One Minute, Sub-One-Watt Photothermal ablazione del tumore Utilizzando Porphysomes, intrinseca multifunzionale nanovesicles
Summary
Abbiamo sviluppato nuovi nanovesicles multifunzionali intrinseche chiamati porphysomes, che hanno struttura-dipendente fluorescenza auto-estinzione e le proprietà fototermiche uniche, fungendo così gli agenti di terapia fototermica come potenti. Abbiamo formulato porphysomes utilizzando estrusione ad alta pressione e studiato l'efficacia della terapia photothermal in un modello di tumore xenotrapianto.
Abstract
Abbiamo recentemente sviluppato porphysomes come nanovesicles intrinsecamente multifunzionali. Un fotosensibilizzante, pyropheophorbide α, è stato coniugato ad un fosfolipide e quindi auto-assemblato vescicole sferiche liposoma-like. A causa della densità estremamente elevata della porfirina nel doppio strato lipidico porfirina, porphysomes generato grandi coefficienti di estinzione, la struttura dipendente dalla fluorescenza di auto-spegnimento, e ottima efficacia fototermica. Nella nostra formulazione, porphysomes stati sintetizzati utilizzando estrusione ad alta pressione, e visualizzate una dimensione media delle particelle di circa 120 nm. Iniezione Ventiquattro ore dopo endovenosa di porphysomes, la temperatura locale del tumore è aumentata da 30 ° C a 62 ° C rapidamente su uno minuti di esposizione di 750 mW (1,18 W / cm 2), 671 nm laser irradiazione. Seguendo l'ablazione termica completa del tumore, escare formata e guarito entro 2 settimane, mentre nei gruppi di controllo i tumori hanno continuato a crescere e tutti raggiunto il en definitalettera d entro 3 settimane. Questi dati mostrano come porphysomes possono essere usate come terapia photothermal potente (PTT) agenzie.
Introduction
Porphysomes sono nanovesicles nuovi multifunzionali che abbiamo recentemente sviluppato, che sono in grado di imaging e terapia multimodale 1. Esse sono formate da doppi strati porfirinici auto-assemblati e contengono una altissima densità di porfirina (oltre 83, 000/porphysome particella), che genera grande coefficiente di estinzione e risultati in unica struttura-dipendente fluorescenza auto-spegnimento. Porphysomes hanno buone in vivo farmacocinetica e biodistribuzione proprietà: essi mostrano un sangue emivita di 12 ore dopo la somministrazione sistematica, e passivamente accumulano nei tumori trapiantati con 7,5% ID / g in 24 ore dopo l'iniezione 2.
La loro struttura unica e le proprietà fisico-chimiche fanno porphysome un buon candidato per l'imaging multimodale e la terapia immagine-guida. Prima di tutto, contenente porfirina, porphysomes sono intrinsecamente adatti per imaging di fluorescenza dei tumori sulla accumulo tumore 1.Inoltre, ogni porfirina ha un sito stabile per radioisotopi chelanti, dunque, porphysomes possono essere facilmente etichettati con radioisotopi come 64Cu per l'imaging PET 3. Inoltre, l'energia luminosa assorbita viene dissipata termicamente sotto irraggiamento laser di esposizione quando porphysome struttura è intatta, così porphysomes mostrano anche immagini fotoacustica unico e funzionalità PTT. E 'stato dimostrato che 24 ore dopo l'iniezione endovenosa di porphysomes, irradiazione laser del tumore porphysome accumulata ha indotto un aumento di temperatura rapido e forte fototermico ablazione del tumore. Ciò ha dimostrato che porphysomes sono stimolatori fototermiche efficienti con coefficiente di estinzione alto come le nanoparticelle d'oro (AuNPs) 1. D'altra parte, in confronto con altri agenti fototermiche inorganici, incluse AuNPs, porphysomes mostrano un vantaggio eccezionale nei biosicurezza a causa della loro natura organica. Porphysomes sono enzimaticamente biodegradabili e inducono minimo toxicit acutay in topi con dosi endovenose alto come 1,000 mg / kg 1. Inoltre, simile a liposomi, il grande nucleo acquosa di porphysomes potrebbe essere passivamente o attivamente caricato con agenti terapeutici o di imaging. Le proprietà ottiche e biocompatibilità di porphysomes dimostrano il potenziale multimodale di nanoparticelle organiche per l'imaging e la terapia BioPhotonic.
In questo lavoro, si introduce il metodo di sintesi di coniugati pyropheophorbide-lipidico, la fabbricazione e il metodo di caratterizzazione di porphysomes utilizzando estrusione ad alta pressione. PTT in vivo su topi è condotta anche per dimostrare l'efficienza di porphysome abilitati PTT nel tumore trattamento con un modello di tumore xenotrapianto sottocutanea.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nello sviluppo di tecnologie di drug delivery, nanoparticelle multifunzionali sono attualmente in fase di ampie ricerche per il monitoraggio accurato del veicolo di consegna della droga, pur mantenendo un elevato carico utile di droga. Porfirinici liposomi caricati sono stati sviluppati per migliori proprietà farmacocinetiche e consegna più efficiente rispetto alla somministrazione diretta di porfirina, ma esistono ostacoli, compresa la quantità di carico limitato di porfirina e rapida ridistribuzione di porfirina da…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto dalla Fondazione Ospedale Principessa Margaret, la National Science and Engineering Research Council of Canada, Canadian Institute for Health Research, la Fondazione canadese per l'innovazione e il Joey e Toby Tanenbaum / brasiliano Ball Chair in Prostate Cancer Research, concedere dalla Research Foundation SUNY e supporto all'avvio da University at Buffalo.
Materials
| Name of Equipment | Company | Catalog Number | Comments (optional) |
| Rotary evaporator | Thermo-Savant | SPD131DDA | |
| Votex | Scientific Industries | SI-0236 | Model number: G560 |
| High pressure extruder | LIPEX, Northern Lipids Inc. | T.001 | 10 ml Thermobarrel Extruder |
| Heated bath circulators (Thermostatted circulator) | Thermo SCIENTIFIC | SC100-S5P | |
| Polycarbonate filters | Avanti Polar Lipids | 610005 | Pore size 100 nm, and membrane diameter 19 mm |
| Zetasizer | Malvern Instruments | ZS90 | |
| UV/Visible Spectrophototmeter | Varian Australia | Cary 50 Bio UV/ Visible Spectrophotometer | |
| Spectrofluorometer | HORIBA Scientific | FluoroMax-4 | |
| Transmission Electron Microscopy (TEM) | Hitachi | H-7000 | |
| Cell culture incubator | SANYO | MCO-18AIC | |
| Powermeter | Thorlabs | PM100D | with sensor S142C |
| 671nm Laser | LaserGlow Technologies | LRS-0671_PFN-02000-05 | S/N:10097270 |
| Infrared Thermometer | Mikroshot, LUMASENSE Technologies | 9102409 | |
| Laser protective eye goggles | LaserGlow Technologies | AGF6602XX | Optical Density: 1.5+ at 630-700 nm |
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