Name: microwave-driven synthesis of iron oxide nanoparticles for fast detection of atherosclerosis
Uploaded: 2016-03-22T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Microwave-driven Synthesis of Iron Oxide Nanoparticles for Fast Detection of Atherosclerosis at JoVE.com

This study is supported by a grant from Comunidad de Madrid (S2010/BMD-2326, Inmunothercan-CM), by Fundacio La Marato de TV3 (70/C/2012) and by and by Spanish Economy Ministry (MAT2013-47303 P).

1. Приготовление реагентов <ol><li> Готовят 1 мМ HEPES-буфера растворением 23,8 мг HEPES в 100 мл дистиллированной воды. Доводят рН до 7. </li><li> Готовят 10% раствором NaHSO 3 , раствор 10 г NaHSO 3 в 100 мл дистиллированной воды. Смесь перемешивают в течение 15 мин. </li><li> Готовят NaOH раствор растворением 1...

<ol>
	<li>Patel, D. N., Bailey, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanotechnology+in+cardiovascular+medicine.">Nanotechnology in cardiovascular medicine.</a> Catheter. Cardiovasc. Interv. Off. J. Soc. Card. Angiogr. Interv. 69, 643-654 (2007).</li><li>Zhao, X., Zhao, H., Chen, Z., Lan, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasmall+superparamagnetic+iron+oxide+nanoparticles+for+magnetic+resonance+imaging+contrast+agent.">Ultrasmall superparamagnetic iron oxide nanoparticles for magnetic resonance imaging contrast agent.</a> J. Nanosci. Nanotechnol. 14, 210-220 (2014).</li><li>Lee, D. E., 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=Multifunctional+nanoparticles+for+multimodal+imaging+and+theragnosis.">Multifunctional nanoparticles for multimodal imaging and theragnosis.</a> Chem. Soc. Rev. 41, 2656 (2012).</li><li>Osborne, E. A., 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=Rapid+microwave-assisted+synthesis+of+dextran-coated+iron+oxide+nanoparticles+for+magnetic+resonance+imaging.">Rapid microwave-assisted synthesis of dextran-coated iron oxide nanoparticles for magnetic resonance imaging.</a> Nanotechnology. 23, (2012).</li><li>Pellico, J., 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=Microwave-driven+synthesis+of+bisphosphonate+nanoparticles+allows+in+vivo+visualisation+of+atherosclerotic+plaque.">Microwave-driven synthesis of bisphosphonate nanoparticles allows in vivo visualisation of atherosclerotic plaque.</a> RSC Adv. 5, 1661-1665 (2015).</li><li>Lin, M. M., Kim, D. K., El Haj, A. J., Dobson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+superparamagnetic+iron+oxide+nanoparticles+(SPIONS)+for+translation+to+clinical+applications.">Development of superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONS) for translation to clinical applications.</a> IEEE Trans. Nanobioscience. 7, 298-305 (2008).</li><li>Gupta, A. K., Gupta, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+surface+engineering+of+iron+oxide+nanoparticles+for+biomedical+applications.">Synthesis and surface engineering of iron oxide nanoparticles for biomedical applications.</a> Biomaterials. 26, 3995-4021 (2005).</li><li>Liu, F., Laurent, S., Fattahi, H., Vander Elst, L., Muller, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Superparamagnetic+nanosystems+based+on+iron+oxide+nanoparticles+for+biomedical+imaging.">Superparamagnetic nanosystems based on iron oxide nanoparticles for biomedical imaging.</a> Nanomed. 6, 519-528 (2011).</li><li>Carenza, E., 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=Rapid+synthesis+of+water-dispersible+superparamagnetic+iron+oxide+nanoparticles+by+a+microwave-assisted+route+for+safe+labeling+of+endothelial+progenitor+cells.">Rapid synthesis of water-dispersible superparamagnetic iron oxide nanoparticles by a microwave-assisted route for safe labeling of endothelial progenitor cells.</a> Acta Biomater. 10, 3775-3785 (2014).</li><li>Osborne, E. A., 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=Rapid+microwave-assisted+synthesis+of+dextran-coated+iron+oxide+nanoparticles+for+magnetic+resonance+imaging.">Rapid microwave-assisted synthesis of dextran-coated iron oxide nanoparticles for magnetic resonance imaging.</a> Nanotechnology. 23, 215602 (2012).</li><li>Gatti, D., Rossini, M., Viapiana, O., Idolazzi, L., Adami, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+development+of+neridronate:+potential+for+new+applications.">Clinical development of neridronate: potential for new applications.</a> Ther. Clin. Risk Manag. 9, 139-147 (2013).</li><li>Drake, M. T., Clarke, B. L., Khosla, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bisphosphonates:+mechanism+of+action+and+role+in+clinical+practice.">Bisphosphonates: mechanism of action and role in clinical practice.</a> Mayo Clin Proc. 83, 1032-1045 (2008).</li><li>Devogelaer, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Treatment+of+bone+diseases+with+bisphosphonates,+excluding+osteoporosis.">Treatment of bone diseases with bisphosphonates, excluding osteoporosis.</a> Curr. Opin. Rheumatol. 12, 331-335 (2000).</li><li>Pascu, O., 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=Surface+Reactivity+of+Iron+Oxide+Nanoparticles+by+Microwave-Assisted+Synthesis;+Comparison+with+the+Thermal+Decomposition+Route.">Surface Reactivity of Iron Oxide Nanoparticles by Microwave-Assisted Synthesis; Comparison with the Thermal Decomposition Route.</a> J. Phys. Chem. C. 116, 15108-15116 (2012).</li><li>Sun, S., Zeng, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Size-Controlled+Synthesis+of+Magnetite+Nanoparticles.">Size-Controlled Synthesis of Magnetite Nanoparticles.</a> J. Am. Chem. Soc. 124, 8204-8205 (2002).</li><li>Hyeon, T., Lee, S. S., Park, J., Chung, Y., Na, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+highly+crystalline+and+monodisperse+maghemite+nanocrystallites+without+a+size-selection+process.">Synthesis of highly crystalline and monodisperse maghemite nanocrystallites without a size-selection process.</a> J. Am. Chem. Soc. 123, 12798-12801 (2001).</li><li>Herranz, F., Morales, M. P., Roca, A. G., Vilar, R., Ruiz-Cabello, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+method+for+the+aqueous+functionalization+of+superparamagnetic+Fe+2+O+3+nanoparticles.">A new method for the aqueous functionalization of superparamagnetic Fe 2 O 3 nanoparticles.</a> Contrast Media Mol. Imaging. 3, 215-222 (2008).</li><li>Herranz, F., Morales, M. P., Roca, A. G., Desco, M., Ruiz-Cabello, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+method+for+the+rapid+synthesis+of+water+stable+superparamagnetic+nanoparticles.">A new method for the rapid synthesis of water stable superparamagnetic nanoparticles.</a> Chem. Weinh. Bergstr. Ger. 14, 9126-9130 (2008).</li><li>Herranz, 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=Superparamagnetic+iron+oxide+nanoparticles+conjugated+to+a+grass+pollen+allergen+and+an+optical+probe.">Superparamagnetic iron oxide nanoparticles conjugated to a grass pollen allergen and an optical probe.</a> Contrast Media Mol. Imaging. 7, 435-439 (2012).</li></ol>

наночастицы оксида железа (IONP) являются одним из наиболее важных наноматериалы и он был использован для различных применений от давно. Использование этих материалов в качестве контрастного агента для магнитно-резонансной томографии (МРТ) является хорошо налаженные поле. Тем не менее, ...

Атеросклероз является многофакторным хроническое воспалительное заболевание артериальной стенки в результате нерегулируемого липидного обмена и дефектной воспалительной реакции. Из - за распространенности и экономических и социальных издержек этого и связанных с сердечно - сосудистыми заболеваниями на есть растущий интерес к решению патологии с новыми инструментами, из которых Нанотехнология является одним из наиболее перспективных. 1-3 Однако существует очень мало примеров быстро производство и характеристика зондов , который является основой для перевода в клинику 4 в этом протоколе мы используем микроволновую синтез оксида железа наночастиц для дальнейшей функционализации с бисфосфонатов и в естественных условиях обнаружения атеросклероза в АроЕ -. / -. мышей в 1 час 5 наночастицы оксида железа (IONP) являются хорошо известным наноматериал и его использование в качестве контрастного агента для магнитно-резонансной томографии (МРТ) была создана для выявления различных заболеванийs в последние годы. 6-8 Синтез СВЧ (М.В.С), позволяет синтезировать наночастицы в чрезвычайно короткие промежутки времени с высокой воспроизводимостью и увеличения урожайности. 9,10 В нашем протоколе мы получаем IONP с бляшка возможности таргетинга в три этапа. Последним из них является прилипание aminobisphosphonate, Neridronate, который является ключевым в нашей стратегии из-за его кальций-связывающих свойств. Из - за их природным аналогом пирофосфата (PPI), Neridronate был использован в лечении несовершенного остеогенеза (OI) и болезнь Педжета (PDB) для их высокого сродства к костным минералом. 11-13 Три шага протокола приведены в схеме 1. Этапы один и два осуществляются с использованием микроволновой технологии. Первый шаг обеспечивают оксида железа наночастицы олеиновой кислоты покрытием (ОА-IONP) путем модификации опубликованных методов. 14 Протокол представляет собой адаптацию к микроволновым синтеза традицРациональная синтез термического разложения. 15,16 Смесь , содержащая Fe (АРКГА) 3, олеиновая кислота, олеиламин и 1,2-додекандиол растворяется в бензиловый спирт и подвергали в двух процессах нагрева. После очистки проводят промыванием этанолом и сбор частиц с Nd-Fe-B, магнит, чтобы исключить избыток поверхностно-активные вещества в надосадочной жидкости. Тогда OA-IONP стабилизируются в CHCl3. Как и ожидалось, из-за очень быстрого нагрева, ожидаемые результаты показали, что наночастицы, синтезированные с помощью микроволнового излучения меньше, с точки зрения ядра (3,7 ± 0,8 нм) и гидродинамического размера (7,5 нм) по сравнению с традиционным термическим разложением; Однако, до сих пор наночастицы представляют собой превосходную кристаллическую структуру. Второй этап состоит в прямой химической модификации двойной связи, присутствующей в олеиновой кислоте, используя сильный окислитель , как KMnO 4, оригинальной методике , разработанной в нашей группе была модифицирована для условий МВт.17 Первый этап образует комплексы между MnO 4 - и двойной связи. Затем второй этап в кислых условиях, производят расщепление молекулы олеиновой кислоты дает азелаиновая кислота-IONP. После этих двух этапов 9 минут каждый, образец очищают, первый стиральный с NaHSO 3 1% , чтобы уменьшить избыток MnO 4 - до MnO 2 , а затем с NaOH , 1% , чтобы нейтрализовать кислоту. После того, как на стадии очистки, азелаиновая-IONP стабилизируются в 10 мМ фосфатного буфера с рН = 7,2. Этот буфер является лучшей средой для коллоидной стабильности частиц подобно тому , что произошло в оригинальной, термической реакции. 18 Использование микроволновой печи для прямого окисления двойной связи , содержащейся в ОА-IONP является очень хорошим примером преимуществ использования данной технологии в синтезе наночастиц. С помощью классического метода реакция протекает через 24 ч, использование микроволновой печи уменьшают Reactiот времени до 18 мин. Кроме того, СВЧ-управляемый протокол показывает отличную воспроизводимость дает наночастицы с 30 ± 5 нм гидродинамического размера после того, как 4-х повторений. Помимо этого изменения в гидродинамическом размера, дзета-потенциал является хорошим показателем для быстрой проверки успешного реакции. В связи с наличием новых карбоксильных групп в азелаиновой-IONP, значение дзета-потенциал около -44 мВ, очень похожа на значение, полученное в результате термического подхода. Для крепления neridronate к азелаиновой-IONP, используется традиционная ВДГ / сульфо-NHS ​​конъюгации. 19 Этот синтетический подход хорошо разработана , так как с использованием активированного карбоксилат с сульфо-NHS ​​обеспечивает коллоидной стабильности в процессе реакции. После того, как устранение фосфатного буфера реакцию с neridronate проводят в 1 мМ HEPES буфере (рН ~ 7). Реакция оказывает Neridronate-IONP с гидродинамическим размером 40 ± 4 нм в узком диапазоне размеров помесщенияibution и -24,1 мВ дзета-потенциала. Процедура описана для быстрого синтеза IONP для визуализации в естественных условиях атеросклеротической бляшки хотя обоснование метода позволяет прикреплять к любой пептид / антитело со свободными аминами, с использованием тех же условий, для различных целей , в пределах Т 2 -weighted контрастного агента МРТ поле.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1107">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:395px;">Microwave Explorer/Discover Hybrid-12</td>
			<td style="width:176px;">CEM Corporation, USA</td>
			<td style="width:225px;"></td>
			<td style="width:311px;">Any microwave for chemical synthesis can be used</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Disposable PD-10 desalting columns&#160;</td>
			<td>GE Healthcare life sciences</td>
			<td>17-0851-01</td>
			<td>Any size exclusion column will work</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Amicon&#174;Ultra-0.5 ml&#160;</td>
			<td>Merck Millipore Ltd</td>
			<td style="width:225px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Calibrated pH meter&#160;</td>
			<td>SI analytics</td>
			<td>285105127</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Neodymium magnet&#160;</td>
			<td>Aiman Gz</td>
			<td>ND010B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Vortex Genius 3&#160;</td>
			<td>IKA</td>
			<td>3340000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">ZetaSizer Nano ZS&#160;</td>
			<td>Malvern Instruments</td>
			<td style="width:225px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Standard (macro) cell Optical glass&#160;</td>
			<td>Labbox</td>
			<td>11718</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Zetasizer nanoseries disponsable folded capillary cells DTS1070</td>
			<td>Malvern</td>
			<td style="width:225px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:395px;">Bruker Minispec mq60</td>
			<td style="width:176px;">Bruker</td>
			<td style="width:225px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

microwave-driven synthesis of iron oxide nanoparticles for fast detection of atherosclerosis

Быстрое и воспроизводимое СВЧ-управляемый протокол был разработан для синтеза наночастиц neridronate-функционализированный. Начиная с синтеза гидрофобных наночастиц, наш метод основан на адаптации от метода термического разложения для микроволнового синтеза приводом. Новая методика приводит к снижению времени реакции по сравнению с традиционными процедурами. Кроме того, использование микроволновой технологии увеличивает воспроизводимость реакции, что-то важное с точки зрения клинического применения. Новизна этого оксида железа наночастиц является присоединение Neridronate. Использование этой молекулы приводит бисфосфоната часть молекулы по отношению к внешней стороне наночастицы , которая обеспечивает Ca 2+ свойства связывания в пробирке и избирательного накопления в естественных условиях в атеромы бляшки. Протокол позволяет синтез и обнаружение бляшек примерно через 3 ч после первоначального синтеза из органигр прекурсоров. Их накопление в атеросклеротических площади менее чем за 1 ч обеспечивает контрастное средство особенно подходит для клинического применения.

В этом протоколе, синтез трех различных IONP описана. Начиная с гидрофобной ОА-IONP, водные стабильные наночастицы получают с помощью СВЧ-приводом синтеза. Все наночастицы представлены сверкомпактная гидродинамическая размер (Dh &lt;50 нм) в очень узкое распределение по разм...

Watch this Scientific Journal Video about Microwave-driven Synthesis of Iron Oxide Nanoparticles for Fast Detection of Atherosclerosis at JoVE.com

Microwave-driven Synthesis of Iron Oxide Nanoparticles for Fast Detection of Atherosclerosis

СВЧ-приводом Синтез оксида железа наночастицами для быстрого обнаружения Атеросклероз

Микроволновая технология позволяет очень быстро синтез наночастиц оксида железа для определения характеристик атеросклерозе бляшки. Использование aminobisphosphonate во внешней стороне наночастицами обеспечивает быстрое накопление в атеросклеротических области.

A fast and reproducible microwave-driven protocol has been developed for the synthesis of neridronate-functionalized nanoparticles. Starting from the ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

High-throughput Synthesis of Carbohydrates and Functionalization of Polyanhydride Nanoparticles

Высокая пропускная способность синтеза углеводов и Функционализация Polyanhydride наночастиц

Transdisciplinary approaches involving areas such as material design, nanotechnology, chemistry, and immunology have to be utilized to rationally design ...

Harmonic Nanoparticles for Regenerative Research

Гармоник Наночастицы регенеративной исследований

In this visualized experiment, protocol details are provided for in vitro labeling of human embryonic stem cells (hESC) with second harmonic generation ...

Fabrication of a Functionalized Magnetic Bacterial Nanocellulose with Iron Oxide Nanoparticles

Изготовление функционализированного магнитной Бактериальный Nanocellulose с оксида железа наночастицами

In this study, bacterial nanocellulose (BNC) produced by the bacteria Gluconacetobacter xylinus is synthesized and impregnated in situ with iron oxide ...

Cell Labeling and Targeting with Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles

Маркировка клеток и ориентации с Суперпарамагнитные наночастиц оксида железа

Targeted delivery of cells and therapeutic agents would benefit a wide range of biomedical applications by concentrating the therapeutic effect at the ...

Identification of Metal Oxide Nanoparticles in Histological Samples by Enhanced Darkfield Microscopy and Hyperspectral Mapping

Идентификация Metal Oxide наночастиц в гистологических образцов Enhanced Темнопольный микроскопии и Гиперспектрального карт

Nanomaterials are increasingly prevalent throughout industry, manufacturing, and biomedical research. The need for tools and techniques that aid in the ...

Synthesis of Keratin-based Nanofiber for Biomedical Engineering

Синтез кератина основе нановолокон для биомедицинской инженерии

Electrospinning, due to its versatility and potential for applications in various fields, is being frequently used to fabricate nanofibers. Production of ...

Fast Enzymatic Processing of Proteins for MS Detection with a Flow-through Microreactor

Быстрое Ферментативный Обработка белков для обнаружения MS с проточный микрореакторе

The vast majority of mass spectrometry (MS)-based protein analysis methods involve an enzymatic digestion step prior to detection, typically with trypsin. ...

Synthesis of Cationized Magnetoferritin for Ultra-fast Magnetization of Cells

Синтез катионизированные Magnetoferritin для сверхбыстрое НАМАГНИЧЕННОСТИ клеток

Many important biomedical applications, such as cell imaging and remote manipulation, can be achieved by labeling cells with superparamagnetic iron oxide ...

Production of Metal Nanoparticles by Pulsed Laser-ablation in Liquids: A Tool for Studying the Antibacterial Properties of Nanoparticles

Получение металлических наночастиц импульсной лазерной абляцией в жидкостях: инструмент для изучения антибактериальных свойств наночастиц

The emergence of multidrug-resistant bacteria is a global clinical concern leading some to speculate about our return to a "pre-antibiotics" era of ...