비 침습 온열 암 치료를위한 금 나노 입자 및 생물 시스템과 고주파의 상호 작용을 평가하기위한 프로토콜
Summary
우리는 13.56 MHz의 고주파 (RF)의 상호 작용을 조사하는 데 사용되는 프로토콜을 설명하는 두 비 생물학적, 생물학적 시스템 (생체 외 / 생체)의 금 나노 입자 콜로이드와 전기 분야. 이러한 상호 작용은 암 치료에 응용 프로그램에 대한 조사를 받고 있습니다.
Abstract
기존에 비해 독성이 덜하고 침략 암 치료는 매우 바람직하다. 최소한의 독성을 일으키는 깊이 체내에 침투 RF 전기 필드의 사용은, 현재 비 침습성 암 치료의 유력한 수단으로 연구되고있다. 이는 나노 입자를 내재화 공단과 RF 에너지의 상호 작용이 궁극적으로 세포 괴사로 끝나는, 다음 셀 (고열)가 과열 될 수있는 열을 해방시킬 수있는 것이 구상된다.
비 생물학적 시스템의 경우, 우리는 고농도 NP 콜로이드에 의해 해방 된 열을 정량화에 관한 자세한 프로토콜을 제시한다. 생물학적 시스템의 경우, 시험 관내 실험의 경우, 우리는 효율적으로 크게 데이터를 모호하게 대량 미디어 난방 유물없이 RF 에너지에 암 세포를 노출하기 위해 준수해야하는 기술과 조건을 설명합니다. 마지막으로, 우리는 상세한 방법론 F 줄또는 이소성 간 암 종양 생체 마우스 모델에서.
Introduction
(때문에 고유의 전기 유전율) 생체 조직에 의한 RF 에너지의 흡수는 결국 고열에 의해 세포 죽음에 이르게 시간의 함수로 높은 조직의 온도에서 발생합니다. 그것은 암 고열이 암세포 내에 내부화 그대로 인접 건강한, 정상 세포를 남기고 RF-열 변환기로서 작용 대상 나노 물질의 사용을 통해 최적화 될 수 있다고 가정한다. 몇몇 보고서는 이미 국민 연금 다양한하는 암 괴사 1-4 원조 효과적인 RF 열원의 역할을 할 수있는 것으로 나타났습니다.
이들 관해서, 금 NP에 (금 나노 입자) 3-5, 탄소 나노 튜브 1 및 양자점 06 모두 시험 관내 및 생체 내 RF 실험에 사용될 때 7 흥미로운 특성을 나타내왔다. RF 필드에 노출이 된 NP의 가열기구의 정확한 특성은 여전히 논의되고 있지만, 일련의금 나노 입자를 사용하여 기본적인 실험은 NP의 크기와 응집 상태 모두에서 큰 의미를 두었다. 그것은 RF 필드 8에 노출되면 직경 <10 nm의 만 금 나노 입자를 가열 할 것으로 나타났다. 금 나노 입자가 응집되는 경우이 가열기구는 크게 감쇠된다. 이 집계 조건은 효과적인 RF 치료 4 endolysomal 세포 구획 내에서 AuNP 콜로이드 안정성을 최적화에 중요성을 배치 체외 모델 내에서 확인되었다. 그러나,이 데이터를 수집하고 평가하는 데 사용되는 기술과 실험 원리 특히 NP 콜로이드로부터 RF 열 프로파일을 검증하는 경우에 문제가 될 수있다.
몇몇 보고서는 국민 연금이있는 일시 중단 배경 이온 정지 줄 난방의 주요 RF 열 생산의 소스가 아닌 국민 연금 자체 9-12 될 수있는 것으로 나타났습니다. 우리의 최근 종이 (8)는 t을 확인했지만그는 10 ㎚ 이하의 직경의 금 나노 입자의 열을 생성하는 RF 상호 작용의 사용, 우리는이 문서를 통해보다 자세히 이러한 프로토콜을 설명하는 것을 목표로하고 있습니다.
또한 프로토콜 및 시험 관내 및 간암 모델 생체 내 실험에서 모두 온열 열 보호제로서 금 나노 입자의 효과를 평가하기 위해 필요한 기술들을 설명한다. 우리는 구연산 덮인 금 나노 입자의 간단한 콜로이드에 주로 초점을하지만, 동일한 기술은 항체 및 화학 요법 복합 단지와 같은 다른 AuNP 하이브리드에 적용 할 수 있습니다. 이러한 원칙을 준수하여 실험자 희망 빠르게 효과적인 RF 유도 열 온열 요원이 될 수있는 나노 물질에 대한 가능성을 평가 할 수 있어야한다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이러한 프로토콜은 실험자 완전히 (이 경우는 금 나노 입자) 암 치료를위한 RF 유도 고열을 증가 할 수있는 나노 정도를 분석 할 수있다. 첫 번째 프로토콜은 특히 고농도 정제 AuNP 샘플에서 열 생산을 분석 다룬다. 다른 그룹은 주로 금 나노 입자는 금 나노 입자 자체 9-11 아니라 현탁 버퍼로부터 열 생산을보고되었지만, 그들의 RF 시스템은 직경이 금 나노 입자의 낮은 농도> 10 ㎚뿐만 아?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 NIH (U54CA143837), NIH MD 앤더슨 암 센터 지원 보조금 (CA016672), V 재단 (SAC) 및 Kanzius 연구 재단 (SAC, 이리, PA)에서 제한없는 연구 보조금에 의해 투자되었다. 우리는 행정 지원, 외과 종양학, MD 앤더슨 암 센터에서 크리스틴 재 감사합니다.
Materials
| Reagent/Material | |||
| 500 ml gold nanoparticles (5 nm) | Ted Pella, INC | 15702-5 | |
| Amicon Ultra-4/-15 Centrifugal Filter Units (50 kDa) | Millipore | UFC805024/UFC910096 | (4 ml and 15 ml volumes) |
| MEM X1 Cell Culture Media | Cellgro | 10-101-CV | (add extra nutrients as necessary) |
| Fetal Bovine Serum | Sigma | F4135-500 ml | |
| Copper Tape | Ted Pella | 16072 | |
| Equipment | |||
| Kanzius RF System (13.56 MHZ) | ThermMed, LLC, Inc. (Erie, PA, USA) | ||
| IR Camera | FLIR SC 6000, FLIR Systems, Inc. (Boston, MA, USA) | Contact FLIR | |
| 1.3 ml Quartz Cuvette | ThermMed, LLC, Inc. (Erie, PA, USA) | ||
| Teflon Sample holder with Rotary Stage | ThermMed, LLC, Inc. (Erie, PA, USA) | ||
| SPECTROstar Nano Microplate reader | BGM Labtech | ||
| UV-Vis spectrometer | Applied Nanofluorescence, Houston, TX) | NS1 NanoSpectralyzer | |
| ICP-OES | PerkinElmer | Optima 4300 DV | |
| Zetasizer | Malvern | Zen 3600 Zetasizer |
References
- Gannon, C. J., et al. Carbon nanotube-enhanced thermal destruction of cancer cells in a noninvasive radiofrequency field. Cancer. 110, 2654 (2007).
- Curley, S. A., Cherukuri, P., Briggs, K., Patra, C. R., Upton, M., Dolson, E., Mukherjee, P. Noninvasive radiofrequency field-induced hyperthermic cytotoxicity in human cancer cells using cetuximab-targeted gold nanoparticles. J. Exp. Ther. Oncol. 7, 313 (2008).
- Gannon, C. J., Patra, C. R., Bhattacharya, R., Mukherjee, P., Curley, S. A. Intracellular gold nanoparticles enhance non-invasive radiofrequency thermal destruction of human gastrointestinal cancer cells. Journal of Nanobiotechnology. 6, 2 (2008).
- Raoof, M., et al. Stability of antibody-conjugated gold nanoparticles in the endolysosomal nanoenvironment: implications for noninvasive radiofrequency-based cancer therapy. Nanomedicine. 8, 1096 (2012).
- Glazer, E. S., Massey, K. L., Zhu, C., Curley, S. A. Pancreatic carcinoma cells are susceptible to noninvasive radio frequency fields after treatment with targeted gold nanoparticles. Surgery. 148, 319 (2010).
- Glazer, E. S., Curley, S. A. Radiofrequency field-induced thermal cytotoxicity in cancer cells treated with fluorescent nanoparticles. Cancer. 116, 3285 (2010).
- Glazer, E. S., Curley, S. A. Non-invasive radiofrequency ablation of malignancies mediated by quantum dots, gold nanoparticles and carbon nanotubes. Therapeutic Delivery. 2, 1325 (2011).
- Corr, S. J., Raoof, M., Mackeyev, Y., Phounsavath, S., Cheney, M. A., Cisneros, B. T., Shur, M., Gozin, M., McNally, P. J., Wilson, L. J., Curley, S. A. Citrate-Capped Gold Nanoparticle Electrophoretic Heat Production in Response to a Time-Varying Radiofrequency Electric-Field. J. Phys. Chem. C. 116, 24380 (2012).
- Kruse, D. E., et al. A Radio-Frequency Coupling Network for Heating of Citrate-Coated Gold Nanoparticles for Cancer Therapy: Design and Analysis. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 58, 10 (2011).
- Li, D., et al. Negligible absorption of radiofrequency radiation by colloidal gold nanoparticles. J. Colloid Interf. Sci. 358, 47 (2011).
- Liu, X., Chen, H. J., Chen, X., Parini, C., Wen, D. Low frequency heating of gold nanoparticle dispersions for non-invasive thermal therapies. Nanoscale. , (2012).
- Sassaroli, E., Li, K. C. P., O’Neill, B. E. Radio frequency absorption in gold nanoparticle suspensions: a phenomenological study. J. Phys. D App. Phys. 45, 075303 (2012).
- Worle-Knirsch, J. M., Pulskamp, K., Krug, H. F. Oops they did it again! Carbon nanotubes hoax scientists in viability assays. Nano Lett. 6, 1261 (2006).
