Name: magnetic-, acoustic-, and optical-triple-responsive microbubbles for magnetic hyperthermia and pothotothermal combination cancer therapy
Uploaded: 2020-05-22T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Magnetic-, Acoustic-, and Optical-Triple-Responsive Microbubbles for Magnetic Hyperthermia and Pothotothermal Combination Cancer Therapy at JoVE.com

이 작품은 중국 국립 자연 과학 재단 (81601608)과 NUPTSF (NY216024)에 의해 지원되었다.

모든 동물 실험은 동물 관리 및 실험실 동물의 사용에 대한 OG 제약 지침에 의해 승인 된 프로토콜에 따라 수행되었다. 이 프로토콜은 OG 제약의 실험실 동물에 대한 윤리위원회의 지침을 따랐다.
1. 나노 입자 껍질 마이크로 버블 (NSM) 합성
<ol><li>10 mg/mL 스톡 용액을 형성하기 위해 탈온화된 물에 자기 나노 입자(Fe3O4,산화철)를 분산시킵니다.</li>
	<li>IONPs 용액이...

<ol>
	<li>Kievit, F. M., Zhang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cancer+nanotheranostics:+improving+imaging+and+therapy+by+targeted+delivery+across+biological+barriers.">Cancer nanotheranostics: improving imaging and therapy by targeted delivery across biological barriers.</a> Advanced Materials. 23 (36), 217-247 (2011).</li><li>Wu, 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=Fe3O4-Based+Multifunctional+Nanospheres+for+Amplified+Magnetic+Targeting+Photothermal+Therapy+and+Fenton+Reaction.">Fe3O4-Based Multifunctional Nanospheres for Amplified Magnetic Targeting Photothermal Therapy and Fenton Reaction.</a> ACS Biomaterials Science &amp; Engineering. 5 (2), 1045-1056 (2018).</li><li>Thorat, N. D., 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=Physically+stimulated+nanotheranostics+for+next+generation+cancer+therapy:+Focus+on+magnetic+and+light+stimulations.">Physically stimulated nanotheranostics for next generation cancer therapy: Focus on magnetic and light stimulations.</a> Applied Physics Reviews. 6 (4), 041306 (2019).</li><li>Sun, Q., Zhou, Z., Qiu, N., Shen, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+Cancer+Nanomedicine:+Nanoproperty+Integration+and+Synchronization.">Design of Cancer Nanomedicine: Nanoproperty Integration and Synchronization.</a> Advanced Materials. 29 (14), 1606628 (2017).</li><li>Minchinton, A. I., Tannock, I. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drug+penetration+in+solid+tumours.">Drug penetration in solid tumours.</a> Nature Reviews Cancer. 6 (8), 583-592 (2006).</li><li>Anchordoquy, 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=Mechanisms+and+Barriers+in+Cancer+Nanomedicine:+Addressing+Challenges,+Looking+for+Solutions.">Mechanisms and Barriers in Cancer Nanomedicine: Addressing Challenges, Looking for Solutions.</a> ACS Nano. 11 (1), 12-18 (2017).</li><li>Cazares-Cortes, 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=Recent+insights+in+magnetic+hyperthermia:+From+the+"hot-spot"+effect+for+local+delivery+to+combined+magneto-photo-thermia+using+magneto-plasmonic+hybrids.">Recent insights in magnetic hyperthermia: From the "hot-spot" effect for local delivery to combined magneto-photo-thermia using magneto-plasmonic hybrids.</a> Advanced Drug Delivery Reviews. 138, 233-246 (2019).</li><li>Espinosa, 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=of+Iron+Oxide+Nanoparticles+in+Cancer+Therapy:+Amplification+of+Heating+Efficiency+by+Magnetic+Hyperthermia+and+Photothermal+Bimodal+Treatment.">of Iron Oxide Nanoparticles in Cancer Therapy: Amplification of Heating Efficiency by Magnetic Hyperthermia and Photothermal Bimodal Treatment.</a> ACS Nano. 10 (2), 2436-2446 (2016).</li><li>Rastinehad, A. 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=Gold+nanoshell-localized+photothermal+ablation+of+prostate+tumors+in+a+clinical+pilot+device+study.">Gold nanoshell-localized photothermal ablation of prostate tumors in a clinical pilot device study.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 116 (37), 18590-18596 (2019).</li><li>Sharma, S. K., Shrivastava, N., Rossi, F., Tung, L. D., Thanh, N. T. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoparticles-based+magnetic+and+photo+induced+hyperthermia+for+cancer+treatment.">Nanoparticles-based magnetic and photo induced hyperthermia for cancer treatment.</a> Nano Today. 29, 100795 (2019).</li><li>Das, R., Rinaldi-Montes, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Boosted+Hyperthermia+Therapy+by+Combined+AC+Magnetic+and+Photothermal+Exposures+in+Ag/Fe3O4+Nanoflowers.">Boosted Hyperthermia Therapy by Combined AC Magnetic and Photothermal Exposures in Ag/Fe3O4 Nanoflowers.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 8 (38), 25162-25169 (2016).</li><li>Yang, 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=1D+Coordination+Polymer+Nanofibers+for+Low-Temperature+Photothermal+Therapy.">1D Coordination Polymer Nanofibers for Low-Temperature Photothermal Therapy.</a> Advanced Materials. 29 (40), 1703588 (2017).</li><li>Curcio, 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=Iron+Oxide+Nanoflowers+CuS+Hybrids+for+Cancer+Tri-Therapy:+Interplay+of+Photothermal+Therapy,+Magnetic+Hyperthermia+and+Photodynamic+Therapy.">Iron Oxide Nanoflowers CuS Hybrids for Cancer Tri-Therapy: Interplay of Photothermal Therapy, Magnetic Hyperthermia and Photodynamic Therapy.</a> Theranostics. 9 (5), 1288-1302 (2019).</li><li>Espinosa, 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=Hyper)Thermia+or+Photothermia?+Progressive+Comparison+of+Iron+Oxide+and+Gold+Nanoparticles+Heating+in+Water,+in+Cells,+and+In+Vivo.">Hyper)Thermia or Photothermia? Progressive Comparison of Iron Oxide and Gold Nanoparticles Heating in Water, in Cells, and In Vivo.</a> Advanced Functional Materials. 28 (37), 1803660 (2018).</li><li>Xu, 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=Magnetic+Hyperthermia+Ablation+of+Tumors+Using+Injectable+Fe(3)O(4)/Calcium+Phosphate+Cement.">Magnetic Hyperthermia Ablation of Tumors Using Injectable Fe(3)O(4)/Calcium Phosphate Cement.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 7 (3), 13866-13875 (2015).</li><li>Wilhelm, 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=Analysis+of+nanoparticle+delivery+to+tumours.">Analysis of nanoparticle delivery to tumours.</a> Nature Reviews Materials. 1, 16014 (2016).</li><li>Chen, H., Zhang, W., Zhu, G., Xie, J., Chen, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rethinking+cancer+nanotheranostics.">Rethinking cancer nanotheranostics.</a> Nature Reviews Materials. 2, (2017).</li><li>Rapoport, N. Y., Kennedy, A. M., Shea, J. E., Scaife, C. L., Nam, K. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+and+targeted+tumor+chemotherapy+by+ultrasound-activated+nanoemulsions/microbubbles.">Controlled and targeted tumor chemotherapy by ultrasound-activated nanoemulsions/microbubbles.</a> Journal of Controlled Release : The Official Journal of the Controlled Release Society. 138 (3), 268-276 (2009).</li><li>Gao, 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=Controlled+nanoparticle+release+from+stable+magnetic+microbubble+oscillations.">Controlled nanoparticle release from stable magnetic microbubble oscillations.</a> NPG Asia Materials. 8 (4), 260 (2016).</li><li>Bao, B., 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=Mussel-inspired+functionalization+of+semiconducting+polymer+nanoparticles+for+amplified+photoacoustic+imaging+and+photothermal+therapy.">Mussel-inspired functionalization of semiconducting polymer nanoparticles for amplified photoacoustic imaging and photothermal therapy.</a> Nanoscale. 11 (31), 14727-14733 (2019).</li><li>Wu, 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=Enhanced+Tumor+Synergistic+Therapy+by+Injectable+Magnetic+Hydrogel+Mediated+Generation+of+Hyperthermia+and+Highly+Toxic+Reactive+Oxygen+Species.">Enhanced Tumor Synergistic Therapy by Injectable Magnetic Hydrogel Mediated Generation of Hyperthermia and Highly Toxic Reactive Oxygen Species.</a> ACS Nano. 13 (12), 14013-14023 (2019).</li><li>Alzaraa, 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=Targeted+microbubbles+in+the+experimental+and+clinical+setting.">Targeted microbubbles in the experimental and clinical setting.</a> American Journal of Surgery. 204 (3), 355-366 (2012).</li></ol>

여기서, 우리는 하나의 나노 치료 플랫폼에서 자기 조립, 자기, 음향 및 광학 반응성을 시너지 효과를 통해 산화철 나노 입자 쉘 마이크로 버블 (NSM)을 제조하는 프로토콜을 제시했습니다. IONP는 공기 코어 주위에 조밀하게 포장되어 자기 껍질을 형성했으며, 이는 표적화를 위해 외부 자기장에 의해 제어될 수 있습니다. 일단 전달되면, IONPs의 방출은 초음파 트리거에 의해 달성될 수 있습니다. 방출...

암은 전 세계적으로 매년 수백만 명의 사망자와 엄청난 경제적 손실을 초래하는 치명적인 질병중하나입니다 1. 클리닉에서는 외과 절제술, 방사선 요법 및 화학 요법과 같은 기존의 항암 요법은 여전히 만족스러운 치료 효능2를제공할 수 없다. 이러한 치료법의 한계는 높은 독성 부작용, 높은 재발율 및 높은 전이 비율3이다. 예를 들어, 화학요법은 종양 부위4에정확하게 화학 요법의 낮은 전달 효율로 고통받고 있다. 세포외 매트릭스 및 높은 종양 간질 유체 압력을 포함하여 생물학적 장벽을 통해 종양 조직 깊숙이 침투하는 약물의 무능력은 또한 낮은 치료효능5에대한 책임이 있다. 게다가, 종양 저항은 일반적으로 단 하나 화학요법6에의하여 처리를 수신한 환자에서 일어납니다. 따라서, 광열요법(PTT) 및 자기 고온혈요법(MHT)과 같은 종양의 열절이 발생하는 기술은 종양 저항을 감소시키는 유망한 결과를 보여주었으며 임상 시험7,8,9에서출현하고 있다.
PTT는 레이저 에너지의 조사 하에 광열 변환 제의 작용에 의해 암세포의 열 절제를 유발합니다. 생성된 고온(50°C 이상)은 완전한 세포괴사(10)를유도한다. 최근에는 산화철 나노입자(IONPs)가 근적외선(NIR)광(11)에의해 활성화될 수 있는 광열 변환제임을 입증하였다.  근적외선 영역에서 낮은 어음 흡수 계수에도 불구하고, IONPs는 저온(43°C) 광열 요법, 정상 조직에 대한 열 노출로 인한 손상을 감소시키고 종양 전이에 대한 항종양 면역을 개시하기 위한 변형된치료법이다. PTT의 한계 중 하나는 레이저의 낮은 침투 깊이입니다. 깊은 앉은 종양의 경우, 자기장(AFM)을 번갈아 가며 산화질소 나노입자라고도 하며, 이는 PTT13,14에대한 대체 요법이다. MHT의 주요 장점은자기장(15)의높은 침투이다. 그러나, IONP의 요구된 상대적으로 높은 농도는 그것의 임상 적용을 위한 중요한 불이익 남아 있습니다. 동물내 고형종양에 대한 나노의학(또는 나노입자)의 전달 효율은 순환, 축적,침투(16,17)를 포함한 일련의 장애물로 인해 1-10%였다. 따라서, 높은 조직 침투를 달성할 수 있는 능력을 가진 통제되고 표적으로 한 IONPs 납품 전략은 암 처리에 큰 관심사입니다.
초음파 매개 나노 입자 전달은 마이크로 버블 캐비테이션(18,19)이라고불리는 현상으로 인해 종양 조직 깊숙이 나노 입자의 침투를 용이하게하는 능력을 보여주었다. 본 연구에서는 자체 조립, 자기, 음향 및 광학 반응성을 하나의 나노테라피 플랫폼에서 시너지 효과를 통해 IONP 쉘 마이크로버블(NSM)을 제조합니다. NSM에는 약 5.4 μm의 직경을 가진 공기 코어와 산화철 나노 입자의 쉘이 포함되어 있습니다. NSM은 자기적으로 종양 부위로 유도될 수 있다. 그런 다음 IONPs의 방출은 마이크로 버블 캐비테이션 및 마이크로 스트리밍과 함께 초음파에 의해 트리거됩니다. 마이크로 스트리밍으로부터 받은 모멘텀은 종양 조직으로 IONPs의 침투를 용이하게 합니다. PTT 와 MHT는 NIR 레이저 조사 또는 AFM 응용 프로그램 또는 둘 다의 조합으로 달성 될 수있다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1331px;" width="1330">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:337px;">808 nm laser power</td>
			<td style="width:315px;">Changchun New Industries Optoelectronics Tech</td>
			<td style="width:263px;">MDL-F-808-5W-18017023</td>
			<td style="width:416px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Calcein-AM</td>
			<td>Thermo Fisher SCIENTIFIC</td>
			<td>C3099</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Fetal bovine serum</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>16000-044</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Fluorescence Microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>IX71</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Function generator</td>
			<td>Keysight</td>
			<td>33500B series</td>
			<td style="width:416px;">20 MHz, 2 channels with arbitrary waveform generation capability</td>
		</tr>
		<tr height="48">
			<td height="48" style="height:48px;">Gelatin gel</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>9000-70-8</td>
			<td style="width:416px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Heating machine</td>
			<td>Shuangping</td>
			<td>SPG-06- II</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Homemade focused transducer</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Frequency=855, R-X=36.2W+5.8W, |Z|-&#952;=37W+8&#176;</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Homogenizer</td>
			<td>SCILOGEX</td>
			<td>D-160</td>
			<td>8000-30000 rpm</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;">Hydrophone</td>
			<td>T&#38;C</td>
			<td>NH1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">ICR male mice</td>
			<td>OG Pharmaceutical. Co. Ltd</td>
			<td></td>
			<td>8-week-old</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Inductively coupled plasma optical emission spectrometry</td>
			<td>PerkinElmer</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Infrared thermal imaging camera.</td>
			<td>FLIR</td>
			<td>E50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Iron(II,III) oxide</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>1317-61-9</td>
			<td>50-100nm APS Powder</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Laser power meter</td>
			<td colspan="2">Changchun New Industries Optoelectronics Tech</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Oscilloscope</td>
			<td>Keysight</td>
			<td>DSOX3054T</td>
			<td>Bandwidth 500 MHz, Sampling Rate 5 GS/S, 4 channels</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">RF Power Amplifier</td>
			<td>T&#38;C</td>
			<td>AG1020</td>
			<td style="width:416px;">The signal source can also be connected to an external signal source. The gain can be adjusted from 0 to 100%. It has multiple functions such as frequency sweep, pulse, and triangle.</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Roswell Park Memorial Institute-1640</td>
			<td>KeyGEN BioTECH</td>
			<td>KGM31800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Sodium dodecyl sulfate</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>151-21-3</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

magnetic-, acoustic-, and optical-triple-responsive microbubbles for magnetic hyperthermia and pothotothermal combination cancer therapy

종양 부위의 통제 방출뿐만 아니라 표적 및 심층 침투 전달을 목표로 하는 항암제의 정밀 전달이 도전되고 있다. 여기서는 자체 조립, 자기, 음향 및 광학 반응성을 하나의 나노치료 플랫폼에서 시너지 효과를 통해 산화철 나노입자 쉘 마이크로버블(NSM)을 제조합니다. 산화철 나노입자는 자기 및 광열 제의 역할을 합니다. 일단 정맥 주사되면, NSM은 종양 부위로 자기로 유도될 수 있다. 초음파는 미세 거품의 캐비테이션 효과로 인해 종양 깊숙이 나노 입자의 침투를 용이하게하는 산화철 나노 입자의 방출을 유발합니다. 그 후, 자기 고온증 및 광열 요법은 종양 이질성으로 인한 암 내성을 위한 용액인 병용 암 요법을 위해 종양상에서 수행될 수 있다. 이 프로토콜에서는 구조적, 화학적, 자기 및 음향 특성을 포함하는 NSM의 합성 및 특성화가 수행되었다. 또한, 열치료에 의한 항암 효능은 체외세포 배양을 이용하여 조사되었다. 제안된 납품 전략 및 조합 치료는 납품과 항암 효과 둘 다 를 향상시키기 위하여 암 처리에 있는 중대한 약속을 보유합니다.

이 연구에서 사용되는 삼중 반응형 나노입자 껍질 마이크로버블(NSM)은 계면활성제와 IONPs의 혼합물을 교반하여 제조하였다. 액체 및 가스 코어 의 인터페이스에서 자체 조립 된 IONPs (50 nm)는 조밀하게 포장 된 자기 껍질을 형성합니다. NSM의 형태는 도 1A에 표시됩니다. 결과 NSM은 구형 모양과 평균 직경 5.41 ± 1.78 μm(그림1B)을제시하였다. 그 결과 NSM이 성공적으로 준비되었?...

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Magnetic-, Acoustic-, and Optical-Triple-Responsive Microbubbles for Magnetic Hyperthermia and Pothotothermal Combination Cancer Therapy

여기에 제시된 자기 조립을 통한 산화철 나노입자 껍질 마이크로버블(NSM)의 제조를 위한 프로토콜이 제시되어, 자기 고열증 및 광열 병용 암 치료를 위한 하나의 나노치료 플랫폼에서 자기 조립, 자기, 음향 및 광학 반응성을 시너지 효과를 낼 수 있다.

자기 고열증 및 포토열 조합 암 치료를 위한 자기, 음향 및 광학 삼중 반응 마이크로 버블

The precision delivery of anti-cancer agents which aim for targeted and deep-penetrated delivery as well as a controlled release at the tumor site has ...

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철 산화물 나노 입자와 기능화 자기 세균 Nanocellulose의 제작

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