Une minute, Photothermal Tumor Ablation-un-Watt Sous Utilisation porphysomes, intrinsèque multifonctions nanovésicules
Summary
Nous avons développé de nouveaux nanovésicules multifonctionnels appelés porphysomes intrinsèques, qui ont une structure dépendante fluorescence à auto-extinction et de propriétés uniques photothermiques, fonctionnant ainsi comme de puissants agents de thérapie photothermique. Nous avons formulé porphysomes utilisant extrusion à haute pression et étudié leur efficacité de la thérapie photothermique dans un modèle de xénogreffe de tumeur.
Abstract
Nous avons récemment développé porphysomes comme nanovésicules intrinsèquement multifonctionnels. Un photosensibilisateur, pyropheophorbide α, a été conjugué à un phospholipide et l'auto-assemblage de vésicules sphériques liposomes comme. En raison de la très forte densité de porphyrine dans la bicouche lipidique de porphyrine, porphysomes générées grands coefficients d'extinction, de la structure dépendante de la fluorescence à auto-extinction, et une excellente efficacité photothermique. Dans notre formulation, porphysomes ont été synthétisés en utilisant l'extrusion à haute pression, et présentaient une taille moyenne de particules d'environ 120 nm. Injection de vingt-quatre heures après la intraveineuse de porphysomes, la température locale de la tumeur a augmenté de 30 ° C à 62 ° C rapidement lors d'une exposition d'une minute de 750 mW (1,18 W / cm 2), 671 nm irradiation laser. Suite à l'ablation thermique complète de la tumeur, escarres formé et guéri en 2 semaines, alors que dans les groupes de contrôle les tumeurs ont continué à croître et à tous atteint le défini enpoint de d dans les 3 semaines. Ces données montrent comment porphysomes peuvent être utilisés comme thérapie photothermique puissant (PTT) des agents.
Introduction
Porphysomes sont de nouveaux nanovésicules multifonctions que nous avons récemment développées qui sont capables de l'imagerie et la thérapie 1 multimodal. Ils sont formés à partir des bicouches de porphyrine auto-assemblées et contiennent une densité extrêmement élevée de la porphyrine (plus de 83, 000/porphysome particules), qui génère des résultats et le coefficient de fluorescence à auto-extinction de la structure dépendante unique de grande extinction. Porphysomes ont de bonnes vivo pharmacocinétiques et de biodistribution propriétés dans: ils présentent une demi-vie dans le sang de 12 h après l'administration systématique et passivement s'accumulent dans les tumeurs de xénogreffe de 7,5% ID / g à 24 h post-injection 2.
Leur structure unique et propriétés physico-chimiques font porphysome un bon candidat pour l'imagerie multimodale et la thérapie guidée par l'image. Tout d'abord, contenant la porphyrine, porphysomes sont intrinsèquement apte à l'imagerie de fluorescence des tumeurs lors de l'accumulation d'une tumeur.En outre, chaque porphyrine comporte un site de radio-isotopes stables de chelation, par conséquent, peuvent être facilement porphysomes marquées avec des radio-isotopes tels que le 64Cu pour l'imagerie PET 3. En outre, l'énergie de la lumière absorbée est dissipée thermiquement sous laser exposition d'irradiation lors porphysome structure est intacte, de sorte porphysomes présentent également l'imagerie photo-acoustique unique et capacités PTT. Il a été montré que 24 h après l'injection intraveineuse de porphysomes, l'irradiation laser de la tumeur au-porphysome accumulé induit une augmentation rapide de la température et de l'ablation de la tumeur photothermique forte. Cela démontre que porphysomes sont efficaces exhausteurs de photothermique avec coefficient d'extinction aussi élevé que les nanoparticules d'or (AuNPs) 1. D'autre part, en comparaison avec d'autres agents photothermiques inorganiques, y compris AuNPs, porphysomes montrent un avantage exceptionnel en matière de biosécurité en raison de leur nature organique. Porphysomes sont enzymatique biodégradable et induisent toxicit aigu minimaly chez la souris avec des doses intraveineuses allant jusqu'à 1000 mg / kg 1. En outre, même à des liposomes, la grande base aqueuse de porphysomes pourrait être passivement ou activement chargé avec des agents thérapeutiques ou d'imagerie. Les propriétés optiques et de la biocompatibilité des porphysomes démontrent le potentiel multimodal de nanoparticules organiques pour l'imagerie et la thérapie biophotonique.
Dans cet article, nous présentons la méthode de synthèse de conjugués pyropheophorbide-lipidique, la fabrication et la méthode de caractérisation de porphysomes utilisant extrusion à haute pression. In vivo PTT sur des souris est effectuée ainsi à démontrer l'efficacité de porphysome activé PTT dans la tumeur traitement à l'aide d'un modèle de tumeur de xénogreffe sous-cutanée.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dans le développement des technologies de délivrance de médicaments, des nanoparticules multifonctionnelles sont actuellement en cours de larges investigations pour un suivi précis du véhicule de délivrance de médicament, tout en maintenant une charge de médicament élevée. liposomes de porphyrines chargé ont été développés pour de meilleures propriétés pharmacocinétiques et une prestation plus efficace que l'administration directe de la porphyrine, mais des obstacles existent, y compris le montant …
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par la Princess Margaret Hospital Foundation, la National Science et génie du Canada, l'Institut canadien de recherche en santé, la Fondation canadienne pour l'innovation, et le Joey et Toby Tanenbaum / Ball Chair brésilien en recherche sur le cancer de la prostate, un subvention de la Fondation SUNY recherche et assistance au démarrage de l'Université de 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 |
Referenzen
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