Un Minuto, Sub-Uno-Watt fototérmica Ablación Usando Porphysomes, Intrinsic Multifuncional nanovesículas
Summary
Desarrollamos nuevos nanovesículas multifuncionales intrínsecas llamados porphysomes, que tienen la estructura dependiente de fluorescencia propiedades fototérmicos únicas de auto-extinción y, por lo que funciona agentes de terapia fototérmica como potentes. Formulamos porphysomes por extrusión a alta presión y se investigó su eficacia de la terapia fototérmica en un modelo de tumor de xenotrasplante.
Abstract
Recientemente hemos desarrollado porphysomes como nanovesículas intrínsecamente multifuncionales. Un fotosensibilizador, pirofeoforbida α, se conjugó con un fosfolípido y luego auto-ensamblado de vesículas esféricas en liposomas similares. Debido a la altísima densidad de porfirina en la bicapa lipídica-porfirina, porphysomes generan grandes coeficientes de extinción, dependiente de la estructura de la fluorescencia de auto-extinción, y una excelente eficacia fototérmica. En nuestra formulación, porphysomes se sintetizaron usando extrusión de alta presión, y muestran un tamaño medio de partícula de alrededor de 120 nm. Inyección Veinticuatro horas después de la intravenosa de porphysomes, la temperatura local del tumor aumentó de 30 ° C a 62 ° C rápidamente tras la exposición durante un minuto de 750 mW (1,18 W / cm 2), 671 nm irradiación con láser. Tras la ablación térmica completa del tumor, escaras formado y curado en 2 semanas, mientras que en los grupos de control de los tumores continuaron creciendo y todos llegaron a la linea definidapunto d dentro de 3 semanas. Estos datos muestran cómo porphysomes se pueden utilizar como terapia fototérmica potentes agentes (PTT).
Introduction
Porphysomes son novedosos nanovesículas multifuncionales que hemos desarrollado recientemente, que son capaces de imagen multimodal y la terapia 1. Se forman a partir bicapas de porfirina auto-ensambladas y contienen una gran densidad de porfirina (más de 83, 000/porphysome de partículas), que genera gran coeficiente de extinción y los resultados en la fluorescencia única de auto-extinción dependiente de la estructura. Porphysomes tienen buenas in vivo farmacocinéticos y de biodistribución propiedades: que exhiben una vida media de 12 h de sangre después de la administración sistemática, y de forma pasiva se acumulan en los tumores de xenoinjertos con 7,5% ID / g a las 24 h después de la inyección 2.
Su singular estructura y las propiedades físico-químicas hacen porphysome un buen candidato para la imagen multimodal y la terapia guiada por imágenes. En primer lugar, que contiene porfirina, porphysomes son intrínsecamente adecuados para imágenes de fluorescencia de los tumores de la acumulación del tumor 1.Además, cada uno de porfirina tiene un sitio estable para radioisótopos quelantes, por lo tanto, porphysomes pueden ser fácilmente etiquetados con radioisótopos tales como 64Cu para formación de imágenes de PET 3. Además, la energía de la luz absorbida se disipa térmicamente bajo exposición de irradiación láser cuando porphysome estructura está intacta, por lo porphysomes también exhiben formación de imagen fotoacústica único y capacidades de PTT. Se ha demostrado que 24 horas después de la inyección intravenosa de porphysomes, la irradiación con láser del tumor porphysome-acumulada indujo un aumento rápido de la temperatura y fuerte ablación del tumor fototérmica. Esto demostró que porphysomes son potenciadores fototérmicos eficientes, con un coeficiente de extinción tan alto como las nanopartículas de oro (AuNPs) 1. Por otra parte, en comparación con otros agentes fototérmicos inorgánicos, incluyendo AuNPs, porphysomes muestran una ventaja excepcional en la bioseguridad debido a su naturaleza orgánica. Porphysomes son enzimáticamente biodegradable e inducen toxicit aguda mínimay en ratones con dosis intravenosas tan altas como 1000 mg / kg 1. Además, de forma similar a los liposomas, la gran núcleo acuoso de porphysomes podría ser pasiva o activamente cargado con agentes terapéuticos o de formación de imágenes. Las propiedades ópticas y biocompatibilidad de porphysomes demuestran el potencial multimodal de nanopartículas orgánicas para imagen biofotónica y la terapia.
En este trabajo, presentamos el método de síntesis de los conjugados pirofeoforbida lípidos, la fabricación y el método de caracterización de porphysomes por extrusión a alta presión. In vivo PTT en ratones se lleva a cabo también para demostrar la eficiencia de porphysome habilitados PTT en el tumor tratamiento usando un modelo de tumor de xenoinjerto subcutáneo.
Protocol
Representative Results
Discussion
En el desarrollo de tecnologías de administración de fármacos, las nanopartículas multifuncionales son actualmente en amplias investigaciones para un seguimiento preciso del vehículo de suministro de fármaco mientras se mantiene una carga útil elevada de fármaco. Liposomas de porfirina-cargada se han desarrollado para mejorar las propiedades farmacocinéticas y la entrega más eficiente que la administración directa de porfirina, sino que existen obstáculos, incluyendo la cantidad de carga restringido de porfi…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue apoyado por la Fundación Princess Margaret Hospital Nacional de Ciencia e Ingeniería de Investigación de Canadá, el Instituto Canadiense para la Investigación de la Salud, la Fundación Canadiense de la Innovación y el Joey y Toby Tanenbaum / silla de la bola de Brasil en el cáncer de próstata Research, una subvención de la Fundación de Investigación de SUNY y soporte el arranque desde la Universidad 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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