Name: synthesis, characterization, and application of superparamagnetic iron oxide nanoprobes for extrapulmonary tuberculosis detection
Uploaded: 2020-02-16T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Synthesis, Characterization, and Application of Superparamagnetic Iron Oxide Nanoprobes for Extrapulmonary Tuberculosis Detection at JoVE.com

ويشكر المؤلفون على الدعم المالي المقدم من وزارة الاقتصاد في تايوان (يمنح NSC-101-2120-M-038-001، MOST 104-2622-B-038-007، MOST 105-2622-B-038-004) لأداء هذا العمل البحثي. تم تحرير هذه المخطوطة من قبل والاس التحرير الأكاديمي.

يتبع كل بروتوكول يتعلق بتجربة الحيوان إجراءات التشغيل القياسية لتربية الحيوانات المختبرية وفقًا للمعاهد الوطنية للمبادئ التوجيهية الصحية لرعاية واستخدام الحيوانات المختبرية (الطبعة الثامنة، 2011) وتمت الموافقة عليها من قبل مؤسسة رعاية الحيوانات ولجنة الاستخدام.
1. SPIO تخليق...

<ol>
	<li>Small, P. 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=Treatment+of+tuberculosis+in+patients+with+advanced+human+immunodeficiency+virus+infection.">Treatment of tuberculosis in patients with advanced human immunodeficiency virus infection.</a> New England Journal of Medicine. 324, 289-294 (1991).</li><li>Alvarez, S., McCabe, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extrapulmonary+tuberculosis+revisited:+a+review+of+experience+at+Boston+City+and+other+hospitals.">Extrapulmonary tuberculosis revisited: a review of experience at Boston City and other hospitals.</a> Medicine. 63, 25-55 (1984).</li><li>Ozbay, B., Uzun, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extrapulmonary+tuberculosis+in+high+prevalence+of+tuberculosis+and+low+prevalence+of+HIV.">Extrapulmonary tuberculosis in high prevalence of tuberculosis and low prevalence of HIV.</a> Clinics in Chest Medicine. 23, 351-354 (2002).</li><li>Ebdrup, L., Storgaard, M., Jensen-Fangel, S., Obel, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ten+years+of+extrapulmonary+tuberculosis+in+a+Danish+university+clinic.">Ten years of extrapulmonary tuberculosis in a Danish university clinic.</a> Scandinavian Journal of Infectious Diseases. 35, 244-246 (2003).</li><li>Steingart, K. 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=A+systematic+review+of+commercial+serological+antibody+detection+tests+for+the+diagnosis+of+extrapulmonary+tuberculosis.">A systematic review of commercial serological antibody detection tests for the diagnosis of extrapulmonary tuberculosis.</a> Postgraduate Medical Journal. 83, 705-712 (2007).</li><li>Liao, 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=Diagnostic+performance+of+an+enzyme-linked+immunospot+assay+for+interferon-gamma+in+extrapulmonary+tuberculosis+varies+between+different+sites+of+disease.">Diagnostic performance of an enzyme-linked immunospot assay for interferon-gamma in extrapulmonary tuberculosis varies between different sites of disease.</a> Journal of Infection. 59, 402-408 (2009).</li><li>Kim, S. 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=Diagnostic+usefulness+of+a+T-cell+based+assay+for+extrapulmonary+tuberculosis.">Diagnostic usefulness of a T-cell based assay for extrapulmonary tuberculosis.</a> Archives of Internal Medicine. 167, 2255-2259 (2007).</li><li>Kim, S. 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=Diagnostic+usefulness+of+a+T-cell-based+assay+for+extrapulmonary+tuberculosis+in+immunocompromised+patients.">Diagnostic usefulness of a T-cell-based assay for extrapulmonary tuberculosis in immunocompromised patients.</a> The American Journal of Medicine. 122, 189-195 (2009).</li><li>Pai, M., Zwerling, A., Menzies, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systematic+review:+T-cell-based+assays+for+the+diagnosis+of+latent+tuberculosis+infection:+an+update.">Systematic review: T-cell-based assays for the diagnosis of latent tuberculosis infection: an update.</a> Annals of Internal Medicine. 149, 177-184 (2008).</li><li>Kobashi, Y., 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=Clinical+utility+of+a+T+cell-based+assay+in+the+diagnosis+of+extrapulmonary+tuberculosis.">Clinical utility of a T cell-based assay in the diagnosis of extrapulmonary tuberculosis.</a> Respirology. 14, 276-281 (2009).</li><li>Paluch-Oles, J., Magrys, A., Kot, E., Koziol-Montewka, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+identification+of+tuberculosis+epididymo-orchitis+by+INNO-LiPA+Rif+TB+and+QuantiFERON-TB+Gold+In+Tube+tests:+case+report.">Rapid identification of tuberculosis epididymo-orchitis by INNO-LiPA Rif TB and QuantiFERON-TB Gold In Tube tests: case report.</a> Diagnostic Microbiology and Infectious Disease. 66, 314-317 (2010).</li><li>Kaneko, K., Onodera, O., Miyatake, T., Tsuji, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+diagnosis+of+tuberculous+meningitis+by+polymerase+chain+reaction+(PCR).">Rapid diagnosis of tuberculous meningitis by polymerase chain reaction (PCR).</a> Neurology. 40, 1617 (1990).</li><li>Bhigjee, A. 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=Diagnosis+of+tuberculous+meningitis:+clinical+and+laboratory+parameters.">Diagnosis of tuberculous meningitis: clinical and laboratory parameters.</a> International Journal of Infectious Diseases. 11, 348-354 (2007).</li><li>Miyawaki, A., Sawano, A., Kogure, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lighting+up+cells:+labelling+proteins+with+fluorophores.">Lighting up cells: labelling proteins with fluorophores.</a> Nature Cell Biology. , 1-7 (2003).</li><li>Weissleder, R., Mahmood, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+imaging.">Molecular imaging.</a> Radiology. 219, 316-333 (2001).</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>Talelli, 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=Superparamagnetic+iron+oxide+nanoparticles+encapsulated+in+biodegradable+thermosensitive+polymeric+micelles:+toward+a+targeted+nanomedicine+suitable+for+image-guided+drug+delivery.">Superparamagnetic iron oxide nanoparticles encapsulated in biodegradable thermosensitive polymeric micelles: toward a targeted nanomedicine suitable for image-guided drug delivery.</a> Langmuir. 25, 2060-2067 (2009).</li><li>Cho, W. 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=Pulmonary+toxicity+and+kinetic+study+of+Cy5.5-conjugated+superparamagnetic+iron+oxide+nanoparticles+by+optical+imaging.">Pulmonary toxicity and kinetic study of Cy5.5-conjugated superparamagnetic iron oxide nanoparticles by optical imaging.</a> Toxicology and Applied Pharmacology. , 106-115 (2009).</li><li>Mahmoudi, M., Simchi, A., Milani, A. S., Stroeve, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+toxicity+of+superparamagnetic+iron+oxide+nanoparticles.">Cell toxicity of superparamagnetic iron oxide nanoparticles.</a> Journal of Colloid and Interface Science. 336, 510-518 (2009).</li><li>Chen, T. 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=Targeted+folic+acid-PEG+nanoparticles+for+noninvasive+imaging+of+folate+receptor+by+MRI.">Targeted folic acid-PEG nanoparticles for noninvasive imaging of folate receptor by MRI.</a> Journal of Biomedical Materials Research Part A. 87, 165-175 (2008).</li><li>Chen, T. 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=Targeted+Herceptin-dextran+iron+oxide+nanoparticles+for+noninvasive+imaging+of+HER2/neu+receptors+using+MRI.">Targeted Herceptin-dextran iron oxide nanoparticles for noninvasive imaging of HER2/neu receptors using MRI.</a> Journal of Biological Inorganic Chemistry. 14, 253-260 (2009).</li><li>Weissleder, 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=Ultrasmall+superparamagnetic+iron+oxide:+an+intravenous+contrast+agent+for+assessing+lymph+nodes+with+MR+imaging.">Ultrasmall superparamagnetic iron oxide: an intravenous contrast agent for assessing lymph nodes with MR imaging.</a> Radiology. 175, 494-498 (1990).</li><li>Wang, J., Wakeham, J., Harkness, R., Xing, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Macrophages+are+a+significant+source+of+type+1+cytokines+during+mycobacterial+infection.">Macrophages are a significant source of type 1 cytokines during mycobacterial infection.</a> Journal of Clinical Investigation. 103, 1023-1029 (1999).</li><li>Angra, P., Ridderhof, J., Smithwick, R. <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+two+different+strengths+of+carbol+fuchsin+in+Ziehl-Neelsen+staining+for+detecting+acid-fast+bacilli.">Comparison of two different strengths of carbol fuchsin in Ziehl-Neelsen staining for detecting acid-fast bacilli.</a> Journal of Clinical Microbiology. 41, 3459 (2003).</li><li>Woods, A. E., Ellis, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Laboratory Histopathology- A Complete Reference. 1st edn. , 6-11 (1994).</li><li>Lee, C. 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=Super-paramagnetic+iron+oxide+nanoparticles+for+use+in+extrapulmonary+tuberculosis+diagnosis.">Super-paramagnetic iron oxide nanoparticles for use in extrapulmonary tuberculosis diagnosis.</a> Clinical Microbiology and Infection. 18, 149-157 (2012).</li><li>Lee, H., Yoon, T. J., Weissleder, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasensitive+detection+of+bacteria+using+core-shell+nanoparticles+and+an+NMR-filter+system.">Ultrasensitive detection of bacteria using core-shell nanoparticles and an NMR-filter system.</a> Angewandte Chemie International Edition. 48, 5657-5660 (2009).</li><li>Fan, Z., 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=Popcorn-shaped+magnetic+core-plasmonic+shell+multifunctional+nanoparticles+for+the+targeted+magnetic+separation+and+enrichment,+label-free+SERS+imaging,+and+photothermal+destruction+of+multidrug-resistant+bacteria.">Popcorn-shaped magnetic core-plasmonic shell multifunctional nanoparticles for the targeted magnetic separation and enrichment, label-free SERS imaging, and photothermal destruction of multidrug-resistant bacteria.</a> Chemistry. 19, 2839-2847 (2013).</li><li>Nishie, 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=In+vitro+imaging+of+human+monocytic+cellular+activity+using+superparamagnetic+iron+oxide.">In vitro imaging of human monocytic cellular activity using superparamagnetic iron oxide.</a> Computerized Medical Imaging and Graphics. 31, 638-642 (2007).</li><li>von Zur Muhlen, 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=Superparamagnetic+iron+oxide+binding+and+uptake+as+imaged+by+magnetic+resonance+is+mediated+by+the+integrin+receptor+Mac-1+(CD11b/CD18):+implications+on+imaging+of+atherosclerotic+plaques.">Superparamagnetic iron oxide binding and uptake as imaged by magnetic resonance is mediated by the integrin receptor Mac-1 (CD11b/CD18): implications on imaging of atherosclerotic plaques.</a> Atherosclerosis. 193, 102-111 (2007).</li></ol>

على غرار الدراسات ذات الصلة ، أظهرت النتائج التي توصلنا إليها فيما يتعلق بتحقيقات نانوSPIO-MtbsAb خصوصية كبيرة لـ Mtb27،28. تم العثور على الورم الحبيبي Mtb تحت الجلد 1 شهر بعد حقن السل في نماذج الماوس. وشملت النتائج النموذجية لعلم الأنسجة الحبيبي السل تسلل الخلايا ال?...

على الصعيد العالمي، يمثل السل خارج الرئة نسبة كبيرة من حالات السل. ومع ذلك، غالباً ما يتم تفويت تشخيص ETB أو تأخيربسبب عرضه السريري الغادر والأداء الضعيف في الاختبارات التشخيصية. نتائج كاذبة تشمل مسحات البلغم السلبية لعصيات حمض سريع, عدم وجود الأنسجة الحبيبية على علم الأمراض الأنسجة, أو الفشل في ثقافة السل المتفطرة (Mtb). وبالنسبة للحالات النموذجية، يحدث ETB بشكل أقل تواتراً وينطوي على تحرير القليل من عصيات Mtb. بالإضافة إلى ذلك ، عادة ما يتم توطينها في مواقع يصعب الوصول إليها ، مثل الغدد الليمفاوية والجنبة والمناطق العظمية1. وهكذا ، فإن الإجراءات الغازية للحصول على عينات سريرية كافية ، مما يجعل التأكيد البكتريولوجي محفوفًا بالمخاطر وصعبًا ، ضرورية2و3و4.
اختبارات الكشف عن الأجسام المضادة المتاحة تجاريا لETB غير موثوق بها للكشف السريري بسبب مجموعة واسعة من الحساسية (0.00-1.00) وخصوصية (0.59-1.00) لجميع المواقع خارج الرئة مجتمعة5. وقد استخدمت اختبارات المناعة المرتبطة بالإنزيم (ELISPOT) للإنترفيرون-α، وبروتين الفيرات الثقافي (CFP)، والهدف المستضدي الإفرازي المبكر (ESAT) لتشخيص السل الكامن والنشط. ومع ذلك ، فإن النتائج تختلف بين مواقع الأمراض المختلفة لتشخيص ETB6،7،8. وبالإضافة إلى ذلك، PPD الجلد (مشتق البروتين المنقى) وQuantiFERON-السل كثيرا ما قدمت نتائج سلبية كاذبة9. QuantiFERON-TB-2G هو فحص تفاعل المناعة في الدم كله، والذي لا يتطلب عينة من الجهاز المصاب وهذا قد يكون أداة تشخيصية بديلة6،10،11. طرق التشخيص الأخرى المستخدمة عادة لالتهاب السحايا السل، مثل تفاعل البوليميراز المتسلسل، لا تزال غير حساسة جدا لاستبعاد التشخيص السريري بثقة12،13. تظهر هذه الاختبارات التقليدية معلومات تشخيصية غير كافية لاكتشاف موقع العدوى خارج الرئة. وبالتالي، فإن طرائق التشخيص الجديدة مطلوبة سريرياً.
يهدف التصوير الجزيئي إلى تصميم أدوات جديدة يمكنها فحص الأهداف الجزيئية المحددة لعمليات المرض مباشرة في الجسم الحي14و15. يمكن لأكسيد الحديد فائق الكثافة (SPIO)، وهو عامل تباين NMR مرجح T2، أن يعزز بشكل كبير خصوصية وحساسية التصوير بالرنين المغناطيسي (MR) (MRI)16،17. يمكن لطريقة التصوير الوظيفية الجديدة هذه رسم تغييرات الأنسجة بدقة على المستوى الجزيئي من خلال تفاعلات مستقبلات ليغاند. في هذه الدراسة ، تم تصنيع مسبار تصوير جزيئي جديد ، يتألف من جسيمات نانوية SPIO ، لاقترانه بجسم مضاد سطح Mtb (MtbsAb) لتشخيص ETB. SPIO nanoprobes هي طفيفة التوغل في الأنسجة والهيئات قيد الفحص18،19. وعلاوة على ذلك، يمكن لهذه النانوتحقيقات إظهار صور التصوير بالرنين المغناطيسي دقيقة في تركيزات منخفضة بسبب خصائصها شبه المغناطيسية. بالإضافة إلى ذلك ، تظهر تحقيقات SPIO النانوية أقل ردود الفعل التحسسية لأن وجود الأيون الحديدي هو جزء من علم وظائف الأعضاء الطبيعي. هنا، تم تقييم حساسية وخصوصية مسبر SPIO-MtbsAb النانوية التي تستهدف ETB في كل من نماذج الخلايا والحيوانات. أظهرت النتائج أن المسابر النانوية قابلة للتطبيق كعوامل تصوير شديدة الحساسية لتشخيص ETB.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>(benzotriazol-1-yloxy) tripyrrolidinophosphonium hexafluorophosphate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-hydroxybenzotriazole</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>dextran(T-40)</td>
			<td>GE Healthcare Bio-sciences AB</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>epichlorohydrin, 2,2&#39;-(ethylenedioxy)bis(ethylamine)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ferric chloride hexahydrate</td>
			<td>Fluka</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ferrous chloride tetrahydrate</td>
			<td>Fluka</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Human monocytic THP-1</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>M. bovis BCG</td>
			<td>Pasteur M&#233;rieux</td>
			<td>Connaught strain; ImmuCyst Aventis</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MRI</td>
			<td>GE medical Systems</td>
			<td>3.0-T, Signa</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NH4OH</td>
			<td>Fluka</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NMR relaxometer</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>NMS-120 Minispec</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sephacryl S-300</td>
			<td>GE Healthcare Bio-sciences AB</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sephadex G-25</td>
			<td>GE Healthcare Bio-sciences AB</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPECTRUM molecular porous membrane tubing, 12,000 -14,000 MW cut off</td>
			<td>Spectrum Laboratories Inc</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TB surface antibody- Polyclonal Antibody to Mtb</td>
			<td>Acris Antibodies GmbH</td>
			<td>BP2027</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>transmission electron microscope</td>
			<td>JEOL</td>
			<td>JEM-2000 EX II</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis, characterization, and application of superparamagnetic iron oxide nanoprobes for extrapulmonary tuberculosis detection

تم تصنيع مسبار تصوير جزيئي يتكون من جسيمات نانوية من أكسيد الحديد فوق المغناطيسي (SPIO) والأجسام المضادة لسطح السل المتفطرة (MtbsAb) لتعزيز حساسية التصوير للسل خارج الرئة (ETB). تم تصنيع مسبار نانوي SPIO واقترانه مع MtbsAb. وقد تميز المسبار النانوي SPIO-MtbsAb المنقى المنقى باستخدام TEM و NMR. لتحديد القدرة على استهداف المسبار، تم احتضان مسبر نانوSPIO-MtbsAb مع Mtb لفحوصات التصوير في المختبر وحقنها في الفئران التي تم تلقيحها في فحص الجسم الحي بالرنين المغناطيسي (MR). أظهر الحد من تعزيز التباين على التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) لخلايا Mtb و THP1 متناسبًا مع تركيز مسبار نانوSPIO-MtbsAb. بعد 30 دقيقة من حقن حقن النانو SPIO-MtbsAb الوريدي في الفئران المصابة بـ Mtb ، تم تعزيز شدة الإشارة في موقع الورم الحبيبي بمقدار 14 مرة في صور MR المرجحة T2 مقارنة ً بالفئران التي تتلقى حقن PBS. يمكن استخدام مسبر MtbsAb النانوية كطريقة جديدة للكشف عن ETB.

SPIO-MtbsAb توليف nanoprobe وتوصيف تم تصميم الجسيمات النانوية SPIO لاقتران مع MtbsAb. استقر اكستراين على سطح الجسيمات النانوية SPIO كان عبر هابيكلوروهيدرين. تم دمج الجسيمات النانوية SPIO في وقت لاحق مع EDBE لتنشيط المجموعات الوظيفية الأمين الأولية في نهايات dextran. SA ثم تم الاقتران لتشكيل SPIO-EDBE-SA. SPIO-Mt...

Watch this Scientific Journal Video about Synthesis, Characterization, and Application of Superparamagnetic Iron Oxide Nanoprobes for Extrapulmonary Tuberculosis Detection at JoVE.com

Synthesis, Characterization, and Application of Superparamagnetic Iron Oxide Nanoprobes for Extrapulmonary Tuberculosis Detection

لتحسين الاختبارات التشخيصية المصلية لمضدات السل المتفطرة، قمنا بتطوير مسبر نانوية لأكسيد الحديد فوق المغناطيسي ة للكشف عن السل خارج الرئة.

تركيب وتوصيف وتطبيق مسابر نانوية لأكسيد الحديد فائق المغناطيسية للكشف عن السل خارج الرئة

A molecular imaging probe comprising superparamagnetic iron oxide (SPIO) nanoparticles and Mycobacterium tuberculosis surface antibody (MtbsAb) was ...

على الصعيد العالمي، غالباً ما يتأخر تشخيص السل خارج الرئة، لأنه يتطلب تدخلاً جراحياً للتأكيد بسبب العرض السريري غير المحدد والأداء الضعيف في الاختبارات التشخيصية. لتحسين الاختبارات التشخيصية المصلية لمستضدات السل الميكوبتريا، قمنا بتطوير أكسيد الحديد النانوي فائقة المغناطيس للكشف عن السل خارج الرئة. يمكن أن توفر البروتينات النانوية TB-SPIO صور الرنين المغناطيسي الدقيقة بتركيزات منخفضة بسبب خصائصها شبه المغناطيسية دون تحفيز أي استجابة مناعية.تمكن البروتروبات النانوية TB-SPIO من استهداف الكشف عن عدوى السل الميكوبتريا. ويمكن أيضا أن تطبق كعامل تباين التصوير بالرنين المغناطيسي للكشف عن الأمراض الأخرى. تأكد من دراسة البروتوكول بعناية قبل محاولة البروتوكول ، حيث أن كل جزء من التجربة يستخدم تقنية أساسية محددة.يمكن أن يساعد البرهان البصري للأسلوب التلاميذ على فهم كيفية تنفيذ العملية ، خاصة بالنسبة لبعض التجارب الأكثر تعقيدًا. لإعداد جسيمات نانوية مغناطيسية من أكسيد الحديد المغلفة بالدكستران، الجمع بقوة بين خمسة ملليلترات من ديكستران T40 مع 45 ملليغرام كلوريد الحديدييد مائي و32 ملليغرام من محلول رباعي هيدرويت كلوريد الحديد في درجة حرارة الغرفة. إضافة بسرعة 10 ملليلتر من هيدروكسيد الأمونيوم واستخدام شريط ضجة لتحريك التعليق الأسود الناتج لمدة ساعة واحدة في درجة حرارة الغرفة.في نهاية الاحتضان اثارة، الطرد المركزي الحل وإزالة المجاميع. لفصل منتجات SPIO النهائية من dextran T40 غير المنضمة ، قم بتحميل خليط التفاعل الخماسي المليلتر بأكمله في عمود كروماتوغرافي هلامية يبلغ 2.5 في 33 سنتيمترًا وينلت الدكستران مع 0.1-molar من خلات الصوديوم و0.15-molar من محلول عازل كلوريد الصوديوم. ثم، وجمع جسيمات نانوية المغناطيسي أكسيد دكستران المغلفة منقّحاة الحديد في حجم الفراغ ومقايسة العمود يذرى للحديد والدكستران في 330 و 490 نانومتر وفقا للبروتوكولات القياسية.لإنشاء الأجسام المضادة السطحية لسطح الداء المتقارنة بين MYCOBACTERIUM، قم أولاً بتوليف أنهيدريد SPIO-EDBE-succinic عن طريق خلط 10 ملليلترات من محلول قلوي من الإثير الإثير الثنائي الفينيل متعدد البروم ثنائي الفينيل SPIO-EBDE مع غرام واحد من أنهيدريد كسينك لمدة 24 ساعة في درجة حرارة الغرفة. في اليوم التالي، واستخدام 12،000 إلى 4،000 الوزن الجزيئي قطع أنابيب الغشاء المسامية الجزيئية لs dialyze الحل مع التغيرات 26 ساعة من لترين من الماء المقطر لكل تغيير. بعد التغيير الأخير، إضافة 100 ميكرولترات من الحل الناتج إلى 400 ميكرولتردات من 4.5 ملليغرام لكل ملليلتر السل الأجسام المضادة السطحية، تليها إضافة 1-هيدروكسيبنزوتريزول و benzotriazol-1-yloxy ثلاثية التحللين فوسفونية هكساهوروفوسفات كمحفازات في درجة حرارة الغرفة لمدة 24 ساعة مع التحريك.فصل الحلول من الأجسام المضادة غير المنضمة من خلال الكروماتوغرافيا ترشيح هلام باستخدام برنامج تلفزيوني كمخزن مؤقت. لتحديد متوسط حجم الجسيمات ، مورفولوجيا ، وتوزيع الحجم ، إسقاط يلقي التشتت المركب على شبكة النحاس 200 شبكة والهواء الجاف العينة في درجة حرارة الغرفة قبل تحميلها على المجهر الإلكتروني انتقال للتصوير في 100 كيلوفولت. لقياس القيم الزمنية للاسترخاء من نانوروب، استخدم ريلاكستر بالرنين المغناطيسي النووي في 20 ميغاهيرتز و 37 درجة مئوية زائد أو ناقص درجة واحدة.بالنسبة لتصوير الخلايا النابضة نانوبروفي، أولاً زراعة الإنسان THP-1 monocytes وفقاً لبروتوكولات ثقافة الخلية القياسية. عندما تكون الخلايا قد وصلت إلى المرحلة المناسبة من التنشيط، preincubate مرة واحدة 10 إلى 7 monocytes مع واحد مرات 10 إلى وحدات تشكيل مستعمرة السادسة من Mycobacterium bovis BCG لمدة ساعة واحدة. في نهاية الحضانة، نقل الخلايا إلى أنابيب microcentuge ملليلتر واحد وإضافة ميليمولار من SPIO Mycobacterium السل السطحي مضادة الأجسام المترافقة نانوروبروب إلى كل أنبوب لاحتضان لمدة ساعة واحدة في 37 درجة مئوية و 5٪ ثاني أكسيد الكربون.في نهاية الحضانة، وجمع الخلايا عن طريق الطرد المركزي وإعادة تعليق الكريات في 200 ميكرولترات من المتوسطة الطازجة. ثم، مسح العينات باستخدام تسلسل نبض صدى متدرج سريع من خلال التصوير بالرنين المغناطيسي 3.0-T لتحديد خصوصية وحساسية البروتروبات النانوية. لتطعيم الحيوانات التجريبية باستخدام M.bovis BCG، قم أولاً بإعادة تشكيل اللقاح اللوائي أو المخزون البكتيري في وسط ساوتون وتمييع محلول المخزون المعاد تشكيله بالمحلول الملحي.بعد ذلك ، قم بتحميل 100 ميكرولترات من المحلول في حقنة واحدة من المليلتر لكل وحقن الحجم الكامل للبكتيريا داخل الجسم في الجلد الظهري الأيسر أو الأيمن لكل فأر. في التصوير بالرنين المغناطيسي في الجسم الحي للحيوانات الحية حقن نانوبروفي، الحصول على خط الأساس T2-المرجح صور صدى الدوران السريع من كل تجريبي مخدر قبل حقن اثنين نانوموللار من مسابير الأجسام المضادة لـ SPIO-TB المعلقة في 200 ميكرولترات من المالحة في الوريد الذيل لكل فأرة. ثم، صورة الحيوانات مرة أخرى مباشرة بعد الحقن وكل خمس دقائق لمدة 30 دقيقة القادمة.في نهاية جلسة التصوير، تحليل كمي جميع الصور الرنين المغناطيسي باستخدام كثافة الإشارة كمقياس للمناطق المحددة من الاهتمام في مواقع مماثلة لمركز م. سل الحبيبية والعضلات الخلفية المجاورة لمنطقة الحبيبية. ثم استخدم الصيغة لحساب تحسينات الإشارة النسبية باستخدام قياس شدة الإشارة قبل ومن الصفر إلى ثلاث ساعات بعد حقن عوامل التباين. بعد شهر واحد من التطعيم ، وجمع الأنسجة من موقع التطعيم intradermal من كل وصمة عار من البارافين ثابتة الشكل جزءا لا يتجزأ من خمسة إلى 10 ميكرومتر عينات الأنسجة السميكة مع الهماوكسيلين وايوسين ، زيل - نيلسن البقع للبكتيريا الحمضية السريعة ، وبرلين الأزرق للحديد الحديديك.يكشف التصوير المجهري للإلكترونات للإرسال لسطح SPIO-TB مضادة الأجسام النانوية أن البروتروبات النانوية تظهر مظهرًا مشتتًا جيدًا بمتوسط حجم 3.8 زائدًا أو ناقصًا 0.4 نانومتر لكل نواة. يمكن الكشف عن M.bovis BCG والإجهاد البكتيري سريع الحمضية من خلال تلطيخ زيهل-نيلسن. بعد العزلة والثقافة مع تحقيقات تحتوي على الحديد الحديديك، يمكن التعرف على البكتيريا من خلال تلطيخ أزرق برلين.يمكن تحديد درجة استهداف السل للأجسام النانوية المضادة لسطح SPIO-TB من خلال التصوير بالرنين المغناطيسي المرجح T2 كما هو مبين من خلال انخفاض في كثافة الإشارة في وجود البروتينات النانوية التي تحدث بطريقة تعتمد على التركيز. وفي الحيوانات التي تحقن بـ نانوبروب، يزيد تعزيز الإشارات المرجحة T2 في مناطق الحبيبات السلية بنحو 14 ضعفاً عن مستوى مواقع التحكم. بعد شهر واحد من العدوى ، يمكن ملاحظة ورم حبيبي تحت الجلد منظم في الفئران C57 السوداء التي حقنها نانوبروب مع الأوعية الدموية الجديدة في الدم وتراكمات الخلايا اللمفاوية والخلايا الظهارية التي لوحظت داخل هذه الآفات.ويلاحظ أيضا تعبير السل إيجابية في المناطق الحبيبية مع عصيات حمض سريع تلطيخ إيجابية في موقع الآفة. كما يمكن استخدام اللون الأزرق في برلين، وهو وصمة إيجابية من حديد الحديديك، لتحديد حساسية المسابير للسل. في صورة الرنين المغناطيسي في الجسم الحي للحياة، تحصل الحيوانات التي حقنها نانوروب على صورة أساسية ذات وزن T2 سريع الدوران- صدى كل تجريبي مخدر قبل حقن مسابر الأجسام المضادة لـ SPIO-TB. والآن بعد أن أنشأنا تقنية SOP للكشف عن السل خارج الرئة، يمكن استخدام هذه الأجسام المضادة لتشخيص السل خارج الرئة على وجه التحديد.

Research

JoVE Journal

Medicine

Production and Detection of Reactive Oxygen Species (ROS) in Cancers

Production and Detection of Reactive Oxygen Species ROS in Cancers

الإنتاج والكشف عن أنواع الاكسجين التفاعلية (ريوس) في السرطان

Reactive oxygen species include a number of molecules that damage DNA and RNA and oxidize proteins and lipids (lipid peroxydation). These reactive ...

Labeling Stem Cells with Ferumoxytol, an FDA-Approved Iron Oxide Nanoparticle

وسم الخلايا الجذعية مع Ferumoxytol ، وهو أوكسيد الحديد وافقت عليها الهيئة الجسيمات النانوية

Stem cell based therapies offer significant potential for the field of regenerative medicine. However, much remains to be understood regarding the in vivo ...

Analytical Techniques for Assaying Nitric Oxide Bioactivity

التحليلية تقنيات يعاير النيتريك النشاط الحيوي أوكسيد

Nitric oxide (NO) is a diatomic free radical that is extremely short lived in biological systems (less than 1 second in circulating blood)1. NO may be ...

Cerenkov Luminescence Imaging (CLI) for Cancer Therapy Monitoring

Cerenkov Luminescence Imaging CLI for Cancer Therapy Monitoring

كيرينكوف التصوير التلألؤ (CLI) لرصد علاج السرطان

In  molecular imaging, positron emission tomography (PET) and optical imaging (OI)  are two of the most important and thus most widely used modalities1-3. ...

Establishment and Characterization of UTI and CAUTI in a Mouse Model

إنشاء وتوصيف UTI وCAUTI في نموذج الفأر

Urinary tract infections (UTI) are highly prevalent, a significant cause of morbidity and are increasingly resistant to treatment with antibiotics. ...

Platelet-based Detection of Nitric Oxide in Blood by Measuring VASP Phosphorylation

الكشف على أساس الصفائح الدموية من أكسيد النيتريك في الدم عن طريق قياس الفسفرة بسب

Platelets are the blood components responsible for proper blood clotting. Their function is highly regulated by various pathways. One of the most potent ...

Polyethyleneimine-coated Iron Oxide Nanoparticles as a Vehicle for the Delivery of Small Interfering RNA to Macrophages In Vitro and In Vivo

Polyethyleneimine-coated Iron Oxide Nanoparticles as a Vehicle for the Delivery of Small Interfering RNA to Macrophages In Vitro and In Vivo

جسيمات نانوية المغلفة بولييثيلينيميني أكسيد الحديد كوسيلة لإيصال الحمض النووي الريبي التدخل الصغيرة إلى الضامة في المختبر و في فيفو

Because of their critical role in regulating immune responses, macrophages have continuously been the subject of intensive research and represent a ...

Assessment and Characterization of Hyaloid Vessels in Mice

تقييم وتوصيف الأوعية الهيالويدية في الفئران

In the eye, the embryonic hyaloid vessels nourish the developing lens and retina and regress when the retinal vessels develop. Persistent or failed ...

Tracking Superparamagnetic Iron Oxide-labeled Mesenchymal Stem Cells using MRI after Intranasal Delivery in a Traumatic Brain Injury Murine Model

تتبع أكسيد الحديد المغناطيسي المسمي الخلايا الجذعية المسسبيه باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي بعد الولادة في الأنف في أصابه الدماغ الرضية نموذج Murine

Stem cell-based therapies for brain injuries, such as traumatic brain injury (TBI), are a promising approach for clinical trials. However, technical ...

Synthesis and Characterization of Multi-Modal Phase-Change Porphyrin Droplets

توليف وتوصيف متعدد مشروط مرحلة التغيير قطرات بورفيرين

Phase-change droplets are a class of ultrasound contrast agents that can convert into echogenic microbubbles in situ with the application of sufficient ...