Síntese de mudança de fase Nanoemulsões com distribuição de tamanho estreita para vaporização Droplet Acústico e Bubble avançada ablação por ultrassom mediada
Summary
Phase-Shift nanoemulsões (PSNE) pode ser vaporizado utilizando ultra-sons de alta intensidade focado para melhorar o aquecimento localizado e melhorar a ablação térmica de tumores. Neste relatório, a preparação de PSNE estável, com uma estreita distribuição de tamanho é descrito. Além disso, o impacto de PSNE vaporizada no ultra-som mediada por ablação é demonstrada no tecido mimetizam fantasmas.
Abstract
Ultra-som de alta intensidade focado (HIFU) é utilizada clinicamente para remoção térmica de tumores. Para aumentar o aquecimento localizado e melhorar a ablação térmica de tumores, as gotas revestidas com lípido perfluorocarbonos têm sido desenvolvidos, que pode ser vaporizada por HIFU. A vasculatura em muitos tumores é anormalmente leaky devido ao seu rápido crescimento, e as nanopartículas são capazes de penetrar as fenestrações e passivamente acumulam no interior dos tumores. Assim, controlando o tamanho das gotículas pode resultar em melhor acumulação no interior dos tumores. Neste relatório, a preparação de gotas estáveis em uma nanoemulsão de deslocamento de fase (PSNE), com uma estreita distribuição de tamanho é descrito. PSNE foram sintetizados por sonicação de uma solução de lípido na presença de perfluorocarbono líquido. Uma distribuição estreita de tamanhos foi obtida por extrusão das vezes PSNE múltiplas utilizando filtros com tamanhos de poros de 100 ou 200 nm. A distribuição de tamanho foi medido ao longo de um período de 7 dias usando dispersão dinâmica de luz. Polyachidrogéis rylamide contendo PSNE estavam preparados para experimentos de vitro. Gotículas PSNE nos hidrogéis foram vaporizados com ultra-sons e as bolhas resultantes melhoradas aquecimento localizado. Vaporizado PSNE permite um aquecimento mais rápido e também reduz a intensidade ultra-som necessária para a ablação térmica. Assim, espera-se que PSNE melhorar a ablação térmica em tumores, melhorando potencialmente a resultados terapêuticos do HIFU mediadas tratamentos de ablação térmica.
Protocol
Discussion
Ultra-som de alta intensidade focado (HIFU) é utilizada clinicamente para remoção térmica de tumores. 1 Para melhorar o aquecimento localizado e melhorar a ablação térmica de tumores, as gotas revestidas com lípido perfluorocarbonos têm sido desenvolvidos, que pode ser vaporizada por HIFU. A vasculatura em muitos tumores é anormalmente leaky devido ao seu crescimento rápido. 2 Assim, as nanopartículas são capazes de penetrar as fenestrações e passivamente acumular dentro de tumores, …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi financiado por uma Saúde Aplicada BU / Cimit Fellowship Engenharia predoctoral, a Fundação Nacional de Ciência ampliando a participação pesquisa de iniciação Grant em Engenharia (BRIGE), e os Institutos Nacionais de Saúde (R21EB0094930).
Materials
| Common Name | Manufacturer | Cat. Number | Full Name / Description |
| DPPC | Avanti Lipids, Alabaster, AL, USA | 850355P | 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine |
| DSPE-PEG2000 | Avanti Lipids, Alabaster, AL, USA | 880120P | 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-[methoxy(polyethylene glycol)-2000] (ammonium salt) |
| DDFP | Fluoromed, Round Rock, TX, USA | CAS: 138495-42-8 | Dodecafluoropentane (C5F12) |
| PBS | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | P2194 | Phosphate-buffered saline |
| Chloroform | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | 372978 | Chloroform |
| Acrylamide | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | A9926 | 40% 19:1 acrylamide/bis-acrylamide |
| Tris buffer | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | T2694 | 1M, pH 8, trizma hydrochloride and trizma base |
| BSA | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | A3059 | Bovine serum albumin |
| APS | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | A3678 | Ammonium persulfate solution |
| TEMED | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | 87689 | N,N,N’,N’-Tetramethylethylenediamine |
| Equipment | |||
| Sonicator (3 mm tip) | Sonics & Materials, Inc., Newtown, CT, USA | Vibra-Cell | |
| Water bath | Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA | Neslab EX-7 | |
| Extruder | Northern Lipids, Burnaby, BC, Canada | LIPEX | |
| Extruder Filters | Whatman, Piscataway, NJ, USA | Nuclepore #110605 and #110606 | |
| Extruder Drain Disc | Sterlitech Corporation, Kent, WA, USA | #PETEDD25100 | |
| Plastic chamber | U.S. Plastic Corporation, Lima, OH, USA | #55288, 1 3/16″x1 3/16″x2 7/16″ |
References
- Hynynen, K., Darkazanli, A., Unger, E., Schenck, J. F. MRI-guided noninvasive ultrasound surgery. Med. Phys. 20, 107-115 (1993).
- Baban, D. F., Seymour, L. W. Control of tumour vascular permeability. Adv. Drug Deliv. Rev. 34, 109-119 (1998).
- Maeda, H., Wu, J., Sawa, T., Matsumura, Y., Hori, K. Tumor vascular permeability and the EPR effect in macromolecular therapeutics: a review. J. Control. Release. 65, 271-284 (2000).
- Schadlich, A. Tumor accumulation of NIR fluorescent PEG-PLA nanoparticles: impact of particle size and human xenograft tumor model. ACS Nano. 5, 8710-8720 (2011).
- Williams, R. Convertible perfluorocarbon droplets for cancer detection and therapy. 2010 IEEE Ultrasonics Symposium. , (2010).
- Martz, T. D., Sheeran, P. S., Bardin, D., Lee, A. P., Dayton, P. A. Precision manufacture of phase-change perfluorocarbon droplets using microfluidics. Ultrasound Med. Biol. 37, 1952-1957 (2011).
- Giesecke, T., Hynynen, K. Ultrasound-mediated cavitation thresholds of liquid perfluorocarbon droplets in vitro. Ultrasound Med. Biol. 29, 1359-1365 (2003).
- Sheeran, P. S., Luois, S., Dayton, P. A., Matsunaga, T. O. Formulation and Acoustic Studies of a New Phase-Shift Agent for Diagnostic and Therapeutic Ultrasound. Langmuir. 27, 10412-10420 (2011).
- Sheeran, P. S. Decafluorobutane as a phase-change contrast agent for low-energy extravascular ultrasonic imaging. Ultrasound Med. Biol. 37, 1518-1530 (2011).
- Zhang, P. . The Application of Phase-Shift Nanoemulsion in High Intensity Focused Ultrasound: An In Vitro Study [Doctoral Dissertation]. , (2011).
- Allen, T. M., Hansen, C., Martin, F., Redemann, C., Yau-Young, A. Liposomes containing synthetic lipid derivatives of poly(ethylene glycol) show prolonged circulation half-lives in vivo. Biochim. Biophys. Acta. 1066, 29-36 (1991).
- Klibanov, A. L., Maruyama, K., Beckerleg, A. M., Torchilin, V. P., Huang, L. Activity of amphipathic poly(ethylene glycol) 5000 to prolong the circulation time of liposomes depends on the liposome size and is unfavorable for immunoliposome binding to target. Biochim. Biophys. Acta. 1062, 142-148 (1991).
- Klibanov, A. L., Maryama, K., Torchilin, V. P., Huang, L. Amphipathic polyethyleneglycols effectively prolong the circulation time of liposomes. FEBS Lett. 268, 235-237 (1990).
- Gabizon, A. Prolonged circulation time and enhanced accumulation in malignant exudates of Doxorubicin encapsulated in polyethylene-glycol coated liposomes. Cancer Res. 54, 987-992 (1994).
- Awasthi, V. D., Garcia, D., Goins, B. A., Philips, W. T. Circulation and biodistribution profiles of long-circulating PEG-liposomes of various sizes in rabbits. Int. J. Pharm. 253, 121-132 (2003).
- Zhang, P., Porter, T. An in vitro study of a phase-shift nanoemulsion: a potential nucleation agent for bubble-enhanced HIFU tumor ablation. Ultrasound Med. Biol. 36, 1856-1866 (2010).
- Lafon, C. Gel phantom for use in high-intensity focused ultrasound dosimetry. Ultrasound Med. Biol. 31, 1383-1389 (2005).
