६८Ga कोर का संश्लेषण-मैगनीज आयरन ऑक्साइड नैनोकणों दोहरी पोजीट्रान उत्सर्जन टोमोग्राफी के लिए/(टी1) चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग
Summary
यहाँ, हम तेजी से माइक्रोवेव चालित संश्लेषण के माध्यम से६८Ga कोर-मैगनीज आयरन ऑक्साइड नैनोकणों प्राप्त करने के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं । पद्धति प्रदान करता है पीईटी/(टी1) एमआरआई नैनोकणों radiolabeling क्षमता से अधिक ९०% और ९९% की radiochemical शुद्धता के साथ एक 20-ंयूनतम संश्लेषण में ।
Abstract
यहां, हम एक माइक्रोवेव संश्लेषण का वर्णन आयरन ऑक्साइड नैनोकणों कोर- ६८Ga. माइक्रोवेव प्रौद्योगिकी के साथ मैगनीज प्राप्त करने के लिए तेजी से और reproducible सिंथेटिक प्रक्रियाओं में सक्षम बनाता है । इस मामले में, FeCl3 और साइट्रेट trisodium नमक, लौह ऑक्साइड नैनोकणों साइट्रिक एसिड के साथ लेपित से शुरू माइक्रोवेव में 10 मिनट में प्राप्त कर रहे हैं । ये नैनोकणों ४.२ ± १.१ एनएम का एक छोटा सा कोर आकार और ७.५ ± २.१ एनएम के एक hydrodynamic आकार मौजूद है । इसके अलावा, वे एक उच्च अनुदैर्ध्य relaxivity (आर1) मूल्य के ११.९ mm-1· s-1 और एक मामूली आड़ा relaxivity मूल्य (आर2) के २२.९ mm-1· s-1है, जो एक कम r2 में परिणाम /आर1 १.९ के अनुपात । इन मूल्यों के बजाय नकारात्मक विपरीत, सामांयतः आयरन ऑक्साइड नैनोकणों के साथ प्रयोग किया जाता चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) में सकारात्मक विपरीत पीढ़ी को सक्षम करें । इसके अलावा, अगर एक ६८जीई/६८ga जनरेटर से एक ६८जीएसीएल3 रेफरेंस शुरू सामग्री में जोड़ा जाता है, एक नैनो-रेडियो ट्रेसर ६८Ga के साथ मैगनीज प्राप्त की है । उत्पाद एक उच्च radiolabeling उपज (> ९०%), चाहे प्रारंभिक गतिविधि का इस्तेमाल किया के साथ प्राप्त की है । इसके अलावा, एक एकल शुद्धि चरण प्रदान करता है नैनो-radiomaterial vivo मेंइस्तेमाल किया जा करने के लिए तैयार है ।
Introduction
चिकित्सा प्रयोजनों के लिए इमेजिंग तकनीक का संयोजन multimodal जांच1,2,3संश्लेषित करने के लिए विभिंन तरीकों के लिए खोज शुरू हो गया है । पोजीट्रान उत्सर्जन टोमोग्राफी (पीईटी) स्कैनर और एमआरआई के स्थानिक संकल्प की संवेदनशीलता के कारण, पालतू/एमआरआई संयोजन सबसे आकर्षक संभावनाओं में से एक होने लगते हैं, एक ही समय में संरचनात्मक और कार्यात्मक जानकारी प्रदान4। एमआरआई में, टी2-भारित दृश्यों का इस्तेमाल किया जा सकता है, जिसमें वे संचित ऊतकों काला । टी1-भारित दृश्यों का भी इस्तेमाल किया जा सकता है, विशिष्ट संचय स्थान5के ब्राइटनिंग का उत्पादन । उनमें से, सकारात्मक इसके विपरीत अक्सर सबसे पर्याप्त विकल्प है, के रूप में नकारात्मक इसके विपरीत यह बहुत अंतर्जात hypointense क्षेत्रों से संकेत है, उन अक्सर ऐसे6फेफड़ों के रूप में अंगों द्वारा प्रस्तुत सहित अंतर कठिन बनाता है । परंपरागत रूप से, Gd आधारित आणविक जांच सकारात्मक विपरीत प्राप्त करने के लिए नियोजित किया गया है । हालांकि, Gd आधारित विपरीत एजेंटों एक प्रमुख दोष मौजूद, अर्थात् उनके विषाक्तता, जो गुर्दे की समस्याओं के साथ रोगियों में महत्वपूर्ण है7,8,9. यह टी1 इसके विपरीत एजेंटों के रूप में उनके उपयोग के लिए संगत सामग्री के संश्लेषण में अनुसंधान के लिए प्रेरित किया है । एक दिलचस्प तरीका आयरन ऑक्साइड नैनोकणों (IONPs), एक अत्यंत छोटे कोर आकार, कि सकारात्मक10विपरीत प्रदान के साथ का उपयोग है । इस अत्यंत छोटे कोर (~ 2 एनएम) के कारण, Fe3 + आयनों की सबसे सतह पर हैं, के साथ 5 भ्रष्ट इलेक्ट्रॉनों प्रत्येक । इस अनुदैर्ध्य छूट समय बढ़ जाती है (r1) मूल्यों और पैदावार बहुत कम आड़ा/अनुदैर्ध्य (आर2/1) पारंपरिक IONPs की तुलना में अनुपात, वांछित सकारात्मक उत्पादन 11कंट्रास्ट ।
पालतू जानवर के लिए एक पोजीट्रान उत्सर्जक के साथ IONPs गठबंधन करने के लिए, वहां दो प्रमुख मुद्दों को ध्यान में रखना: रेडियो आइसोटोप चुनाव और nanoparticle radiolabeling हैं । पहले अंक के बारे में, ६८Ga एक आकर्षक विकल्प है । यह एक अपेक्षाकृत कम आधा जीवन है (६७.८ मिनट) । इसका आधा जीवन पेप्टाइड लेबलिंग के लिए उपयुक्त है क्योंकि यह आम पेप्टाइड वितरण समय से मेल खाता है । इसके अलावा, ६८Ga एक जनरेटर में उत्पादित, बेंच मॉड्यूल में संश्लेषण को सक्षम करने और12,13,14के पास एक साइक्लोट्रॉन के लिए आवश्यकता से परहेज । nanoparticle को radiolabel करने के लिए, सरफेस-लेबलिंग रेडियो आइसोटोप शामिल करना प्रचलित रणनीति है । यह एक ligand है कि chelates ६८Ga या nanoparticle की सतह की ओर radiometal के अपनत्व का लाभ लेने का उपयोग किया जा सकता है । IONPs के विषय में साहित्य में सबसे अधिक उदाहरण एक chelator का प्रयोग करते हैं. heterocyclic लाइगैंडों के उपयोग के उदाहरण हैं जैसे 1, 4, 7, 10-tetraazacyclododecane-1, 4, 7, 10-tetraacetic एसिड (DOTA)15, 1, 4, 7-triazacyclononane-1, 4, 7-triacetic एसिड (नोटा)16,17, और 1, 4, 7- triazacyclononane, १-glutaric एसिड-४, ७-एसिटिक अम्ल (NODAGA)१८, तथा २, ३-dicarboxypropane-१, १-diphosphonic अम्ल (DPD), एक tetradentate ligand १९का उपयोग. माड़ू एट अल. 20 २०१४ में एक chelator मुक्त रणनीति विकसित एक chelator मुक्त विधि का उपयोग कर एक और समूह के पीछे21द्वारा इस्तेमाल IONPs लेबल ।
हालांकि, इस दृष्टिकोण के प्रमुख कमियां vivo transmetalation में , कम radiolabeling पैदावार, और कम रहने वाले आइसोटोप22,23,24के लिए अनुपयुक्त लंबा प्रोटोकॉल के एक उच्च जोखिम शामिल हैं । इस कारण से, वोंग एट अल । 25 कोर-मैगनीज नैनोकणों का पहला उदाहरण विकसित, माइक्रोवेव प्रौद्योगिकी का उपयोग कर एक 5-ंयूनतम संश्लेषण में IONPs के कोर में ६४घन को शामिल करने के प्रबंध ।
यहां, हम nanoparticle के कोर में रेडियोन्यूक्लाइड शामिल करने के लिए एक तेजी से और कुशल प्रक्रिया का वर्णन, eluding पारंपरिक तरीकों से प्रस्तुत की कमियां के कई । इस प्रयोजन के लिए, हम एक माइक्रोवेव चालित संश्लेषण (मेगावाट बिजली) के उपयोग का प्रस्ताव है, जो प्रतिक्रिया समय काफी कम कर देता है, पैदावार बढ़ जाती है, और IONP संश्लेषण में reproducibility, गंभीर रूप से महत्वपूर्ण मापदंडों को बढ़ाता है । मेगावाट बिजली के परिष्कृत प्रदर्शन अचालक हीटिंग के कारण है: आणविक dipoles के रूप में तेजी से नमूना हीटिंग बारी बिजली के क्षेत्र के साथ संरेखित करने की कोशिश, जा रहा है ध्रुवीय सॉल्वैंट्स और रिएजेंट संश्लेषण के इस प्रकार के लिए और अधिक कुशल । इसके अलावा, एक surfactant के रूप में साइट्रिक एसिड का उपयोग, एक साथ माइक्रोवेव प्रौद्योगिकी के साथ, अत्यंत छोटे नैनोकणों में परिणाम, एक दोहरी टी उत्पादन1-भारित एमआरआई/पीईटी26 संकेत, स्पेसिफिकेशंस चिह्नित ६८Ga कोर-मैगनीज आयरन ऑक्साइड के रूप में नैनोकणों (६८गा-ग-IONP) ।
प्रोटोकॉल माइक्रोवेव प्रौद्योगिकी के उपयोग को जोड़ती है, ६८जीएसीएल3 पोजीट्रान उत्सर्जक के रूप में, लौह क्लोराइड, सोडियम साइट्रेट, और hydrazine हाइड्रेट, दोहरी टी में जिसके परिणामस्वरूप1-भारित एमआरआई/पालतू nanoparticulate सामग्री मुश्किल से 20 मिनट में । इसके अलावा, यह भौतिक के मुख्य नैनोकणों गुणों पर कोई महत्वपूर्ण प्रभाव के साथ ६८Ga गतिविधियों (३७ MBq, १११ MBq, ३७० MBq, और १११० MBq) की एक सीमा से अधिक सुसंगत परिणाम पैदावार । उच्च ६८Ga गतिविधियों का उपयोग कर विधि का reproducibility, बड़े पशु मॉडल या मानव अध्ययन सहित संभव अनुप्रयोगों के क्षेत्र फैली हुई है । इसके अलावा, विधि में शामिल एक एकल शुद्धि कदम है । इस प्रक्रिया में, नि: शुल्क गैलियम, लौह क्लोराइड, सोडियम साइट्रेट, और hydrazine हाइड्रेट के किसी भी अतिरिक्त जेल निस्पंदन द्वारा हटा रहे हैं । कुल मुक्त आइसोटोप उन्मूलन और नमूने की शुद्धता कोई विषाक्तता सुनिश्चित करने और इमेजिंग संकल्प को बढ़ाने. अतीत में, हम पहले से ही लक्षित आणविक इमेजिंग27,28में इस दृष्टिकोण की उपयोगिता का प्रदर्शन किया है ।
Protocol
Representative Results
Discussion
आयरन ऑक्साइड नैनोकणों टी2-भारित एमआरआई के लिए एक अच्छी तरह से स्थापित विपरीत एजेंट हैं । हालांकि, कुछ विकृतियों के निदान के लिए इसके विपरीत के इस प्रकार की कमियां के कारण, टी1-भारित या उज्ज्वल इस?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस अध्ययन में अर्थव्यवस्था और प्रतिस्पर्धात्मकता के लिए स्पेनी मंत्रालय (MEyC) (अनुदान संख्या: SAF2016-79593-पी) और कार्लोस III स्वास्थ्य अनुसंधान संस्थान (अनुदान संख्या: DTS16/00059) से अनुदान द्वारा समर्थित था । CNIC Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades) और प्रो CNIC फाउंडेशन द्वारा समर्थित है और एक Severo Ochoa सेंटर ऑफ एक्सीलेंस (MEIC अवार्ड SEV-2015-0505) है ।
Materials
| Iron (III) chloride hexahydrate | POCH | 2317294 | |
| Citric acid, trisodium salt dihydrate 99% | Acros organics | 227130010 | |
| Hydrazine hydrate | Aldrich | 225819 | |
| Hydrochloric acid 37% | Fisher Scientific | 10000180 | |
| Sodium dihydrogen phosphate monohydrate | Aldrich | S9638 | |
| Disodium phosphate dibasic | Aldrich | S7907 | |
| Sodium chloride | Aldrich | 746398 | |
| Sodium Azide | Aldrich | S2002 | |
| Sodium dihydrogen phosphate anhydrous | POCH | 799200119 | |
| 68Ga Chloride | ITG Isotope Technologies Garching GmbH, Germany | 68Ge/68Ga generator system | |
| Microwave | Anton Paar | Monowave 300 | |
| Centrifuge | Hettich | Universal 320 | |
| Size Exclusion columns | GE Healthcare | PD-10 |
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