Name: synthesis and characterization of multi-modal phase-change porphyrin droplets
Uploaded: 2021-10-15T14:10:00
Duration: 7 min 59 s
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저자들은 브랜든 헬필드 박사에게 가스 교환기 구축을 도와준 것에 대해 감사를 표하고 있으며, Miffy Hok Yan Cheng 박사에게 기술 적인 토론을 해 주었습니다. 저자는 온타리오 대학원 장학금, 캐나다 보건 연구 기관, 테리 폭스 연구소 및 공주 마가렛 암 재단 : 다음과 같은 자금 출처에 감사드립니다.

<ol>
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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>Paproski, R. 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=Porphyrin+nanodroplets:+Sub-micrometer+ultrasound+and+photoacoustic+contrast+imaging+agents.">Porphyrin nanodroplets: Sub-micrometer ultrasound and photoacoustic contrast imaging agents.</a> Small. 12 (3), 371-380 (2016).</li><li>Periyasamy, P. C., Leijten, J. C. H., Dijkstra, P. J., Karperien, M., Post, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanomaterials+for+the+local+and+targeted+delivery+of+osteoarthritis+drugs.">Nanomaterials for the local and targeted delivery of osteoarthritis drugs.</a> Journal of Nanomaterials. 2021, 1-13 (2012).</li><li>Matsumura, Y., Maeda, H. <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+concept+for+macromolecular+therapeutics+in+cancer+chemotherapy:+mechanism+of+tumoritropic+accumulation+of+proteins+and+the+antitumor+agent+smancs.">A new concept for macromolecular therapeutics in cancer chemotherapy: mechanism of tumoritropic accumulation of proteins and the antitumor agent smancs.</a> Cancer Research. 46 (12), 6387-6392 (1986).</li></ol>

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초음파 화상 진찰은 음향파를 이용하는 의학 화상 진찰의 비 침습적이고 비 이온화 양식입니다. 초음파 스캐너는 더 휴대성이 있고 실시간 심상을 제공할 수 있지만 초음파 이미징은 낮은 대비로 고통받을 수 있으므로 초음파 검사기가 유사하게 반향 병리학적 특징을 구별하기가 어렵습니다. 이러한 한계를 중화하기 위해 마이크로버블을 숙주에 주입하여 혈관 대비를 개선할 수 있습니다. 마이크로버블은 음향파에 매우 반향이 많으며 향상된 용기 대비1,2를제공할 수 있는 미크론 크기의 가스 충전 콘트라스트에이전트이다. 마이크로버블의 쉘 및 가스 코어는 이미징, 혈전용증, 세포막 투과성, 또는 과도 혈관개구부 2와같은 다양한 용도에 맞게 조정할 수 있다.
마이크로 버블의 단점은 짧은 순환 반감기입니다. 예를 들어, 임상적으로 이용 가능한 퍼플루트렌 지질 마이크로스피어는 1.3분의반감기만 3. 긴 이미징 세션의 경우 마이크로 버블의 여러 주사가 필요합니다. 마이크로 버블의 또 다른 단점은 큰 직경입니다. 퍼플루트렌 지질 마이크로스피어는 직경이 약 1~3μm정도이지만, 혈관에서 순환할 수 있을 만큼 작지만, 너무 커서 종양4와같은 관심 있는 조직에 수동적으로 축적된다. 이러한 한계를 극복하기 위한 한 가지 전략은 가스 코어 마이크로버블을 더 작은 액체 코어 방울5,6로압축하는 것입니다. 물방울은 액체 상태에서 반향이 없지만, 충분히 높은 피크 음압으로 초음파에 노출되면 마이크로 버블로 기화 할 수 있으며 대비를 제공하는 능력을 회복할 수 있습니다. 이를 통해 액적액은 작은 액체 코어의 더 유리한 약동학을 활용할 수 있게 해주며,화학조성물4,7을변경하지 않고 음송될 때 대비를 제공하는 능력을 유지한다.
Decafluorobutane는 기체 및 액체 상태 사이 위상 이동을 위한 이상적인 퍼플루오로카본화합물5,6,7. Decafluorobutane는 온도 감소 혼자있는 방울로 마이크로 버블의 응축을 허용하지만, 덜 조밀 한 perfluorocarbons 추가 가압을 필요로하는 반면5. 이 부드러운 방법은 응축7,8,9동안 기포의 파괴를 최소화합니다. 그들의 코어는 액체이기 때문에, 물방울은 비 반향이고 초음파에 보이지 않습니다. 그러나 충분한 음향 또는 열 에너지를 적용하면 액체 코어가 기체 상태로 다시 기화하여 반향 마이크로버블8을생성할 수 있다. 이 기화는 마이크로 버블을 생성할 시기와 장소를 제어할 수 있습니다.
액적은 수동 축적에 유용하지만, 시투 기화 또는 세포 투과성 향상4,액적(및 그 조각)은 전 비보를이미지화하거나 정량화할 수 없다. 따라서 형광4,10,11,자기입자(12)및 광학흡수제(13)와같은 정량화 가능한 동반자 진단제는 관심 있는 조직에 대한 액적 전달을 측정하는 아날로그로 활용된다. 예를 들어, 헬필드 등은 마우스 장기의 조직화 를 위해 형광 나노구슬을 공동 주입하여 액적4를 검출할 수없었다. 동반자 진단 에이전트의 단점은 추적 가능한 구성 요소는 개별 약동 성 프로파일에 따라 액적으로부터 독립적으로 작용할 수 있다.
다행히도, 마이크로 버블과 물방울의 껍질을 사용자 정의 할 수 있습니다. 예를 들어, Huynh 등은 포르피린 지질 껍질로 초음파 조영제, 다중 모달마이크로버블(14)을생성했다. 포르피린은 방향족 거시동화구조(14,15)를가진 유기 화합물의 클래스이다. 그(것)들은 광학적으로 흡수성, 형광, 및 방사선 요법을 위한 금속의 넓은 다양성으로 응치될 수 있고, 방사선 종종 기지를 둔 화상 진찰, 또는 미량 금속 기지를 둔 정량화14. 포르피린의 한 가지 예는 파이로페포비드(파이로)이다. 파이로를 지질에 접목시킴으로써, 마이크로버블이나 방울에 파이로 지질을 통합하여 음향, 형광, 흡광도14등여러 모달을 통해 이미지를 만들고 추적할 수 있다. 이 다중 모달 조영제는 축적을 추적하고 정량화하는 데 사용할 수 있습니다. 이렇게 하면 정량화 가능한 성분이 쉘에 수렴되어 보다 정확한 전달정량화(16)를가능하게 하므로 동반자 진단 에이전트의 필요성이 제거될 수 있다.
본명, 다중 모달 상변경 포피린 방울을 만들기 위한 프로토콜이 설명되어 있다. 초음파 대조제로서 종양2,4와같은 관심 있는 조직에 약물 전달을 위한 플랫폼으로 사용할 수 있으며, 초음파를 넘어 검출가능성을 확대하면 전달 효능 정량화에 유용할 수 있다. 이러한 물방울의 목적은 생체 내,시상 기화 및 음향에서 수동 축적이 가능한 추적 가능한 초음파 조영제와 이차 센서에 의존하지 않고 전 생체 기관에서 생체 분포 또는 축적을 정량화할 수 있는 잠재력을 제공하는 것입니다. 특성화 방법은 또한 바이오 분배 센서로서 포르피린 물방울의 잠재력을 보여주기 위해 설명되어 있습니다. 쉘의 파이로 지질 적재 효과(어금니 비율에 의해 0%~50%)도 논의된다.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr >
			<td >1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-[methoxy(polyethylene glycol)-5000] (ammonium salt)</td>
			<td >Avanti Polar Lipids</td>
			<td >880220</td>
			<td >Also known as &#34;DSPE-PEG5K&#34;</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >1-stearoyl-2-hydroxy-sn-glycero-3-phosphocholine</td>
			<td >Avanti Polar Lipids</td>
			<td >855775</td>
			<td>Also known as &#34;DSPC&#34;</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Aluminum Foil</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Aluminum Seals, Tear-Off</td>
			<td >VWR</td>
			<td >16171-840</td>
			<td>Standard Aluminum, 13 mm outer diameter</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Bath Sonicator</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td>Capable of&#160; sonicating and heating up to 70 &#176;C,</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Bio-Stor Screw Cap Vials</td>
			<td >National Scientific</td>
			<td >BS20NABP</td>
			<td>Plastic, 2 mL Skirted, with O-ring</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Borosilicate glass clear serum vials</td>
			<td >VWR</td>
			<td >16171-285</td>
			<td>3 mL, 7 mm inner mouth diameter, 13 mm outer mouth diameter</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Borosilicate Glass Sample Vial with Phenolic Screw Cap</td>
			<td >VWR</td>
			<td >66011-020</td>
			<td>1.85 mL, Short Form Style, 12 mm outer diameter, 35 mm height, 8-425 cap size</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Borosilicate Glass Vial with Screw-On cap</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td>Sizes will depend on desired volumes</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Chloroform&#160;</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Coulter Counter Elctrolyte Diluent</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td>Compatible with Coulter Counter</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Decafluorobutane (C4F10)</td>
			<td >FluoroMed</td>
			<td >355-25-9</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Deionized Water</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Dry Ice (Carbon Dioxide)</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Dynamic Light Scattering (DLS) Particle Analyzer</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td>Capable of temperature control</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >E-Z Crimper, 13 mm</td>
			<td >Wheaton</td>
			<td >W225302</td>
			<td>13 mm Standard Aluminum Seals</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >E-Z Decapper, 13 mm</td>
			<td >Wheaton</td>
			<td >W225352</td>
			<td>13 mm Standard Aluminum Seals</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Fluorescent Spectrophotometer</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td>Capable of 400 to 600 excitation and 300 to 800 nm emission detection, detector perpendicular to laser source</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Fluorescent Spectrophotometer Compatible Cuvette</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td>Can hold at least 2 mL, capable of 300 to 800 nm, all four sides are&#160; optical windows&#160;</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Gas Exchanger</td>
			<td >Made in-house</td>
			<td ></td>
			<td>Refer to Supplementary Information - &#34;Other Protocols and Data&#34; for assembly instructions.</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Glass syringes</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td>Sizes will depend on desired volumes</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >GLWR Custom Aperture Tube 10 um</td>
			<td >Beckman Coulter</td>
			<td >B42812</td>
			<td>10 &#181;m aperture, compatible with Beckman Coulter MultiSizer 4e</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Glycerol</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Insulated Styrofaom containers with lids</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Isopropanol</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Lyophilization-Style Rubber Stoppers</td>
			<td >VWR</td>
			<td >71000-060</td>
			<td>7 mm inner mouth diameter, 13 mm outer mouth diameter, 2-leg, Chlorobutyl</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Membrane Diaphram Vacuum Pump</td>
			<td >Sartorius Stedim</td>
			<td >16694-1-60-06</td>
			<td>Adjustable pressure</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Metal Tongs</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Methanol</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >MS250 21 MHz Linear Array Ultrasound Transducer</td>
			<td >VisualSonics</td>
			<td ></td>
			<td>21 MHz, Capable of B-mode and non-linear imaging.</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >MultiSizer 4e</td>
			<td >Beckman Coulter</td>
			<td ></td>
			<td>Capable of sizing from 0.2&#181;m to 6 &#181;m</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Nalgene Rapid-Flow Sterile Single Use Vacuum Filter Units</td>
			<td >Thermo Scientific</td>
			<td >567-0010</td>
			<td>Polyethersulfone (PES) membrane, 0.1&#956;m pore size, 1000 mL volume. As Isoton II is non-sterile, can use Filter units multiple times</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Needles, Conventional</td>
			<td >BD</td>
			<td >305176</td>
			<td>20 gauge, 1.5 inch length</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Nitrogen Gas</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td>Make sure there are regulator valves and tubes to direct the flow. Setup will be dependend on brand and source.</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Parafilm</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td>Called &#34;wax film&#34; in the protocol.</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Phosphate Buffered Saline (PBS)</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td>1X, 7.4 pH</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Pipette</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td>Sizes will depend on desired volumes</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Pipette Tips</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td>Sizes will depend on desired volumes</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Plastic Syringes</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td>1 mL, 3 mL, and 30 mL. With Luer Lock connections</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Polyethersulfone (PES) Membrane Filter</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td>0.2 &#181;m pore size</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Propylene Glycol</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Pyropheophorbide conjugated 1-stearoyl-2-hydroxy-sn-glycero-3-phosphocholine</td>
			<td >Made in-house</td>
			<td ></td>
			<td>Also known as &#34;Pyro-SPC&#34;. Refer to &#34;Supplementary Information - Other Protocols and Data&#34; for synthesis.</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Thermometer</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td>(-20 to 100 &#176;C)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Triton X-100</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td>Also known as &#34;2-[4-(2,4,4-trimethylpentan-2-yl)phenoxy]ethanol&#34;</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Ultrapure Water</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td>Type 1 Purity</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Ultraviolet&#8211;Visible (UV-Vis) Spectrophotometer</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td>Capable of absorbance from 300 to 800 nm, at least 0.5 nm resolution</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Ultraviolet&#8211;Visible (UV-Vis) Spectrophotometer Compatible Cuvette, 1 cm Path Length</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td>Can hold at least 2 mL, capable of 300 to 800 nm</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Vacuum Desiccator</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Vevo 2100 Ultrasound Imaging Platform</td>
			<td >VisualSonics</td>
			<td ></td>
			<td>Pre-clinical ultrasound imaging system</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Vialmix</td>
			<td >Bristol-Myers-Squibb</td>
			<td ></td>
			<td>Called &#34;mechanical agitator&#34; in the protocol. Agitates for 45 s.</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Vortex Mixer</td>
			<td >Any brand</td>
			<td ></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis and characterization of multi-modal phase-change porphyrin droplets

위상 변화 물방울은 충분한 음향 에너지의 적용과 함께 시상에서 에코겐 마이크로 버블로 변환 할 수있는 초음파 조영제의 클래스입니다. 물방울은 마이크로 버블 보다 작고 더 안정적입니다. 그러나, 전통적인 초음파 조영제는 음향 피드백 측정을 넘어 추적할 수 없으며, 이는 정량화 조영제 바이오 분배 또는 축적 전 생체 내 비보를 어렵게 만든다. 연구원은 바이오 분포를 추론하기 위하여 형광 또는 광학 흡수성 동반자 진단 입자에 의지해야 할 지도 모릅니다. 이 프로토콜의 목적은 응축 방법을 사용하여 다중 모달 위상 변화 포르피린 방울을 만들기 위한 단계를 자세히 설명하는 것입니다. 포르피린은 뚜렷한 흡광도 대역을 가진 형광 분자로 지질에 결합하고 액적 의 다양성을 확장하기 위해 액적에 통합되어 음향 특성을 유지하면서 보다 강력한 바이오 분배를 가능하게 합니다. 다양한 포르피린 지질 및 염기 지질 함량을 가진 7개의 제형이 마이크로버블 및 액적 크기 분포를 조사하기 위해 만들어졌습니다. 포르피린 함유 구조에 적합한 특성화는 또한 그들의 분석 다기능성 내 용액을 입증하기 위해 프로토콜에 설명되어 있다. 크기 조정은 응축 된 후 평균 직경이 전구체 인구보다 1.72 ~ 2.38 배 작다는 것을 보여주었습니다. 흡수성 특성화는 그대로 어셈블리가 700nm의 Q밴드 피크를 보였고, 중단된 시료는 671nm에서 흡광도 피크를 가졌다. 형광 특성화는 그대로 30% 포르피린 지질 어셈블리가 형광액(>97%)으로 나타났으며, 혼광 회복은 중단시 달성되었다. 음향 기화는 포르피린 방울이 낮은 압력에서 비 반향적이며 충분한 압력을 가진 에코제닉 마이크로 버블로 변환될 수 있음을 보여주었습니다. 이러한 특성화는 생체 내 또는 전 비오에서전달 또는 치료 응용을 위한 초음파 조영제 바이오 분배를 정량화하기 위한 흡광도 또는 형광기반 동반자 진단 전략의 필요성을 제거하기 위해 포르피린 액적물의 가능성을 보여준다.

사전 응축된 크기 선택 된 마이크로 버블 샘플(n = 3) 및 후 응축 된 액적 샘플(n = 3)은 10 μm 조리개를 가진 쿨터 카운터 (CC)에 크기가 조정되었습니다. 10 μm 조리개 중 제한은 평균 크기와 농도를 편향시킬 수 있는 200nm 보다 작은 입자를 측정할 수 없다는 것입니다. 도 4는 파이로 지질 함량 제형각각에 대한 크기 조정 데이터를 나타낸다. 표 1에는 크기 조정 데이터를 기반으로 하는 통계가 표시됩니다. 전유 및 후 응축된 평균 직경의 비율을 사용하여, 결과는 0% 파이로 지질 제형이 1.72± 0.02에서 가장 작은 평균 직경 교대를 가졌다는 것을 보여주었습니다. 50% 파이로 지질 제제는 2.38± 0.08에서 가장 큰 평균 직경을 가졌다. 1% 파이로지질 물방울 샘플은 1010/mL × (2.71 ± 0.13)에서 가장 높은 관찰 농도를 보였으며 40% 파이로 지질 방울 샘플은 109/mL × (7.36 ± 0.81)에서 가장 낮은 관찰 농도를 가졌다. 크기 조정 데이터는 10% 파이로 지질 물방울 샘플이 261 ± 13nm에서 가장 작은 피크 디미터를 보였으며 50% 파이로 지질 방울 샘플은 390 ± 55 nm에서 가장 큰 것으로 나타났습니다. 일반적으로 파이로 지질 함량이 증가함에 따라 농도가 감소하고 평균 직경이 증가하였다. 응축 된 후 샘플은 전구체 마이크로 버블 샘플을 기반으로하므로 두 유형의 초음파 조영제에 대한 추세가 발생했습니다. 파이로 지질 함량이 증가함에 따라 마이크로 버블 하위 인구(약 2000 μm의 피크 크기)가 형성되기 시작했습니다. 이 이 두 번째 피크는 0% 파이로 지질 마이크로 버블 샘플에 존재하지 않았으며 40 %와 50 % 파이로 지질 집단에서 가장 명백합니다.
도 5는 30% 파이로 지질 액적 샘플의 대표적인 흡광도 측정을 나타낸다. PBS에서 그대로 샘플의 피크는 700 nm였고 트리톤의 중단된 샘플은 피크를 671 nm로 옮겼습니다. 이는 그대로 조립이 개별, 조립되지 않은 지질 성분에 비해 다른 광학 특성을 갖는 것으로 나타났다.
도 6A는 사전 응축된 마이크로버블 샘플의 대표적인 형광 측정을 나타내고 도 6B는 30%의 파이로 지질을 가진 후 응축된 액적 샘플을 나타낸다. PBS의 손상되지 않은 샘플은 704 nm에서 형광 피크를 보였고, 중단된 형태는 674nm에서 최고조에 달했습니다. 곡선 아래의 그대로 영역으로 곡선 아래의 중단된 영역을 빼고 곡선 아래의 중단된 영역에 의해 차이를 나누면 30% 파이로 지질 마이크로버블 샘플 및 액적 시료에 대해 각각 98.61%와 98.07%로 작용한다.
마이크로 버블로 변환하는 액적을 시연하기 위해, 희석된 물방울은 초음파 시스템을 가진 37°C 흐름 팬텀에서 이미지화되고 기화되었다. 도 7은 서로 다른 압력에서 이미지된 30% 파이로 지질 액적 샘플의 대표적인 초음파 이미지를 나타낸다. 저기압(도7A)에서는신호가 거의 없었고, 천 합성에서 붙어 있는 기포로부터의 배경 신호만 있었다. 이것은 물방울이 비 에코제닉이며 초음파를 흩어지지 않기 때문입니다. 약간 높은 전력에서, 밝은 반점의 모양에 의해 도시된 바와 같이 몇 개의 마이크로버블(도 7B)이생성되었다. 압력이 증가함에 따라 더 많은 마이크로 버블이 생성되었습니다(그림7C 및 7D). 이것은 또한 물방울이 37 °C에서 자발적으로 기화하지 않을 것이라는 점을 입증했습니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62665/62665fig1v2.jpg"> 그림 1: 30% 파이로 지질 용액을 형성하는 단계의 이미지. A)지질 분말 플러스 클로로폼파이로-SPC. B)용해 솔루션이 추가되었습니다. C)지질 필름건조 및 바이알의 내부 벽에 코팅. D)알루미늄 호일로 감싸인 지질 유리병(재사용을 위해 테이핑된 외장 호일). E) 수화 지질 용액. F) 혈청 바이알의 지질 용액. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62665/62665fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62665/62665fig2v2.jpg"> 그림 2: 10 매니 폴드 가스 교환기. 프로토콜에서 참조되는 밸브에 레이블이 지정됩니다. 가스 교환기를 조립하는 방법에 대한 지침은 추가 파일 "기타 프로토콜 및 데이터"를 참조하십시오. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62665/62665fig02large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62665/62665fig03.jpg"> 도 3: A)시료 바이알에서 7제제(0%~ 50% 파이로-SPC)의 지질 용액. 그림 B에서 D는 30% 파이로 지질 방울을 만들기 위해 취한 단계의 이미지를 보여줍니다. B) 샘플 바이알에서 30% 파이로 지질 용액. C)교반 후. D)15 분 크기 선택. E)하단 파티션은 데카플루오로부탄 바이알로 전송됩니다. D)응축 후. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62665/62665fig03large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62665/62665fig04.jpg"> 도 4: 쿨터 카운터(CC) 상이한 파이로 지질 쉘 함량(n=3)을 가진 크기 선택된 마이크로버블 및 액적 샘플의 크기 조정 데이터. 고체 녹색 선은 마이크로 버블을 나타내고 점선은 방울을 나타냅니다. A) 0% 파이로-SPC. B) 1 % 파이로 - SPC. C) 10% 파이로-SPC. D) 20% 파이로-SPC. E) 30% 파이로-SPC. F) 40% 파이로-SPC. G) 50% 파이로-SPC. H)쉘내 파이로-SPC 함량을 기반으로 CC로부터 마이크로버블 및 액적 샘플의 총 관찰 농도. 모든 오류 막대는 표준 편차를 나타냅니다. 모든 측정은 200nm ~ 6000nm의 크기 범위를 가지는 10 μm 조리개를 사용하여 수행되었다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62665/62665fig04large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62665/62665fig05.jpg"> 그림 5: 대표적인 자외선가시(UV-Vis) 분광흡광흡수력 측정은 PBS에서 희석된 30% 파이로 지질 액적 샘플의 300~800nm에서 800nm로, 1% 트리톤으로 이 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62665/62665fig05large.jpg" target="_blank">수치를 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62665/62665fig06.jpg"> 그림 6: 대표 형광 방출600에서 750 nm410 nm에서 흥분. A)PBS및 1% 트리톤에서 크기 선택, 미리 응축된 파이로 지질 마이크로버블 샘플. B)PBS및 1% 트리톤에서 30% 파이로 지질 물방울 샘플을 후축하였다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62665/62665fig06large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62665/62665fig07.jpg"> 도 7: B 모드에서 전임상 21MHz 선형 어레이 트랜스듀서로 촬영한 37°C 식기 흐름 팬텀의 대표적인 초음파 이미지(재료표 참조). 왼쪽열(그림 A, C, E및 G)은PBS 컨트롤을 표시합니다. 오른쪽 컬럼(FiguresB, D, F및 H)은37°C PBS의 50mL로 희석된 후 응축된 30% 파이로 지질 액적 물방울 샘플의 20 μL을 나타낸다. 각 행은 Sheeran 등에서 수행한 작업에서 추정된 자유 필드 피크 음압을 나타내며 노란색삼각형은 초점 깊이를 나타냅니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62665/62665fig07large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>메서드</td>
			<td>대리인</td>
			<td>파이로 쉘 %</td>
			<td>0</td>
			<td>1</td>
			<td>10</td>
			<td>20</td>
			<td>30</td>
			<td>40</td>
			<td>50</td>
		</tr>
<tr>
<td>CC</td>
			<td>거품</td>
			<td>Conc. [/mL]</td>
			<td>(2.76 ± 0.28) × 10^10</td>
			<td>(3.04 ± 0.15) × 10^10</td>
			<td>(2.02 ± 0.11) × 10^10</td>
			<td>(1.91 ± 0.22) × 10^10</td>
			<td>(1.47 ± 0.05) × 10^10</td>
			<td>(8.47 ± 0.95) × 10^9</td>
			<td>(9.89 ± 0.15) × 10^9</td>
		</tr>
<tr>
<td>CC</td>
			<td>거품</td>
			<td>피크 [nm]</td>
			<td>329 ± 6</td>
			<td>297 ± 15</td>
			<td>305 ± 21</td>
			<td>273 ± 14</td>
			<td>310 ± 40</td>
			<td>266 ± 33</td>
			<td>393 ± 89</td>
		</tr>
<tr>
<td>CC</td>
			<td>거품</td>
			<td>평균 [nm]</td>
			<td>609 ± 2</td>
			<td>603 ± 15</td>
			<td>635 ± 6</td>
			<td>690 ± 8</td>
			<td>812 ± 1</td>
			<td>935 ± 22</td>
			<td>950 ± 55</td>
		</tr>
<tr>
<td>CC</td>
			<td>거품</td>
			<td>중앙값 [nm]</td>
			<td>450 ± 6</td>
			<td>421 ± 6</td>
			<td>414 ± 6</td>
			<td>432 ± 5</td>
			<td>490 ± 2</td>
			<td>596 ± 37</td>
			<td>695 ± 41</td>
		</tr>
<tr>
<td>CC</td>
			<td>비말</td>
			<td>Conc. [/mL]</td>
			<td>(2.18 ± 0.07) × 10^10</td>
			<td>(2.71 ± 0.13) × 10^10</td>
			<td>(1.75 ± 0.18) × 10^10</td>
			<td>(1.72 ± 0.13) × 10^10</td>
			<td>(1.09 ± 0.01) × 10^10</td>
			<td>(7.36 ± 0.81) × 10^9</td>
			<td>(7.38 ± 0.28) × 10^9</td>
		</tr>
<tr>
<td>CC</td>
			<td>비말</td>
			<td>피크 [nm]</td>
			<td>292 ± 0</td>
			<td>297 ± 17</td>
			<td>261 ± 13</td>
			<td>280 ± 9</td>
			<td>268 ± 17</td>
			<td>287 ± 38</td>
			<td>390 ± 55</td>
		</tr>
<tr>
<td>CC</td>
			<td>비말</td>
			<td>평균 [nm]</td>
			<td>353 ± 5</td>
			<td>350 ± 5</td>
			<td>347 ± 1</td>
			<td>347 ± 4</td>
			<td>397 ± 1</td>
			<td>399 ± 6</td>
			<td>400 ± 7</td>
		</tr>
<tr>
<td>CC</td>
			<td>비말</td>
			<td>중앙값 [nm]</td>
			<td>318 ± 4</td>
			<td>318 ± 4</td>
			<td>310 ± 1</td>
			<td>315 ± 2</td>
			<td>340 ± 0</td>
			<td>367 ± 5</td>
			<td>370 ± 9</td>
		</tr>
</tbody></table>표 1: 쿨터 카운터(CC)(n=3)로부터 다른 파이로-SPC 함량을 가진 마이크로버블 및 액적 샘플의 데이터 통계를 크기 조정합니다. 모든 오류는 표준 편차를 나타냅니다.
보충 정보 - 지질 공식 시트 : 이 파일을 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62665/Supplementary%20Information%20-%20Lipid%20Formula%20Sheet.xlsx" target="_blank">다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a>
보충 정보 - 다른 프로토콜 및 데이터 : 이 파일을 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62665/Supplementary%20Information%20-%20Other%20Protocols%20and%20Data.docx" target="_blank">다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a>

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

이 프로토콜에서는 다중 모달 상변경 포피린 물방울을 합성하고 특성화하는 방법이 설명되어 있습니다.

다중 모달 위상 변화 포피린 방울의 합성 및 특성화

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

이 프로토콜은 지질 필름에서 마이크로 버블에 대한 지질 용액에 방울을 생성한 다음 물방울을 만드는 완벽한 절차를 제공하기 때문에 중요합니다. 이 기술의 주요 장점은 마이크로 버블을 방울로 응축시키는 단순성입니다. 냉각 및 소용돌이로 가압 없이 물방울을 만들 수 있습니다.마이크로 버블이 성공적으로 응축되었는지 확인하는 간단한 테스트는 투명도의 변화를 시각적으로 확인하는 것이기 때문에 시각적 데모는 매우 중요합니다. 절차를 시연하는 것은 강정연구소의 석사학생인 유기문(Kimoon Yoo)이 될 것입니다. 디캡을 사용하여 혈청 바이알의 알루미늄 씰을 제거하고 지질 용액의 1밀리리터를 페놀 스크류 캡으로 1.85 밀리리터 보로실리케이트 유리 샘플 바이알로 전송하여 거품을 일으키지 않고 내부 벽아래로 흐르게 합니다.1.85 밀리리터 시료 바이알을 통해 기체 교환기를 사용하여 시료 바이알 헤드스페이스로 데카플루오로부탄 가스로 유입될 준비를 한다. 가스 교환기의 모든 밸브가 제대로 닫혀 있고 펌프가 꺼져 있는지 확인합니다. 매니폴드 밸브를 열고 해당 바늘을 매니폴드에서 조심스럽게 풀어 보입니다.오픈 압력 밸브 A 및 압력 밸브 B와 가스 실린더 밸브약 1/16 ~ 1/8 을 반시계 방향으로 돌려 부분적으로 엽니다. T 핸들 밸브를 열고 지질 용액으로 샘플 유리병을 제한 해제합니다. 바이알의 액체 공기 인터페이스 위에 매니폴드 바늘을 놓고 공기 조절기 게이지 바늘이 휴식 위치에서 약간 움직일 때까지 공기 조절 밸브를 시계 방향으로 천천히 돌리고 퍼플루오로카본 가스가 30초 동안 유리알 헤드스페이스로 부드럽게 흐르게 하여 거품을 일으키지 않도록 주의하십시오.필요한 경우 공기 레귤레이터 밸브를 조정합니다. 30초 후, 유리병을 너무 많이 움직이지 않고 조심스럽게 신속하게 시료 유리병을 유지했습니다. 가스 실린더 밸브, T 핸들 밸브, 공기 조절 밸브, 압력 밸브 A, 압력 밸브 B 및 매니폴드 밸브.조심스럽게 바늘을 칼집, 다음 샘플 유리병에 표시하고 시계 방향으로 가는 왁스 필름으로 목을 밀봉. 샘플 바이알을 어둠 속에서 섭씨 4도에 적어도 10분 또는 최대 24시간 동안 보관하십시오. 다른 절연 용기에 일반 얼음을 제자리에 절연 용기에 건조 얼음 약 100 그램을 놓습니다.이전에 준비된 데코오로부탄 혈청 바이알을 1.5인치 20 게이지 바늘, 1밀리리터 플라스틱 주사기, 200밀리리터 용기, 금속 집게 및 온도계로 검색합니다. 지질 용액을 기계적 교반기에 놓고 45초 동안 교반합니다. 색상과 투명도가 변경되어야 합니다.기계적 동요 후, 빛으로부터 차폐된 시료 유리병 오른쪽을 위로 서서 15분 카운트다운을 시작하여 유리병을 식히고 크기는 마이크로버블을 선택합니다. 카운트다운이 10분에 도달하면 이소프로파놀의 약 200밀리리터로 용기를 채우고 금속 집게를 사용하여 드라이 아이스로 섭씨 영하 20도까지 식힙니다. 마이크로 버블의 크기를 15분 동안 선택한 후 샘플 바이알 내부에서 선택한 파티션 크기를 찾습니다.시료 유리병을 오른쪽쪽으로 유지하고, 조심스럽게 시료 바이알을 풀고 1밀리리터 플라스틱 주사기에 부착된 1.5인치 20 게이지 바늘로 바닥 파티션의 약 0.7 밀리리터를 인출한다. 상단 파티션이 철회되지 않았는지 확인하고 주사기를 쓸어 넣어 에어 포켓을 제거하지 마십시오. 고무 스토퍼의 중앙 원을 목표로, 다른 20 게이지 바늘을 데카플루오로부탄 혈청 바이알에 삽입하고 바늘을 혈청 바이알 의 상단 근처에 두어 환기한 다음 선택한 마이크로 버블 크기의 바늘을 삽입합니다.선택한 마이크로 버블 크기를 천천히 전송합니다. 액체가 데카플루오로부탄 혈청 바이알의 내부 벽아래로 부드럽게 미끄러져 내려오게 하십시오. 선택된 모든 크기의 마이크로버블 용액이 전달되면 주사기로 바늘을 제거하지만, 음압을 완화하기 위해 환기 바늘을 유지한다.소량의 드라이 아이스 나 실온 이소프로판올을 이소프로판올 욕조에 추가하여 목욕 온도가 영하 15도에서 영하 17도 사이인지 확인합니다. 20 게이지 환기 바늘은 혈청 바이알의 상단 근처에 삽입, 혈청 바이알과 이소 프로판올 목욕을 배치, 이소 프로판올의 수준 이하로 마이크로 버블 수준을 유지하지만, 그 위에 유리골 목과 간헐적으로 혈청 유리병을 2 분 동안 소용돌이 마이크로 버블을 응축. 혈청 바이알을 이소프로판올에서 지속적으로 소용돌이치지 말고 용액이 동결되지 않도록 하십시오.약 5초 동안 소용돌이치고 이소프로판올에서 혈청 바이알을 들어 올립니다. 얼음 핵을 확인한 다음 이소프로판놀에서 소용돌이를 재개합니다. 얼음이 형성되면 혈청 유리알이 사라질 때까지 공중에서 소용돌이치게 됩니다.2분 응축 후 이소프로판올 욕조에서 혈청 바이알을 제거하고 환기 바늘을 제거합니다. 마이크로 버블은 투명도의 변화에 의해 표시된 대로 방울로 응축되어야합니다. 세럼 바이알을 닦고 라벨을 붙인 다음 사용이 준비될 때까지 어두운 절연 용기에 일반 얼음위에 놓습니다.그대로 알루미늄 씰이 있는 미개봉 된 물방울은 용융 된 얼음이 필요에 따라 교체되는 한 최대 6 시간 동안 안정되어야합니다. 사용 준비가 되면 캐퍼로 알루미늄 씰을 제거하십시오. 이 프로토콜을 사용한 후, 미리 응축된 크기의 미세 거품과 후 응축된 물방울은 10미크론 조리개가 있는 쿨터 카운터에 크기가 조정되었다.30% 파이로 지질 제형에 대한 크기 조정 데이터가 도시된다. 크기 조정 데이터를 기반으로 하는 통계는 여기에 표시됩니다. 사전 및 후 응축된 평균 직경의 비율을 사용하여, 그 결과는 파이로 지질 함량이 증가함에 따라, 농도가 감소하고, 평균 직경이 증가하는 것으로 나타났다.30% 파이로 지질 방울 샘플의 대표적인 흡수성 측정이 도시된다. 이는 그대로 어셈블리가 개별 조립되지 않은 지질 성분에 비해 상이한 피크에 의해 반사되는 것과 다른 광학 적 특성을 갖는 것으로 나타났다. 30%파이로 지질을 가진 사전 응축된 마이크로버블, 후응액물 샘플의 대표적인 플로레시네이션 측정이 여기에 표시되어 중단된 형태의 그대로 시료에 대한 다른 형광 피크를 시연합니다.상이한 압력에서 이미지된 30%파이로 지질 방울 샘플의 대표적인 초음파 이미지가 표시됩니다. 저압에서, 천 합성에서 붙어 기포에서 만 배경 신호가 관찰되었다. 약간 더 높은 전력에서 몇 개의 미세 거품이 생성되어 밝은 반점의 모양에 의해 입증되었습니다.압력이 증가함에 따라 더 많은 마이크로 버블이 생성되었습니다. 여기서 응축 온도는 이 특정 한 방울 쉘 제형에 최적화되어 있음을 기억하는 것이 중요합니다. 상이한 쉘 제형은 상이한 온도를 요구할 수 있다.

Research

JoVE Journal

Medicine

Multi-modal Imaging of Angiogenesis in a Nude Rat Model of Breast Cancer Bone Metastasis Using Magnetic Resonance Imaging, Volumetric Computed Tomography and Ultrasound

자기 공명 영상, 체적 계산의 Tomography 및 초음파를 이용한 유방암의 뼈 전이의 누드 쥐 모델에서 Angiogenesis의 멀티 모달 이미징

Angiogenesis is an essential feature of cancer growth and metastasis formation. In bone metastasis, angiogenic factors are pivotal for tumor cell ...

연구

의학

Quantitative Analysis and Characterization of Atherosclerotic Lesions in the Murine Aortic Sinus

쥐의 대동맥 부비동의 동맥 경화 병변의 정량 분석​​ 및 특성

Atherosclerosis is a disease of the large arteries and a major underlying cause of myocardial infarction and stroke. Several different mouse models have ...

A Multi-Modal Approach to Assessing Recovery in Youth Athletes Following Concussion

수류탄에 따라 청소년 운동 선수의 평가 복구에 멀티 모달 접근

Concussion is one of the most commonly reported injuries amongst children and youth involved in sport participation. Following a concussion, youth can ...

Establishment and Characterization of UTI and CAUTI in a Mouse Model

마우스 모델의 설립 및 요로 감염 및 CAUTI의 특성

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

Isolation and Characterization of a Head and Neck Squamous Cell Carcinoma Subpopulation Having Stem Cell Characteristics

머리와 목 편평​​ 상피 세포 암의 모집단 갖는 줄기 세포 특성의 분리 및 특성

Despite advances in the understanding of head and neck squamous cell carcinomas (HNSCC) progression, the five-year survival rate remains low due to local ...

Preparation and In Vitro Characterization of Magnetized miR-modified Endothelial Cells

Preparation and In Vitro Characterization of Magnetized miR-modified Endothelial Cells

준비 및<em&gt; 체외</em&gt; 자화 특성의 내피 세포를 미르 변성

To date, the available surgical and pharmacological treatments for cardiovascular diseases (CVD) are limited and often palliative. At the same time, gene ...

Development and Functional Characterization of Murine Tolerogenic Dendritic Cells

개발 및 Murine Tolerogenic 수지상 세포의 기능적 특성

The immune system operates by maintaining a tight balance between coordinating responses against foreign antigens and maintaining an unresponsive state ...

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

초초파라마그네틱 산화질소 나노프로브의 합성, 특성화 및 적용

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

Multi-Modal Home Sleep Monitoring in Older Adults

멀티 모달 집 수 면 노인에 모니터링

The gold standard for sleep monitoring is attended in-lab polysomnography; however, this method may be cost-prohibitive and inconvenient for patients and ...

Assessment and Characterization of Hyaloid Vessels in Mice

쥐에서 히알로이드 혈관의 평가 및 특성화

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