Name: custom-designed laser-based heating apparatus for triggered release of cisplatin from thermosensitive liposomes with magnetic resonance image guidance
Uploaded: 2015-12-13T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Custom-designed Laser-based Heating Apparatus for Triggered Release of Cisplatin from Thermosensitive Liposomes with Magnetic Resonance Image Guidance at JoVE

This research is funded by an operating grant from the Canadian Institutes of Health Research (CIHR) to C.A. and D.A.J. The authors acknowledge the Canadian Foundation for Innovation and Princess Margaret Cancer Foundation for funding the STTARR research facility that enables the imaging and therapy research components of this work.

1. liposomi Preparazione <ol><li> Sciogliere i lipidi 1,2-Dipalmitoyl- sn -glycero-3-fosfocolina (DPPC), 1-stearoil-2-idrossi-sn -glycero-3-fosfatidilcolina (MSPC o S-liso-PC) e N - (carbonyl- methoxypolyethyleneglycol 2000) -1,2-distearoyl- sn -glycero-3-fosfoetanolamina (MPEG 2000 -DSPE) in cloroformio. Ad esempio, per la preparazione di 10 ml di HTLC, pesare 314,4 mg DPPC, 39,4 mg MSPC, e 83,9 mg di mPEG 2000 -DSPE in un flaconcino di vetro ambrato. Poi, sci...

<ol>
	<li>Maeda, H., Wu, J., Sawa, T., Matsumura, Y., Hori, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tumor+vascular+permeability+and+the+EPR+effect+in+macromolecular+therapeutics:+a+review.">Tumor vascular permeability and the EPR effect in macromolecular therapeutics: a review.</a> J Control Releas. 65 (1-2), 271-284 (2000).</li><li>Simard, P., Leroux, J. C., Allen, C., Meyer, 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+for+Drug+Delivery.">Liposomes for Drug Delivery.</a> Nanoparticles for Pharmaceutical Application. , (2007).</li><li>O'Brien, M. E. R., 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=Reduced+cardiotoxicity+and+comparable+efficacy+in+a+phase+III+trial+of+pegylated+liposomal+doxorubicin+HCl+(CAELYX+(TM)/Doxil+(R))+versus+conventional+doxorubicin+for+first-line+treatment+of+metastatic+breast+cancer.">Reduced cardiotoxicity and comparable efficacy in a phase III trial of pegylated liposomal doxorubicin HCl (CAELYX (TM)/Doxil (R)) versus conventional doxorubicin for first-line treatment of metastatic breast cancer.</a> Ann Onco. 15 (3), 440-449 (2004).</li><li>White, S. C., 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=Phase+II+study+of+SPI-77+(sterically+stabilised+liposomal+cisplatin)+in+advanced+non-small-cell+lung+cancer.">Phase II study of SPI-77 (sterically stabilised liposomal cisplatin) in advanced non-small-cell lung cancer.</a> Br J Cancer. 95 (7), 822-828 (2006).</li><li>Laginha, K. M., Verwoert, S., Charrois, G. J. R., Allen, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+doxorubicin+levels+in+whole+tumor+and+tumor+nuclei+in+murine+breast+cancer+tumors.">Determination of doxorubicin levels in whole tumor and tumor nuclei in murine breast cancer tumors.</a> Clin Cancer Res. 11 (19), 6944-6949 (2005).</li><li>Baronzio, G. F., Hager, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Hyperthermia in cancer treatment: a primer. , (2006).</li><li>Landon, C. D., Park, J. Y., Needham, D., Dewhirst, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoscale+Drug+Delivery+and+Hyperthermia:+The+Materials+Design+and+Preclinical+and+Clinical+Testing+of+Low+Temperature-Sensitive+Liposomes+Used+in+Combination+with+Mild+Hyperthermia+in+the+Treatment+of+Local+Cancer.">Nanoscale Drug Delivery and Hyperthermia: The Materials Design and Preclinical and Clinical Testing of Low Temperature-Sensitive Liposomes Used in Combination with Mild Hyperthermia in the Treatment of Local Cancer.</a> Open Nanomed. 3, 38-64 (2011).</li><li>Koning, G. A., Eggermont, A. M., Lindner, L. H., ten Hagen, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hyperthermia+and+thermosensitive+liposomes+for+improved+delivery+of+chemotherapeutic+drugs+to+solid+tumors.">Hyperthermia and thermosensitive liposomes for improved delivery of chemotherapeutic drugs to solid tumors.</a> Pharm Res. 27 (8), 1750-1754 (2010).</li><li>Viglianti, B. 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=In+vivo+monitoring+of+tissue+pharmacokinetics+of+liposome/drug+using+MRI:+illustration+of+targeted+delivery.">In vivo monitoring of tissue pharmacokinetics of liposome/drug using MRI: illustration of targeted delivery.</a> Magn Reson Me. 51 (6), 1153-1162 (2004).</li><li>Ponce, A. 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=Magnetic+resonance+imaging+of+temperature-sensitive+liposome+release:+drug+dose+painting+and+antitumor+effects.">Magnetic resonance imaging of temperature-sensitive liposome release: drug dose painting and antitumor effects.</a> J Natl Cancer Ins. 99 (1), 53-63 (2007).</li><li>Kong, 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=Efficacy+of+liposomes+and+hyperthermia+in+a+human+tumor+xenograft+model:+importance+of+triggered+drug+release.">Efficacy of liposomes and hyperthermia in a human tumor xenograft model: importance of triggered drug release.</a> Cancer Res. 60 (24), 6950-6957 (2000).</li><li>Yarmolenko, P. S., 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=Comparative+effects+of+thermosensitive+doxorubicin-containing+liposomes+and+hyperthermia+in+human+and+murine+tumours.">Comparative effects of thermosensitive doxorubicin-containing liposomes and hyperthermia in human and murine tumours.</a> Int J Hyperthermia. 26 (5), 485-498 (2010).</li><li>Wang, L. H., Jacques, S. L., Zheng, L. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MCML-Monte+Carlo+modeling+of+photon+transport+in+multi-layered+tissues.">MCML-Monte Carlo modeling of photon transport in multi-layered tissues.</a> Comput Meth Prog Bio. 47, 131-146 (1995).</li><li>Rieke, V., Butts Pauly, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MR+thermometry.">MR thermometry.</a> J Magn Reson Imaging. 27 (2), 376-390 (2008).</li><li>Dou, Y. N., 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=Heat-activated+thermosensitive+liposomal+cisplatin+(HTLC)+results+in+effective+growth+delay+of+cervical+carcinoma+in+mice.">Heat-activated thermosensitive liposomal cisplatin (HTLC) results in effective growth delay of cervical carcinoma in mice.</a> J Control Release. 178, 69-78 (2014).</li><li>Lammers, T., Kiessling, F., Hennink, W. E., Storm, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanotheranostics+and+image-guided+drug+delivery:+current+concepts+and+future+directions.">Nanotheranostics and image-guided drug delivery: current concepts and future directions.</a> Mol Pharm. 7 (6), 1899-1912 (2010).</li><li>Lee, 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=A+novel+64Cu-liposomal+PET+agent+(MM-DX-929)+predicts+response+to+liposomal+chemotherapeutics+in+preclinical+breast+cancer+models.">A novel 64Cu-liposomal PET agent (MM-DX-929) predicts response to liposomal chemotherapeutics in preclinical breast cancer models.</a> Thirty-Fifth Annual CTRC-AACR San Antonio Breast Cancer Symposium. , (2012).</li></ol>

I liposomi sono stati sviluppati nel 1960 come veicoli di consegna di droga che trasportano farmaci idrofili del loro volume acquoso interno e farmaci idrofobici all&#39;interno del loro doppio strato lipidico 2. Oltre a utilizzare in applicazioni terapeutiche, liposomi sono stati esplorati per applicazioni diagnostiche quando marcato con radionuclidi o caricato con mezzi di contrasto 17 immagini. Negli ultimi anni, theranostics e coppie terapeutiche-diagnostiche sono state perseguite per fornire o...

La fisiopatologia di solidi tumori risultati nella permeabilità potenziata e ritenzione (EPR) di sistemi in nanoscala. Questo ha portato allo sviluppo di molti sistemi di rilascio di farmaci che sfruttano questo effetto di indirizzare il tessuto tumorale, riducendo al minimo gli effetti collaterali sistemici 1. Tecnologie per la distribuzione liposomiale sono stati ampiamente indagati per droga o di imaging sonde 2. Sebbene liposomi hanno ridotto in modo significativo la tossicità sistemica rispetto alla chemioterapia convenzionale, ci sono stati alcuni miglioramenti in termini di efficacia clinica 3,4. Studi hanno dimostrato che l&#39;efficacia limitata è dovuta ad una mancanza di rilascio del farmaco da parte del vettore 4,5. Come risultato, lo sviluppo di liposomi che vengono attivati ​​per rilasciare il farmaco incapsulato in risposta a stimoli esterni ha suscitato notevole attenzione. L&#39;ipertermia è stato impiegato per decenni come una modalità di trattamento relativamente sicuro per i pazienti oncologici 6. Quindi il svilupparezione di liposomi termosensibili con il calore come un trigger esterno è una combinazione logica con un significativo potenziale per la traduzione clinica. Infatti, la formulazione a lysolipid contenente termosensibile liposomi di doxorubicina, noto come LTSL-DOX, ha ora raggiunto valutazione clinica 7. Recenti dati clinici con LTSL-DOX ha dimostrato che il protocollo per la consegna di calore è un fattore critico che può influenzare pesantemente i risultati del paziente 8. Negli esseri umani, trasduttori a radiofrequenza, microonde, laser e ultrasuoni sono utilizzati per applicare l&#39;ipertermia locale nei siti tumorali 9. In studi preclinici che richiedono riscaldamento di tumori sottocutanei, cateteri riscaldamento 10,11 e bagni di acqua 12,13 sono più spesso utilizzati. In questo manoscritto, si introduce un nuovo metodo per riscaldare tumori sottocutanei utilizzando una configurazione personalizzata progettata riscaldamento basato su laser, che consente riscaldamento più conformazionale del volume del tumore. Utilizzando MR ma compatibileteriali, la configurazione è abbastanza piccolo da stare dentro il foro di un piccolo animale imager MR, consentendo il monitoraggio in tempo reale delle variazioni di temperatura del tessuto durante il riscaldamento del laser. Il mezzo di contrasto MR, gadoteridolo (Gd-HP-DO3A), è stato co-incapsulato con CDDP in una formulazione liposomiale termosensibile di CDDP (HTLC), noto come Gd-HTLC, in tempo reale MR monitoraggio e la valutazione del calore guidata dalle immagini rilascio del farmaco -activated e la convalida del protocollo di riscaldamento. I nostri risultati dimostrano che l&#39;apparecchio di riscaldamento basato su laser attivato efficacemente il rilascio di agenti incapsulati dalla formulazione Gd-HTLC mentre vengono monitorati attraverso RM.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Rotary evaporator</td>
			<td>Heidolph Instruments GmbH &#38; Co.KG</td>
			<td>Laborota 4000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High pressure extruder</td>
			<td>Northern Lipids Inc.</td>
			<td>T.001</td>
			<td>10 mL thermobarrel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating circulator</td>
			<td>VWR International LLC.</td>
			<td>11305</td>
			<td>Connected to extruder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polycarbonate membrane filter</td>
			<td>Whatman</td>
			<td>110605;110606</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Differential scanning calorimeter (DSC)</td>
			<td>TA Instruments</td>
			<td>Q100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inductively coupled plasma-atomic emission spectrometer (ICP-AES)</td>
			<td>PerkinElmer</td>
			<td>Optima 7300DV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zetasizer</td>
			<td>Malvern Instruments Ltd.</td>
			<td>Nano-ZS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell incubator</td>
			<td>NuAire Inc.</td>
			<td>NU-5800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Autoclip wound clip applier</td>
			<td>Becton Dickinson</td>
			<td>427630</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Autoclip wound clip remover</td>
			<td>Becton Dickinson</td>
			<td>427637</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wound clips</td>
			<td>Becton Dickinson</td>
			<td>427631</td>
			<td>9 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>763 nm Laser device</td>
			<td>Biolitec</td>
			<td>Ceralas CD 403 laser</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser probe</td>
			<td>Thorlabs Inc.</td>
			<td>FT400EMT</td>
			<td>With SMA and flat cleave connectors</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectralon (illuminator)</td>
			<td>Labsphere Inc.</td>
			<td>FAST-SL-5CMX5CM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>CSTM-SL-5CMX5CM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>7 Tesla prelinical magnetic resonance (MR) imaging system</td>
			<td>Bruker Corporation</td>
			<td>Biospec 70/30</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fiber optic temperature sensor</td>
			<td>LumaSense Technologies Inc.</td>
			<td>Luxtron FOT Lab Kit</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Integrating sphere</td>
			<td>Newport Corporation</td>
			<td>819C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical power meter</td>
			<td>Newport Corporation</td>
			<td>1830-R</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

custom-designed laser-based heating apparatus for triggered release of cisplatin from thermosensitive liposomes with magnetic resonance image guidance

I liposomi sono stati impiegati come sistemi di drug delivery a bersaglio tumori solidi attraverso lo sfruttamento della permeabilità potenziata e ritenzione (EPR) effetto risultante in una significativa riduzione tossicità sistemica. Tuttavia, il rilascio insufficiente di droga incapsulato da liposomi ha limitato l&#39;efficacia clinica. Liposomi termosensibili sono stati progettati per fornire rilascio sito-specifica di farmaco per superare il problema del tumore limitato droga biodisponibilità. Il nostro laboratorio ha progettato e sviluppato una formulazione calore attivato termosensibile liposomi di cisplatino (CDDP), noto come HTLC, per fornire rilascio innescata di CDDP a tumori solidi. Consegna attivati ​​calore in vivo è stata ottenuta in modelli murini utilizzando un apparecchio di riscaldamento basato sul laser su misura che fornisce un modello di riscaldamento conforme al sito del tumore come confermato da MR termometria (MRT). Un dispositivo di monitoraggio della temperatura in fibra ottica è stato usato per misurare la temperatura in tempo realedurante l&#39;intero periodo di riscaldamento con regolazione linea di erogazione di calore alternando la potenza del laser. Drug delivery è stata ottimizzata in risonanza magnetica (MR) orientamento dell&#39;immagine co-incapsulamento di un agente di contrasto MR (cioè, gadoteridolo) insieme con CDDP nei liposomi termosensibili come mezzo per convalidare il protocollo di riscaldamento e di valutare l&#39;accumulo tumore. Il protocollo di riscaldamento costituito da un periodo di preriscaldamento di 5 min prima della somministrazione di HTLC e 20 min riscaldamento post-iniezione. Questo protocollo riscaldamento provocato efficace rilascio degli agenti incapsulati con la massima variazione del segnale MR osservato nel tumore riscaldata rispetto al tumore non riscaldata e muscolare. Questo studio ha dimostrato l&#39;applicazione di successo degli apparecchi di riscaldamento a base di laser per lo sviluppo preclinico liposomi termosensibile e l&#39;importanza di convalida MR-guidata del protocollo di riscaldamento per l&#39;ottimizzazione della consegna della droga.

I liposomi HTLC sono prodotti utilizzando metodi comuni, tra cui la formazione del film lipidico, l&#39;idratazione, l&#39;estrusione e la dialisi. Durante le fasi che coinvolgono CDDP, si deve usare cautela non esporre CDDP a qualsiasi materiale di alluminio, come CDDP sarà disattivato attraverso la formazione di un deposito nero. Un esempio di HTLC è mostrato in Figura 3. Le caratteristiche chimico-fisiche dei HTLC sono stati riassunti in un manoscritto recentemente pubblicato s...

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Custom-designed Laser-based Heating Apparatus for Triggered Release of Cisplatin from Thermosensitive Liposomes with Magnetic Resonance Image Guidance

Apparecchiatura compatibile MRI progettato su misura basato sul laser riscaldamento è stato sviluppato per fornire riscaldamento locale di tumori sottocutanei per attivare il rilascio di agenti di liposomi termosensibili specificamente alla regione tumorale.

Appositamente studiata apparecchi di riscaldamento a base laser per la Release Innescata di Cisplatino da termosensibile liposomi con Risonanza Magnetica Guidance Immagine

Liposomes have been employed as drug delivery systems to target solid tumors through exploitation of the enhanced permeability and retention (EPR) effect ...

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