דקה אחת, אבלציה גידול תת-One-Watt photothermal שימוש Porphysomes, הפנימי משולבת nanovesicles
Summary
פיתחנו nanovesicles הרומן פנימי רב תכליתי בשם porphysomes, אשר יש מבנה תלוי הקרינה מרווה עצמית ומאפייני photothermal ייחודיים, ובכך פועל סוכני טיפול photothermal חזקים באותה מידה. אנחנו ניסחנו porphysomes באמצעות חול בלחץ גבוה וחקרנו את יעילות טיפול photothermal במודל גידול xenograft.
Abstract
לאחרונה פיתחו porphysomes כnanovesicles מהותי רב תכליתי. פוטוסנסיטייזר, pyropheophorbide α, הייתה מצומדת לפוספוליפידים ולאחר מכן עצמי התאספו לשלפוחית כדורית כמו יפוזום. בשל הצפיפות גבוהה מאוד של פורפירין בbilayer פורפירין שומנים בדם, porphysomes נוצר מקדמים גדולים הכחדה, מרווה עצמית הקרינה מבנה תלוי, ויעילות photothermal מצוינת. בניסוח שלנו, porphysomes היו מסונתז באמצעות חול בלחץ גבוה, ומוצג גודל חלקיקים ממוצע סביב 120 ננומטר. הזרקת עשרים וארבע שעות שלאחר עירוי של porphysomes, הטמפרטורה המקומית של הגידול גדלה מ 30 מעלות צלזיוס ל62 מעלות צלזיוס במהירות עם חשיפת דקה אחת של 750 mW (1.18 W / 2 סנטימטר), 671 הקרנת לייזר ננומטר. בעקבות אבלציה תרמית המלאה של הגידול, eschars נוצר ורפא בתוך 2 שבועות, בעוד שבקבוצת ביקורת הגידולים המשיכו לגדול והגיע לכל מוגדר enנקודת ד תוך 3 שבועות. נתונים אלו מראים כיצד ניתן להשתמש porphysomes כטיפול photothermal חזק סוכנים (PTT).
Introduction
Porphysomes הוא nanovesicles רב תכליתי החדשני שפיתחנו לאחרונה אשר מסוגל הדמיה וטיפול 1 מולטי. הם נוצרים מbilayers פורפירין העצמית התאסף ומכילים צפיפות גבוהה מאוד של פורפירין (מעל 83, 000/porphysome חלקיקים), שיוצרת מקדם הכחדה גדולה ותוצאות במרווה עצמית ייחודית מבנה תלוי הקרינה. יש לי Porphysomes מאפייני vivo הפרמקוקינטי וbiodistribution טובים ב: הם מפגינים מחצית חיים של שעות 12 דם לאחר נטילה שיטתית, ופסיביים להצטבר בגידולי xenograft עם 7.5% מזהה / g ב24 שעות שלאחר הזרקה 2.
המבנה הייחודי שלהם ואת מאפייני physiochemical להפוך porphysome מועמד טוב עבור הדמיה multimodal וטיפול מונחה תמונה. קודם כל, המכיל פורפירין, porphysomes הוא מיסודם מתאים לדימות פלואורסצנטי של גידולים על הצטברות גידול 1.בנוסף, לכל פורפירין אתר יציב לרדיואיזוטופים chelating, אם כן, יכול להיות מתויג porphysomes בקלות עם רדיואיזוטופים כגון 64Cu עבור PET הדמיה 3. יתר על כן, אנרגיית האור נספגה מתפזרת תרמית תחת חשיפת הקרנת לייזר כאשר porphysome מבנה הוא שלמות, ולכן porphysomes גם תערוכת ההדמיה photoacoustic ייחודית ויכולות PTT. הוכח ש24 שעות לאחר הזרקה תוך ורידית של porphysomes, הקרנת לייזר של הגידולים שנצבר porphysome מושרה עליית טמפרטורה מהירה ואבלציה גידול photothermal החזקה. זה הוכיח כי porphysomes הוא משפרי photothermal יעילים עם מקדם הכחדה גבוה כמו חלקיקי זהב (AuNPs) 1. מצד השני, בהשוואה לסוכנים אחרים אורגניים photothermal, כוללים AuNPs, porphysomes מראה יתרון בולט בבטיחות ביולוגית בשל האופי האורגני שלהם. Porphysomes הם אנזימים מתכלים ולגרום toxicit החריף מינימאליy בעכברים עם מינונים תוך ורידי גבוהים כמו 1,000 מ"ג / קילוגרם 1. יתר על כן, בדומה ליפוזומים, הליבה המימית הגדולה של porphysomes יכולה להיות פסיבי או נטענת באופן פעיל עם סוכנים טיפוליים או הדמיה. תכונות וההתאמה הביולוגית של porphysomes אופטיים להדגים את פוטנציאל multimodal של חלקיקים אורגניים להדמיה וטיפול biophotonic.
במאמר זה, אנחנו מציגים את שיטת הסינתזה של conjugates pyropheophorbide שומנים בדם, הייצור ושיטת האפיון של porphysomes באמצעות חול בלחץ גבוה. בvivo PTT על עכברים מתנהל כמו גם כדי להדגים את היעילות של PTT מופעל porphysome בגידול טיפול באמצעות מודל גידול xenograft תת עורית.
Protocol
Representative Results
Discussion
בפיתוח של טכנולוגיות משלוח סמים, חלקיקים רב תכליתיים נמצאים כעת תחת חקירה רחבה למעקב מדויק של רכב משלוח סמים תוך שמירה על מטען סמים גבוה. ליפוזומים טעונים פורפירין פותחו עבור נכסים הפרמקוקינטי טובים יותר ואספקה יעילה יותר מניהול ישיר של פורפירין, אבל מכשולים קיי?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי קרן הנסיכה מרגרט החולים הלאומי למדע והנדסת מועצת מחקר של קנדה, המכון הקנדי לחקר בריאות, הקרן הקנדית של חדשנות, וג'ואי וטובי טננבאום / ברזילאי כדור יו"ר בחקר סרטן ערמונית, להעניק מקרן מחקר SUNY ותמיכת הפעלה מאוניברסיטת באפלו.
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
- 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).
