparticules d&#39;or pour former bifonctionnels Au-Fe 3 O 4 nanoparticules d&#39;haltère comme 11. Wang et al. Ont synthétisé des nanoparticules d&#39;oxyde de fer revêtu d&#39;or en utilisant la méthode de décomposition thermique 12. D&#39;autres approches reposent sur des polymères d&#39;enrobage ou d&#39;amines des molécules fonctionnelles sur des nanoparticules de noyau magnétique, suivie par le dépôt d&#39;agvieux coquille sur la surface du polymère pour créer des particules de l&#39;hybride 7,13. De plus, les nanoparticules d&#39;oxyde de fer ont été fixés à nanotubes d&#39;or par l&#39;intermédiaire d&#39;interactions électrostatiques ou une réaction chimique 14,15. Bien que ces méthodes produisent des nanostructures magnéto-plasmoniques, elles ne compromettent pas dans une certaine mesure les propriétés de la combinaison de magnéto-plasmonique tel que l&#39;absorbance optique à l&#39;(NIR) fenêtre dans le proche infrarouge ou un moment magnétique élevé qui sont tous deux hautement souhaitable dans des applications biomédicales. Par exemple, haltère Au-Fe 3 O 4 nanoparticules ont un pic de résonance de plasmon de 520 nm, ce qui limite leur utilité in vivo en raison de la turbidité de tissu élevé dans cette gamme spectrale. En outre, les nanoparticules magnéto-plasmonique produites par les protocoles actuels sont limités à un seul 11 ou peu (moins de 10) 14,15 fragments superparamagnétiques (par exemple, des nanoparticules d&#39;oxyde de fer), qui est beaucoup moins que ce qui pourrait être achieved dans une nanostructure dense. Par exemple, un diamètre de 60 nm nanoparticule sphérique dense peut contenir de l&#39;ordre de un mille de 6 nanoparticules superparamagnétiques nm. Par conséquent, il ya une grande place pour améliorer les propriétés magnétiques de nanoparticules hybrides. En outre, certains des protocoles décrits précédemment sont relativement complexes et nécessitent une optimisation soigneuse pour éviter l&#39;agrégation des particules au cours de la synthèse 14,15. Ici, nous décrivons un protocole pour la synthèse de nanoparticules de magnéto-plasmonique avec un moment magnétique forte et une absorption NIR forte qui traite des limitations majeures de l&#39;art actuel. La synthèse a ses origines dans la méthode de micro-émulsion huile-dans-eau 16. Il est basé sur l&#39;assemblage des nanoparticules d&#39;une taille désirée à partir de particules primaires plus petites. Cette approche a été utilisée avec succès pour produire des nano-structures d&#39;un seul matériau tel que l&#39;or, l&#39;oxyde de fer, et de semi-conducteur primary particules 16. Nous avons étendu pour la synthèse de nanoparticules de magnéto-plasmonique par, d&#39;abord, ce qui rend les particules de noyau d&#39;oxyde de 6 nm de diamètre coquille d&#39;or / fer et, ensuite, l&#39;assemblage des particules primaires hybrides dans la nanostructure sphérique finale. Assemblant des particules primaires en nanoparticules permet non seulement améliorer les propriétés des nanoparticules constitutifs, tels que la réalisation d&#39;un moment magnétique plus fort tout en préservant les propriétés superparamagnétiques, mais tire également parti des interactions entre nanoparticules individuelles, créant ainsi de nouvelles caractéristiques absentes des nanoparticules constitutifs, tels que forte absorption optique dans la fenêtre de NIR. Ce protocole donne nanoparticules hybrides à forte densité de fonctionnalités magnétiques et plasmoniques. Après particules primaires sont synthétisés, notre procédé est essentiellement une réaction en un seul pot simple. La résistance à la résonance de plasmon et le moment magnétique global sont déterminés par un certain nombre de particules primaires, et utresvant, peut être facilement optimisé en fonction de la demande. En outre, nous avons également développé une procédure pour la conjugaison d&#39;anticorps aux nanoparticules hybrides pour diverses applications biomédicales qui nécessitent un ciblage spécifique moléculaire. Les anticorps sont fixés par l&#39;intermédiaire du fragment Fc laissant la partie Fab qui est responsable de la liaison disponible pour le ciblage de l&#39;antigène.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="738">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:101px;">Company</td>
			<td style="width:139px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:247px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:253px;">PYREX 50mL Round Bottom Boiling Flask with Short Neck &#38; 24/40 [ST] Joint</td>
			<td>Corning</td>
			<td style="width:139px;">4320A-50</td>
			<td>Thermal decomposition reaction</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:253px;">PYREX 41 x 300mm 5-Bulb Allihn Condenser with 24/40 [ST] Outer/Inner Joints</td>
			<td>Corning</td>
			<td style="width:139px;">2480-300</td>
			<td>Thermal decomposition reaction</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Silicone Oil</td>
			<td>Fisher</td>
			<td style="width:139px;">S159-500</td>
			<td>Oil bath</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Hot Plate Stirrer</td>
			<td>Corning</td>
			<td style="width:139px;">PC-351</td>
			<td>Heat the reacton with stirring function</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Thermometer</td>
			<td>ThermoWorks</td>
			<td style="width:139px;">221-092</td>
			<td>Measure temperature</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:253px;">Iron (III) Acetylacetonate</td>
			<td>Fisher</td>
			<td style="width:139px;">AC11913-0250</td>
			<td rowspan="7" style="width:247px;">Materials for primary hybrid nanoparticles synthesis</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Oleic Acid 99%</td>
			<td>Fisher</td>
			<td style="width:139px;">A195-500</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Gold (III) Acetate</td>
			<td>Fisher</td>
			<td style="width:139px;">AA3974206</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Hexane</td>
			<td>Fisher</td>
			<td style="width:139px;">H292-1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Phenyl Ether 99%</td>
			<td>Fisher</td>
			<td style="width:139px;">AC13060-0025</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">1,2-Hexadecanediol 90%</td>
			<td>Sigma</td>
			<td style="width:139px;">213748-50G</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Oleylamine 70%</td>
			<td>Sigma</td>
			<td style="width:139px;">O7805-100G</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Sodium Dodecyl Sulfate</td>
			<td style="width:101px;">Fisher</td>
			<td style="width:139px;">BP166-100</td>
			<td rowspan="2" style="width:247px;">Cluster synthesis</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Sodium Citrate Dihydrate</td>
			<td style="width:101px;">Sigma</td>
			<td style="width:139px;">W302600</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:253px;">Monoclonal Anti-EGF Receptor Antibody</td>
			<td style="width:101px;">Sigma</td>
			<td style="width:139px;">E2156</td>
			<td style="width:247px;">Cell labeling specificity test</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Monoclonal Anti-HER2 Antibody</td>
			<td style="width:101px;">Sigma</td>
			<td style="width:139px;">AMAB90627</td>
			<td style="width:247px;">Cell labeling specificity test</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Sodium Periodate</td>
			<td style="width:101px;">Sigma</td>
			<td style="width:139px;">311448</td>
			<td style="width:247px;">Oxidate Fc region of antibodies</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:253px;">Dithiolaromatic PEG6-CONHNH2</td>
			<td style="width:101px;">SensoPath Technologies</td>
			<td style="width:139px;">SPT-0014B</td>
			<td style="width:247px;">Heterofunctional linker for antibody conjugation to nanoclusters</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:253px;">Methoxy-PEG-thiol, 5k</td>
			<td style="width:101px;">Creative PEGworks</td>
			<td style="width:139px;">PLS-604</td>
			<td style="width:247px;">Passivate the remaining gold surface after antibody conjugation</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:253px;">Amicon Ultra-4 Centrifugal Filter Unit with Ultracel-10 membrane</td>
			<td style="width:101px;">Millipore</td>
			<td style="width:139px;">UFC801008</td>
			<td style="width:247px;">Protien purification</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">HEPES</td>
			<td style="width:101px;">Sigma</td>
			<td style="width:139px;">H3375</td>
			<td style="width:247px;">Buffer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">PBS, 1X Solution</td>
			<td style="width:101px;">Fisher</td>
			<td style="width:139px;">BP2438-20</td>
			<td style="width:247px;">Buffer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">UV&#8722;vis Spectroscopy</td>
			<td style="width:101px;">BioTek&#160;</td>
			<td style="width:139px;">Synergy HT</td>
			<td style="width:247px;">Obtain spectrum</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Centrifuge</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>5810R</td>
			<td>Separation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Transmission Electron Microscope</td>
			<td>FEI</td>
			<td>TECNAI G2 F20 X-TWIN</td>
			<td>Obtain morphology of nanostructures</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Upright microscope</td>
			<td>Leica</td>
			<td>DM6000</td>
			<td>Obtain dark-field images</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sonicator</td>
			<td>Branson</td>
			<td>1510</td>
			<td>Sonication</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">Carbon Film 300 Mesh Grid</td>
			<td>EMS</td>
			<td style="width:139px;">CF300-Cu</td>
			<td>TEM imaging</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:253px;">96-well Plate</td>
			<td>Corning</td>
			<td style="width:139px;">09-761-145</td>
			<td>UV-vis reading plate</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis of immunotargeted magneto-plasmonic nanoclusters

Les propriétés magnétiques et plasmoniques combinées en une seule nanoparticule fournissent une synergie qui est avantageux dans un certain nombre d&#39;applications biomédicales, y compris un rehaussement du contraste dans les nouvelles modalités d&#39;imagerie magnétomotrices, la capture et la détection simultanée de cellules tumorales circulantes (CTC), et l&#39;imagerie moléculaire multimodale combiné avec une thérapie photothermique des cellules cancéreuses. Ces applications ont suscité un intérêt considérable dans le développement de protocoles pour la synthèse de nanoparticules de magnéto-plasmonique avec absorption optique dans la région du proche infrarouge (NIR) et un moment magnétique. Ici, nous présentons un nouveau protocole pour la synthèse de nanoparticules de tels hybrides qui est basé sur un procédé de micro-émulsion huile-dans-eau. La caractéristique unique du protocole décrit ici est la synthèse de nanoparticules de magnéto-plasmonique de différentes tailles de blocs primaires qui ont également des caractéristiques magnéto-plasmoniques. Cette approche donne des nanoparticules avec une haute densité des fonctions magnétiques et plasmoniques qui sont réparties uniformément dans tout le volume des nanoparticules. Les nanoparticules hybrides peuvent être facilement fonctionnalisés par fixation d&#39;anticorps par l&#39;intermédiaire du fragment Fc laissant la partie Fab qui est responsable de la liaison disponible pour le ciblage de l&#39;antigène.

Un schéma pour la synthèse de nanoparticules de magnéto-plasmonique immunotargeted est illustrée à la figure 2. D&#39;abord, magnétiques Fe 3 O 4 nanoparticules d&#39;oxyde de fer sont synthétisés par la méthode de décomposition thermique. Ensuite, un mince d&#39;environ 1 nm coquille d&#39;or est déposée sur les particules de noyau de fer d&#39;oxyde via la décomposition thermique. Les nanoparticules hybrides primaire environ 6 nm servent de germes p...

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Synthesis of Immunotargeted Magneto-plasmonic Nanoclusters

Ici, nous décrivons un protocole pour la synthèse de nanoparticules de magnéto-plasmonique avec un moment magnétique fort et un (NIR) absorbance dans le proche infrarouge. Le protocole comprend également anticorps conjugaison à des nanoparticules à travers la partie Fc pour diverses applications biomédicales qui nécessitent un ciblage spécifique moléculaire.

Synthèse des Immunotargeted magnéto-plasmonique NANOAGRÉGATS

Magnetic and plasmonic properties combined in a single nanoparticle provide a synergy that is advantageous in a number of biomedical applications ...

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