Одна минута, Суб-Один-ваттный Фототермическая опухоли абляция Использование Porphysomes, Внутренняя Многофункциональный Nanovesicles
Summary
Мы разработали новые внутренние многофункциональные nanovesicles называемые porphysomes, которые имеют структуру в зависимости от флуоресценции самогасящихся и уникальные свойства фототермической, таким образом, функционирует как мощные агенты фототермическая терапии. Мы сформулировали porphysomes методом экструзии высокого давления и исследовали их фототермическая терапии эффективность в модели опухоли ксенотрансплантата.
Abstract
Мы недавно разработали porphysomes как внутренне многофункциональных nanovesicles. Фотосенсибилизатор, пирофеофорбида α, конъюгируют с фосфолипидом и затем самособранные в липосомы как сферических пузырьков. В связи с чрезвычайно высокой плотностью порфирина порфирина-липидный бислой, porphysomes генерируется большие коэффициенты экстинкции, структура зависит от флуоресценции самогасящихся и отличную фототермического эффективность. В нашем препарате, porphysomes были синтезированы с использованием экструзии под высоким давлением, и отображается средний размер частиц около 120 нм. Двадцать четыре часа в пост-внутривенная инъекция porphysomes, локальная температура опухоли увеличился с 30 ° С до 62 ° С быстро на одной минутной экспозиции 750 мВт (1,18 Вт / см 2), 671 нм лазерного облучения. После полной тепловой абляции опухоли, eschars формируется и исцелил в течение 2 недель, в то время как в контрольных группах опухоли продолжали расти, и все достигли определен анг точки в течение 3 недель. Эти данные показывают, как porphysomes может быть использован в качестве мощного фототермической терапии (PTT) агентов.
Introduction
Porphysomes являются новыми многофункциональными nanovesicles, что мы недавно разработанные, которые способны мультимодальных изображений и терапии 1. Они образуются из самоорганизующихся порфирина бислоями и содержат чрезвычайно высокую плотность порфирина (более 83, 000/porphysome частицу), который генерирует большой коэффициент поглощения и приводит к уникальной структуры в зависимости от флуоресценции самотушения. Porphysomes имеют хорошие фармакокинетические в естественных условиях биологического распределения и свойства: они обладают крови период полураспада 12 ч следующее систематического введения и пассивно накапливать в ксенотрансплантатов опухолей с 7,5% ID / г через 24 часа после инъекции 2.
Их уникальная структура и физико-химические свойства делают porphysome хорошим кандидатом для мультимодальных изображений и изображений наведением терапии. Прежде всего, содержащий порфирин, porphysomes по своей природе подходит для флуоресценции визуализации опухолей при накоплении опухоли 1.Кроме того, каждый порфирин имеет стабильную сайт для хелатирующих радиоизотопов, таким образом, porphysomes может быть легко меченного радиоактивными изотопами, как 64Cu для ПЭТ 3. Кроме того, поглощенная световая энергия рассеивается термически под воздействием лазерного облучения, когда porphysome структура не повреждена, поэтому porphysomes также демонстрируют уникальный ФА изображений и возможности PTT. Было показано, что 24 ч после внутривенного введения porphysomes, лазерное облучение porphysome-накопленной опухоли вызывало быстрое повышение температуры и сильное фототермического опухоли абляции. Это показывает, что porphysomes являются эффективными усилители фототермические с коэффициентом экстинкции выше, чем наночастиц золота (AuNPs) 1. С другой стороны, в сравнении с другими неорганическими фототермических агентов, в том числе AuNPs, porphysomes показывают замечательную преимущество в биологической из-за их органической природы. Porphysomes ферментативно биологическому разложению и вызывают минимальное острый toxicitу мышей с внутривенных дозах выше, чем 1000 мг / кг 1. Кроме того, аналогично липосом, большой водный ядро porphysomes может быть пассивно или активно загружен в терапевтических или визуализирующих агентов. Оптические свойства и биосовместимость porphysomes продемонстрировать мультимодальный потенциал органических наночастиц для Биофотонный изображений и терапии.
В данной работе мы вводим способа синтеза пирофеофорбида-липидный конъюгатов, производство и метод характеризации porphysomes использованием экструзии высокого давления. В естественных условиях PTT на мышах проводится также продемонстрировать эффективность porphysome с поддержкой PTT в опухоли лечение с использованием подкожного ксенотрансплантата модель опухоли.
Protocol
Representative Results
Discussion
В развитии технологий доставки лекарств, многофункциональные наночастицы находятся в стадии широких исследований для точного отслеживания доставки лекарственного средства при сохранении высокого полезную нагрузку наркотиков. Порфирин-нагруженных липосом были разработаны для улу?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана больницы Фонд принцессы Маргарет, Национального научно-технической исследовательского совета Канады, Канадского института исследований в области здравоохранения, канадского фонда инноваций, и Джоуи и Тоби Таненбаума / бразильский мяч стул в простаты раковых исследований, грант от Фонда исследований SUNY и поддержки запуска из Университета в Буффало.
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 |
References
- Lovell, J. F., et al. Porphysome nanovesicles generated by porphyrin bilayers for use as multimodal biophotonic contrast agents. Nat. Mater. 10, 324-332 (2011).
- Lovell, J. F., et al. Enzymatic regioselection for the synthesis and biodegradation of porphysome nanovesicles. Angew Chem Int Ed Engl. 51, 2429-2433 (2012).
- Liu, T. W., MacDonald, T. D., Shi, J., Wilson, B. C., Zheng, G. Intrinsically Copper-64-Labeled Organic Nanoparticles as Radiotracers. Angewandte Chemie. , (2012).
- Zheng, G., et al. Low-density lipoprotein reconstituted by pyropheophorbide cholesteryl oleate as target-specific photosensitizer. Bioconjug Chem. 13, 392-396 (2002).
- Chen, B., Pogue, B. W., Hasan, T. Liposomal delivery of photosensitising agents. Expert Opin Drug Deliv. 2, 477-487 (2005).
- Jin, C. S., Zheng, G. Liposomal nanostructures for photosensitizer delivery. Lasers Surg Med. 43, 734-748 (2011).
- Olson, F., Hunt, C. A., Szoka, F. C., Vail, W. J., Papahadjopoulos, D. Preparation of liposomes of defined size distribution by extrusion through polycarbonate membranes. Biochim Biophys Acta. 557, 9-23 (1979).
- Berger, N., Sachse, A., Bender, J., Schubert, R., Brandl, M. Filter extrusion of liposomes using different devices: comparison of liposome size, encapsulation efficiency, and process characteristics. Int J Pharm. 223, 55-68 (2001).
- Jesorka, A., Orwar, O. Liposomes: technologies and analytical applications. Annu Rev Anal Chem (Palo Alto Calif). 1, 801-832 (2008).
- Lapinski, M. M., Castro-Forero, A., Greiner, A. J., Ofoli, R. Y., Blanchard, G. J. Comparison of liposomes formed by sonication and extrusion: rotational and translational diffusion of an embedded chromophore. Langmuir. 23, 11677-11683 (2007).
- Liu, D., Huang, L. Size Homogeneity of a Liposome Preparation is Crucial for Liposome Biodistribution In Vivo. Journal of Liposome Research. 2, 57-66 (1992).
- Zhang, Y., Lovell, J. F. Porphyrins as Theranostic Agents from Prehistoric to Modern Times. Theranostics. 2, 905-915 (2012).
