Name: production of membrane-filtered phase-shift decafluorobutane nanodroplets from preformed microbubbles
Uploaded: 2021-03-23T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Production of Membrane-Filtered Phase-Shift Decafluorobutane Nanodroplets from Preformed Microbubbles at JoVE.com

نود أن نشكر دومينيك جيمس في مختبر الدكتور كين هويت لتقديم تحليل TRSP للقطرات النانوية القابلة للتبخير في مرحلة التحول

1. صنع أفلام الدهون
<ol><li>إعداد أفلام الدهون لتوليد microbubble باستخدام 90٪ DSPC و 10٪ DSPE-PEG2K عن طريق خلط الدهون في النسبة الصحيحة باستخدام الاتجاهات التالية:<ol>
<li>جعل الدهون الأسهم من DSPC وDSPE-PEG2K في الكلوروفورم. وزن 50 ملغ من كل مسحوق الدهون في قوارير منفصلة. أضف 1 مل من الكلوروفورم إلى كل قارورة باستخدا...

<ol>
	<li>Sirsi, S., Borden, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbubble+compositions,+properties+and+biomedical+applications.">Microbubble compositions, properties and biomedical applications.</a> Bubble Science Engineering and Technology. 1 (1-2), 3-17 (2009).</li><li>Sheeran, P. S., Dayton, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase-change+contrast+agents+for+imaging+and+therapy.">Phase-change contrast agents for imaging and therapy.</a> Current Pharmaceutical Design. 18 (15), 2152-2165 (2012).</li><li>Mountford, P. A., Smith, W. S., Borden, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorocarbon+nanodrops+as+acoustic+temperature+probes.">Fluorocarbon nanodrops as acoustic temperature probes.</a> Langmuir: The ACS Journal of Surfaces and Colloids. 31 (39), 10656-10663 (2015).</li><li>Mountford, P. A., Thomas, A. N., Borden, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+activation+of+superheated+lipid-coated+perfluorocarbon+drops.">Thermal activation of superheated lipid-coated perfluorocarbon drops.</a> Langmuir: The ACS Journal of Surfaces and Colloids. 31 (16), 4627-4634 (2015).</li><li>Sheeran, P. S., Luois, S., Dayton, P. A., Matsunaga, T. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formulation+and+acoustic+studies+of+a+new+phase-shift+agent+for+diagnostic+and+therapeutic+ultrasound.">Formulation and acoustic studies of a new phase-shift agent for diagnostic and therapeutic ultrasound.</a> Langmuir: The ACS Journal of Surfaces and Colloids. 27 (17), 10412-10420 (2011).</li><li>Sheeran, P. S., Dayton, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+the+performance+of+phase-change+perfluorocarbon+droplets+for+medical+ultrasonography:+current+progress,+challenges,+and+prospects.">Improving the performance of phase-change perfluorocarbon droplets for medical ultrasonography: current progress, challenges, and prospects.</a> Scientifica. 2014, 579684 (2014).</li><li>Sheeran, 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=Methods+of+generating+submicrometer+phase-shift+perfluorocarbon+droplets+for+applications+in+medical+ultrasonography.">Methods of generating submicrometer phase-shift perfluorocarbon droplets for applications in medical ultrasonography.</a> IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 64 (1), 252-263 (2017).</li><li>Sheeran, 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=Decafluorobutane+as+a+phase-change+contrast+agent+for+low-energy+extravascular+ultrasonic+imaging.">Decafluorobutane as a phase-change contrast agent for low-energy extravascular ultrasonic imaging.</a> Ultrasound in Medicine &amp; Biology. 37 (9), 1518-1530 (2011).</li><li>de Gracia Lux, 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=Novel+method+for+the+formation+of+monodisperse+superheated+perfluorocarbon+nanodroplets+as+activatable+ultrasound+contrast+agents.">Novel method for the formation of monodisperse superheated perfluorocarbon nanodroplets as activatable ultrasound contrast agents.</a> RSC Advances. 7 (77), 48561-48568 (2017).</li><li>Mountford, P. A., Sirsi, S. R., Borden, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Condensation+phase+diagrams+for+lipid-coated+perfluorobutane+microbubbles.">Condensation phase diagrams for lipid-coated perfluorobutane microbubbles.</a> Langmuir: The ACS Journal of Surfaces and Colloids. 30 (21), 6209-6218 (2014).</li><li>Feshitan, J. A., Chen, C. C., Kwan, J. J., Borden, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbubble+size+isolation+by+differential+centrifugation.">Microbubble size isolation by differential centrifugation.</a> Journal of Colloid and Interface Science. 329 (2), 316-324 (2009).</li><li>Wu, S. -. 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=Focused+ultrasound-facilitated+brain+drug+delivery+using+optimized+nanodroplets:+vaporization+efficiency+dictates+large+molecular+delivery.">Focused ultrasound-facilitated brain drug delivery using optimized nanodroplets: vaporization efficiency dictates large molecular delivery.</a> Physics in Medicine and Biology. 63 (3), 035002 (2018).</li><li>Li, D. 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=Spontaneous+Nucleation+of+stable+perfluorocarbon+emulsions+for+ultrasound+contrast+agents.">Spontaneous Nucleation of stable perfluorocarbon emulsions for ultrasound contrast agents.</a> Nano Letters. 19 (1), 173-181 (2019).</li><li>Sheeran, P. S., Luois, S. H., Mullin, L. B., Matsunaga, T. O., Dayton, P. A. <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+ultrasonically-activatable+nanoparticles+using+low+boiling+point+perfluorocarbons.">Design of ultrasonically-activatable nanoparticles using low boiling point perfluorocarbons.</a> Biomaterials. 33 (11), 3262-3269 (2012).</li><li>Kawabata, K., Sugita, N., Yoshikawa, H., Azuma, T., Umemura, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoparticles+with+multiple+perfluorocarbons+for+controllable+ultrasonically+induced+phase+shifting.">Nanoparticles with multiple perfluorocarbons for controllable ultrasonically induced phase shifting.</a> Japanese Journal of Applied Physics. 44 (6), 4548-4552 (2005).</li><li>Shakya, 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=Vaporizable+endoskeletal+droplets+via+tunable+interfacial+melting+transitions.">Vaporizable endoskeletal droplets via tunable interfacial melting transitions.</a> Science Advances. 6 (14), 7188 (2020).</li><li>Kopechek, J. A., Zhang, P., Burgess, M. T., Porter, 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=Synthesis+of+phase-shift+nanoemulsions+with+narrow+size+distributions+for+acoustic+droplet+vaporization+and+bubble-enhanced+ultrasound-mediated+ablation.">Synthesis of phase-shift nanoemulsions with narrow size distributions for acoustic droplet vaporization and bubble-enhanced ultrasound-mediated ablation.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (67), e4308 (2012).</li></ol>

تتوفر مجموعة شاملة من الأدبيات التي تناقش التركيب والفيزياء والتطبيقات المحتملة للفقاعات الدقيقة وقطرات التحول المرحلي للتصوير والعلاج في الجسم الحي. تتعلق هذه المناقشة صراحة بتوليد الفقاعات الدقيقة الدهنية وتحويلها إلى قطرات تحول مرحلة دون ميكرون باستخدام غاز DFB منخفض الغليان والبثق ...

وكلاء التباين بالموجات فوق الصوتية (UCAs) تنمو بسرعة في شعبية لتطبيقات التصوير والعلاج. الفقاعات الصغيرة ، وUCAs الأصلي ، هي حاليا العوامل الرئيسية المستخدمة في تطبيقات التشخيص السريري. الفقاعات الدقيقة هي مجالات مملوءة بالغاز ، وعادة ما يكون قطرها 1-10 ميكرومتر ، وتحيط بها الدهون أو البروتين أو قذائف البوليمر1. ومع ذلك، يمكن لحجمها واستقرارها في الجسم الحي الحد من وظائفها في العديد من التطبيقات. يمكن للقطرات النانوية المتحولة للمرحلة ، والتي تحتوي على نواة سائلة شديدة التسخين ، التغلب على بعض هذه القيود بسبب حجمها الأصغر وتحسين الدورة الدموية-life2. عندما تتعرض للحرارة أو الطاقة الصوتية، يتبخر اللب السائل المحموم لتشكيل ميكروبوببلة غاز2،3،4،5. وبما أن عتبة التبخير ترتبط مباشرة بحجم القطيرات 5،6، فإن صياغة تعليقات قطرات بحجم موحد ستكون مرغوبة للغاية لتحقيق عتبات تنشيط متسقة. وغالبا ما تكون طرق التركيب التي تنتج أحجام قطرات موحدة معقدة ومكلفة، في حين أن النهج الأكثر فعالية من حيث التكلفة تؤدي إلى حلول متعددة التخصصات7. وثمة قيد آخر هو القدرة على توليد قطرات مستقرة من مرحلة التحول مع غازات البيرفلوروكربون ذات نقطة الغليان المنخفضة ، وهو أمر بالغ الأهمية لتنشيط فعال في vivo8. في هذه المخطوطة، يتم وصف بروتوكول لتوليد قطرات تحويل مرحلي مستقرة قابلة للتبخير في تطبيقات التصوير والعلاج في الجسم الحي.
هناك العديد من الطرق لإنتاج قطرات المرحلة التحول submicron أحادية التشتت7. واحدة من أقوى الطرق للسيطرة على الحجم هو استخدام الأجهزة microfluidic. يمكن أن تكون هذه الأجهزة مكلفة ، ولها معدلات بطيئة لإنتاج القطيرات (~ 104-106 قطرات / ثانية)7 ، وتتطلب تدريبا مكثفا. تتطلب أجهزة Microfluidic أيضا غازات عالية الغليان لتجنب التبخير التلقائي وانسداد النظام7. ومع ذلك، توضح دراسة حديثة أجراها دي غراسيا لوكس وآخرون.9 كيف يمكن استخدام سائل التبريد الدقيق لتوليد تركيزات عالية من التحول المرحلي دون الميكرون (1010-1012/مل) باستخدام نقطة الغليان المنخفض ديكافلوروبوتان (DFB) أو الأوكتافلوروبران (OFP).
بشكل عام، تكون الغازات منخفضة الغليان مثل DFB أو OFP أسهل في التعامل معها باستخدام فقاعات الغاز مسبقة التكوين. يمكن إنتاج قطرات Vaporizable من فقاعات السلائف استقرت الدهون عن طريق تكثيف الغاز باستخدام درجات حرارة منخفضة وارتفاع pressure5,10. تركيز قطرات المنتجة باستخدام هذه الطريقة يعتمد على تركيز microbubble السلائف وكفاءة تحويل الفقاعات إلى قطرات. وقد تم الإبلاغ عن الفقاعات الدقيقة المركزة من سونيكيشن تلميح تقترب من > 1010 MB/mL11، في حين ذكرت دراسة منفصلة تركيزات قطرات تتراوح بين ~ 1-3 x1011 قطرات / مل من فقاعات OFP وDFP مكثف12. عندما لا تكون القطرات أحادية التشتت مصدر قلق ، فإن طرق التكثيف هي أكثر الطرق مباشرة وأقل تكلفة لتوليد قطرات تحول المرحلة المستقرة من الدهون باستخدام PFCs نقطة الغليان المنخفضة. ومع ذلك، فإن توليد فقاعات السلائف أحادية التشتت أمر صعب أيضا، حيث يتطلب اتباع نهج أكثر تكلفة مثل السوائل الدقيقة أو تقنيات الطرد المركزي التفاضلية المتكررة11. وقد تم مؤخرا نشر نهج بديل لإنتاج قطرات نانوية DFB و OFB باستخدام نواة عفوية من قطرات في liposomes13. هذه الطريقة ، وذلك باستخدام تأثير "Ouzo" ، هي طريقة بسيطة لتوليد قطرات PFC نقطة الغليان المنخفض دون الحاجة إلى تكثيف الفقاعات. يمكن التحكم في توزيع حجم قطرات PFC عن طريق المعايرة الدقيقة وخلط مكونات PFC والدهون والإيثانول المستخدمة لبدء نواة القطرات. وتجدر الإشارة أيضا إلى أنه يمكن استخدام خلط مركبات الكربون البيرفلورية للتحكم في الاستقرار وعتبات التنشيط للقطرات النانوية14,15. يوضح العمل الأحدث الذي قام به Shakya وآخرون كيف يمكن ضبط تنشيط القطرات النانوية عن طريق استحلاب مركبات الكربون المشبعة بالفلور عالية الغليان داخل الهيكل الخارجي الهيدروكربوني لتسهيل النوى غير المتجانسة داخل core16 القطيرات ، وهو نهج يمكن النظر فيه جنبا إلى جنب مع أشكال أخرى من ترشيح حجم القطيرات.
بمجرد تشكيلها ، يمكن قذف قطرات التحول المرحلي بعد التكوين لإنشاء المزيد من المجموعات السكانية الأحادية. في الواقع ، تم نشر بروتوكول مماثل للطريقة الموصوفة هنا سابقا من قبل Kopechek et al.17 باستخدام dodecofluorpentane نقطة الغليان العالية (DDFP) كجوهر قطرة. القراء الذين يسعون إلى استخدام قطرات المرحلة التحول مع نقطة الغليان العالي perfluorocarbons (مستقرة في درجة حرارة الغرفة) وينبغي الرجوع إلى المادة أعلاه بدلا من ذلك. توليد وقذف قطرات مع الغازات نقطة الغليان منخفضة، مثل DFB و OFP، هو أكثر تعقيدا وأفضل اقترب من خلال تكثيف فقاعات الغاز مسبقة التشكيل.
في هذا البروتوكول ، يتم وصف طريقة شائعة لتوليد الفقاعات الدقيقة الدهنية مسبقة التشكيل مع نواة غاز DFB باستخدام صوتنة طرف المسبار. بعد ذلك ، يتم استخدام البثق التجاري لتكثيف الفقاعات الدقيقة مسبقة التشكيل في قطرات نانوية مرحلية submicron (الشكل 1). ثم يتم تنشيط القطرات الناتجة عن طريق الحرارة والموجات فوق الصوتية. يمكن أن تنتج هذه الطريقة كميات أكبر من محلول القطرات النانوية من طرق التكثيف التقليدية مع توزيعات حجم أضيق دون الحاجة إلى أجهزة ميكروفلويديك باهظة الثمن. ومن المرجح أن يؤدي إنتاج حلول القطرات النانوية ذات التوزيعات الضيقة الحجم إلى توليد عتبات تبخير أكثر اتساقا. وهذا من شأنه أن يزيد من إمكاناتها للعديد من التطبيقات مثل التصوير، والاجتثاث، وتسليم الأدوية، والانسداد1،3،4،6.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62203/62203fig01.jpg"> الشكل 1: تخطيطي لإعداد البثق عالي الضغط لتكثيف الفقاعات الدقيقة مسبقة التشكيل في قطرات نانوية تعمل بالمرحلة. يضاف محلول الفقاعات الصغيرة إلى غرفة البثق ويحتوى عليها، ويتم تطبيق 250 psi، من خزان النيتروجين، من خلال صمام مدخل الغرفة. سوف يدفع غاز النيتروجين محلول الفقاعات الدقيقة من خلال الفلتر في قاعدة الغرفة ، مما يكثف العينة إلى قطرات نانوية. يتم دفع الحل أخيرا من البثق من خلال أنبوب منفذ العينة وجمعها. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62203/62203fig01large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>15 mL Centrifuge Tubes</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>352095</td>
			<td>Collecting and centrifuging droplets</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>200 nm polycarbonate filter</td>
			<td>Whatman</td>
			<td>110606</td>
			<td>Extruder filters</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-methylbutane</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>03551-4</td>
			<td>Rapid precooling of microbubble solution prior to extrusion</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3-prong clamps X2</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>02-217-002</td>
			<td>Holding scintilation vials in place for probe tip sonication</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>400W Analog Probe Tip Sonicator with Horn</td>
			<td>Branson</td>
			<td>101-063-198R</td>
			<td>Used to generate lipid microbubbles from lipid solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bath Sonicator</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>15337402</td>
			<td>Used to help breakdown liposomes into unilamellar vesicles</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chloroform</td>
			<td>Fisher Bioreagents</td>
			<td>C298-4</td>
			<td>Used to make lipid film for microbubble preperation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Decafluorobutane (Perfluorobutane) Gas</td>
			<td>FluoroMed L.P.</td>
			<td>1 kg</td>
			<td>generating microbubbles via probe tip sonication</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dry Ice</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>Rapid precooling of microbubble solution prior to extrusion</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DSPC Lipid Powder</td>
			<td>NOF America</td>
			<td>COATSOME MC-8080</td>
			<td>Component of lipid film</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DSPE-PEG-2K Lipid Powder</td>
			<td>NOF America</td>
			<td>SUNBRIGHT DSPE-020CN</td>
			<td>Component of lipid film</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>General Thermometer</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>Used to measure ice bath temperature and 2-methylbutane temperature ( needs to accommodate -20C temperatures)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Syringes</td>
			<td>Hamilton</td>
			<td>81139</td>
			<td>Used to mix lipids in chloroform</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glycerol</td>
			<td>Fisher Bioreagents</td>
			<td>BP229-1</td>
			<td>Reduces freezing temperature of PBS solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating Block</td>
			<td>VWR Scientific Products</td>
			<td></td>
			<td>Heating lipid films and vaporizing droplets</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lipex 10 mL Extruder</td>
			<td>Evonik</td>
			<td></td>
			<td>Commercial high-pressure extrusion system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mini Vortex Mixer</td>
			<td>Fisher brand</td>
			<td>14-955-151</td>
			<td>Used to remove excess chloroform from lipid films</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrogen Tank</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>Used to operate extruder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate Buffer Saline</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td></td>
			<td>Hydrate lipid films and washing droplets</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyester Drain Disk</td>
			<td>Whatman</td>
			<td>230600</td>
			<td>Provides support for polycarbonate filter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polypropylene Caps</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>298417</td>
			<td>Used for solution storage</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propylene Glycol</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>P355-1</td>
			<td>Reduces freezing temperature of PBS solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scintiliation Vials</td>
			<td>DWK Life Sciences Wheaton</td>
			<td>986532</td>
			<td>Used for lipid films and microbubble generation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Small hammer</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>Used to break apart dry ice for cooling methylbutane</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sonicator Microtip Attachment</td>
			<td>Branson</td>
			<td>101148070</td>
			<td>Used to generate microbubbles from lipid solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Steel Container</td>
			<td>Medegen</td>
			<td>79310</td>
			<td>Rapid precooling of microbubble solution prior to extrusion ( any container rated to -20C will work)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuume Dessicator</td>
			<td>Bel-Art SP Scienceware</td>
			<td>08-648-100</td>
			<td>Removes excess chloroform from lipid films</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2mL Centrifuge Tube</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>02682004</td>
			<td>Used for concentrating nanodroplets </td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

production of membrane-filtered phase-shift decafluorobutane nanodroplets from preformed microbubbles

هناك العديد من الطرق التي يمكن استخدامها لإنتاج قطرات مرحلة التحول vaporizable للتصوير والعلاج. كل طريقة تستخدم تقنيات مختلفة وتختلف في السعر والمواد والغرض. العديد من هذه الأساليب تلفيق يؤدي إلى مجموعات متعددة التخصصات مع عتبات التنشيط غير موحدة. بالإضافة إلى ذلك، يتطلب التحكم في أحجام القطرات عادة سوائل بيرفلوروكربون مستقرة مع عتبات تنشيط عالية غير عملية في الجسم الحي. إنتاج أحجام قطرات موحدة باستخدام غازات نقطة الغليان المنخفض سيكون مفيدا لتجارب التصوير والعلاج في الجسم الحي. توضح هذه المقالة طريقة بسيطة واقتصادية لتشكيل القطرات النانوية المرحلية التي يتم تصفيتها بالدهون والمثبتة بالحجم مع ديكافلوروبوتان نقطة الغليان المنخفض (DFB). يتم وصف طريقة شائعة لتوليد الفقاعات الدقيقة الدهنية ، بالإضافة إلى طريقة جديدة لتكثيفها مع قذف الضغط العالي في خطوة واحدة. تم تصميم هذه الطريقة لتوفير الوقت، وتحقيق أقصى قدر من الكفاءة، وتوليد كميات أكبر من الفقاعات الصغيرة وحلول القطرات النانوية لمجموعة واسعة من التطبيقات باستخدام معدات المختبرات المشتركة الموجودة في العديد من المختبرات البيولوجية.

يتم تضمين النتائج التمثيلية لتوزيع الحجم باستخدام تحليل تشتت الضوء الديناميكي (DLS) وتحليل استشعار النبض المقاوم غير القادر (TRSP). يوضح الشكل 5 حجم توزيع حلول الفقاعات المكثفة مع البثق وبدونه. بدون البثق، ينتهي البروتوكول عند الخطوة 5.3. يتم تكثيف الفقاعات المبردة عن طريق تنفي?...

Watch this Scientific Journal Video about Production of Membrane-Filtered Phase-Shift Decafluorobutane Nanodroplets from Preformed Microbubbles at JoVE.com

Production of Membrane-Filtered Phase-Shift Decafluorobutane Nanodroplets from Preformed Microbubbles

يصف هذا البروتوكول طريقة لتوليد كميات كبيرة من الفقاعات الدقيقة المغلفة بالدهون decafluorobutane باستخدام سونيكيشن رأس المسبار وتكثيفها لاحقا في قطرات نانوية تحول المرحلة باستخدام البثق عالي الضغط والترشيح الميكانيكي.

إنتاج الأغشية المصفاة مرحلة التحول ديكافلوروبوتان Nanodroplets من الفقاعات الدقيقة مسبقة التشكيل

There are many methods that can be used for the production of vaporizable phase-shift droplets for imaging and therapy. Each method utilizes different ...

هذا البروتوكول هو وسيلة سهلة للحد من تعدد تشتت قطرات نقطة الغليان المنخفضة القابلة للتبخير لاستخدامها في التطبيقات الطبية الحيوية. هذه التقنية تكثف الفقاعات الدقيقة الغاز مسبقة التشكيل ومرشحات قطرات السائل الناتجة عن ذلك من حيث الحجم بطريقة يمكن السيطرة عليها، قابلة للتحجيم، وفعالة نسبيا من حيث التكلفة. يمكن تطبيق هذه الطريقة على مجموعة متنوعة من الفقاعات الدقيقة الدهنية مع مواد قذيفة والغاز المختلفة باستخدام مرشحات مختلفة للتحكم في حجم القطيرات النهائي.إثبات الإجراء سيكون دارا ميريلات، باحثة جامعية من مختبر الدكتور سيرسي. قم بتشغيل مفتاح الطاقة الخاص بجهاز الصوت، ثم قم بتعيين السعة إلى الحد الأقصى المسموح به باستخدام مرفق microtip، وتأكد من تعيين وقت الصوتنة إلى 10 ثوان. ضع محلول الدهون الدافئة المائية في حاوية الصوت مع microtip أسفل السطح مباشرة.إرفاق طول مناسب من الأنابيب إلى عنق القارورة لتوجيه الغاز من منفذ خزان DFB في محلول الدهون الدافئة التي عقدت في الضميمة. افتح صمام الخزان ببطء حتى يمكن رؤية الغاز يتدفق فوق محلول الدهون ، مما يسبب تموجات طفيفة على سطح السائل. إذا كان تدفق الغاز مرتفعا جدا ، فسيفيض الحل أثناء تكوين الفقاعات الدقيقة.بدء تشغيل sonicator، وتشغيله لمدة 10 ثانية بشكل مستمر لتوليد microbubbles. بعد sonication هو أكثر، على الفور إغلاق صمام خزان DFB. قم بسرعة بسقف محلول الفقاعات الدقيقة، وغمر القارورة في حمام جليدي لتبريد العينة تحت 55 درجة مئوية.استخدم مرشح خزفي 200 نانومتر لتجميع الطارد عالي الضغط وفقا لدليل المستخدم ، ووضعه في وسط حاوية محكمة ، بحيث لا يتم الضغط على أنبوب منفذ العينة ضد الجانب ، أو مجعد. زوجين من البثق لخزان غاز النيتروجين باستخدام محول المقدمة من قبل الشركة المصنعة. ضع نهاية أنبوب المنفذ في قارورة التلألؤ لجمع العينة المقشرة ، وتأمين الأنبوب إلى الحاوية بشريط للبقاء داخل القارورة.افتح صمام الإطلاق واغلقه لضمان عدم وجود ضغط داخل الطارد. أزل غطاء الغرفة. وإضافة خمسة ملليلتر من برنامج تلفزيوني إلى غرفة البثق.استبدل الغطاء، وتأكد من أنه ينقر بشكل آمن في مكانه. افتح خزان غاز النيتروجين، بحيث يقرأ مقياس الضغط 250 PSI، مع التأكد من أن صمام التحكم في الضغط في الوضع المغلق. أغلق خزان الغاز، وافتح صمام مدخل غرفة البثق، مما تسبب في دفع محلول PBS من خلال النظام، والخروج من أنبوب منفذ العينة إلى قارورة التلألؤ.عندما يخرج الغاز فقط من الأنابيب، افتح صمام الإطلاق، واسمح للضغط بالهبوط إلى الصفر PSI. ثم إزالة قارورة التلألؤ. افتح واغلق صمام الإطلاق للتأكد من عدم وجود ضغط داخل الطارد، ووضع قارورة تألق جديدة في نهاية أنبوب المنفذ.ملء حاوية الصلب مع 2-ميثيلبوتان، وإضافة الجليد الجاف لخفض درجة الحرارة إلى ناقص 18 درجة مئوية. أدخل محلول الفقاعات الدقيقة في ميثيل بوتان المبرد، وغمر العينة لمدة دقيقتين. تحريك قارورة التلألؤ طوال الدقيقتين لخلط الفقاعات بلطف.إضافة الجليد الجاف حسب الحاجة للحفاظ على درجة الحرارة بين ناقص 15 و ناقص 18 درجة مئوية. بعد دقيقتين، قم بإزالة الفقاعات الدقيقة من ميثيل بوتان المبرد. دوامة بلطف القارورة لخلط microbubbles، ونقل فقاعات في حقنة مبردة 10 ملليلتر.إزالة غطاء غرفة البثق، وإضافة محلول microbubble إلى الغرفة عن طريق دفع ببطء المكبس على الحقنة. استبدل غطاء البثق، وتأكد من أنه ينقر بشكل آمن في مكانه. تحقق من أن صمام التحكم في الضغط وصمام إطلاق الطارد في وضع مغلق.افتح خزان غاز النيتروجين حتى يقرأ مقياس الضغط 250 PSI. أغلق خزان الغاز، ثم قم بتحويل صمام التحكم في الضغط إلى الموضع المفتوح. عندما يكون الحل قد شغل قارورة التلألؤ في أنابيب الخروج والغاز فقط هو الخروج من الأنبوب، وفتح ببطء صمام إطلاق الضغط، والسماح للضغط أن ينخفض إلى الصفر PSI.نقل 10 ملليلتر من محلول القطيرات مقذوف إلى أنبوب الطرد المركزي 15 ملليلتر. الطرد المركزي العينة مقذوف في 1، 500 مرة G لمدة 10 دقائق في أربع درجات مئوية. تجاهل supernatant وقطرات تبخرت تلقائيا تظهر في الجزء العلوي من الحل.إعادة تعليق بيليه تتألف من قطرات نانوية DFP في 10 ملليلتر من برنامج تلفزيوني مع 20٪ الجلسرين و 20٪ بروبيلين غليكول. يظهر توزيع حجم حلول الفقاعات المكثفة مع البثق وبدونه أن العينة المكثفة فقط لديها توزيع أوسع بكثير يتمركز بالقرب من 400 نانومتر ، في حين أن العينة الطاردة لديها توزيع أضيق يتمركز عند 200 نانومتر. يظهر تحليل استشعار نبض المقاومة غير القادر المستخدم لتحليل قطرات التحول المرحلي حيث تم غسلها بواسطة الطرد المركزي لإزالة الليبوسومات الزائدة أن أحجام القطرات قريبة من 200 نانومتر.تظهر بيانات المجهر لتبخير القطرات النانوية عند تسخينها أن بعض الفقاعات الدقيقة المتبخرة تلقائيا واضحة في مجال الرؤية قبل التدفئة ، ويلاحظ وجود عدد أكبر من الفقاعات الصغيرة الغازية بعد التدفئة. تظهر هنا صور المجهر للقطرات النانوية التي يتم إدخالها في الطارد مباشرة دون تبريد مسبق ، ويتم تكثيفها عند درجة صفر مئوية ، وعند ناقص 18 درجة مئوية. كما تظهر الصور التمثيلية لقطرات الأوكتافلوروبروبون المكثفة قبل وبعد التبخير عددا أكبر من الفقاعات الدقيقة للغاز بعد التدفئة، على غرار قطرات DFB.أهم شيء يجب تذكره خلال هذا الإجراء هو أن غلة القطيرات تعتمد بشكل كبير على درجة الحرارة والضغط أثناء التكثيف ، وستؤثر الاختلافات الطفيفة على النتائج. بعد توليد قطرات vaporizable، يمكن استخدامها لتحسين في التصوير في الجسم الحي وتسليم المخدرات باستخدام الموجات فوق الصوتية، فضلا عن غيرها في تطبيقات الجسم الحي وفيفو السابقين. بعد تطوير هذه التقنية ، تم استكشاف آثار حجم النانو قطرة والمحتوى الأساسي للغاز على عتبات تبخير الجسم الحي باستخدام تعديلات طفيفة على هذا البروتوكول.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Production and Targeting of Monovalent Quantum Dots

الإنتاج واستهداف الأحادي التكافؤ الكم النقاط

The multivalent nature of commercial quantum dots (QDs) and the difficulties associated with producing monovalent dots have limited their applications in ...

Production of Chemicals by Klebsiella pneumoniae Using Bamboo Hydrolysate as Feedstock

Production of Chemicals by Klebsiella pneumoniae Using Bamboo Hydrolysate as Feedstock

إنتاج المواد الكيميائية من قبل<em&gt; كليبسيلا بنيومونياي</em&gt; استخدام الخيزران هدروليزيت كمادة وسيطة

Bamboo is an important biomass, and bamboo hydrolysate is used by Klebsiella pneumoniae as a feedstock for chemical production. Here, bamboo powder was ...

Generic Protocol for Optimization of Heterologous Protein Production Using Automated Microbioreactor Technology

بروتوكول عام للاستفادة المثلى إنتاج البروتين مغايرة باستخدام تقنية ميكروبيوريكتور الآلي

A core business in industrial biotechnology using microbial production cell factories is the iterative process of strain engineering and optimization of ...

Production of Extracellular Matrix Fibers via Sacrificial Hollow Fiber Membrane Cell Culture

إنتاج ألياف المصفوفة خارج الخلية عبر الألياف المجوفة الذبيحة غشاء الخلية والثقافة

Engineered scaffolds derived from extracellular matrix (ECM) have driven significant interest in medicine for their potential in expediting wound closure ...

Microfluidic Production of Lysolipid-Containing Temperature-Sensitive Liposomes

إنتاج ميكرووبوبي من الليسوبيد اتووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووووو

The presented protocol enables a high-throughput continuous preparation of low temperature-sensitive liposomes (LTSLs), which are capable of loading ...

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

المغناطيسي والصوتي والبصري الثلاثي استجابة الفقاعات الصغيرة لارتفاع الحرارة المغناطيسي والعلاج ببوتوذرمال الجمع بين السرطان

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 ...

Imaging and Quantification of the Area of Fast-Moving Microbubbles Using a High-Speed Camera and Image Analysis

التصوير والتدين الكمي لمنطقة الزبلات الدقيقة سريعة الحركة باستخدام كاميرا عالية السرعة وتحليل الصور

An experimental and image analysis technique is presented for imaging cavitation bubbles and calculating their area. The high-speed imaging experimental ...

An Efficient Method for Adenovirus Production

طريقة فعالة لإنتاج فيروس أدينو

Adenoviral transduction has the advantage of a strong and transient induction of the expression of the gene of interest into a broad variety of cell types ...

Single-Cell Optical Action Potential Measurement in Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes

قياس إمكانات العمل البصري أحادي الخلية في خلايا القلب المشتقة من الخلايا الجذعية المتعددة القدرات

Conventional intracellular microelectrode techniques to quantify cardiomyocyte electrophysiology are extremely complex, labor intensive, and typically ...

Multi-timescale Microscopy Methods for the Characterization of Fluorescently-labeled Microbubbles for Ultrasound-Triggered Drug Release

طرق المجهر متعددة الوقت لتوصيف الفقاعات الدقيقة ذات العلامات الفلورية لإطلاق المخدرات التي تسببها الموجات فوق الصوتية

Microbubble contrast agents hold great promise for drug delivery applications with ultrasound. Encapsulating drugs in nanoparticles reduces systemic ...