Kundenspezifische Laser-basierte Heizvorrichtung zum ausgelöste Freisetzung von Cisplatin von wärmeempfindlichen Liposomen mit Magnet-Resonanz-Bild Anleitung
Summary
Ein MRI-kompatiblen maßgeschneiderten Laserbasis Heizvorrichtung wurde entwickelt, um eine lokale Erwärmung der subkutanen Tumoren um die Freisetzung von Wirkstoffen aus wärmeempfindlichen Liposomen gezielt an der Tumorregion aktivieren bereitzustellen.
Abstract
Liposomen als Arzneimittelabgabesysteme eingesetzt worden, um feste Tumore durch Ausbeutung der erhöhte Permeabilität und Retention (EPR) Wirkung was zu erheblichen Verringerungen der systemische Toxizität zu zielen. Dennoch hat unzureichende Freisetzung von verkapselten Arzneimittels aus Liposomen ihre klinische Wirksamkeit begrenzt. Temperaturempfindliche Liposome wurden entwickelt, um ortsspezifische Freisetzung des Arzneimittels, um das Problem der begrenzten Tumor-Medikament Bioverfügbarkeit zu überwinden. Unser Labor hat entworfen und entwickelt eine wärmeaktivierte wärmeempfindliche Liposomenformulierung von Cisplatin (CDDP), wie HTLC bekannt, um ausgelöste Freisetzung von CDDP bei soliden Tumoren bereitzustellen. Wärmeaktivierte Lieferung in vivo wurde in Mausmodellen mit einem speziell angefertigten laserbasierten Heizvorrichtung, die eine konforme Heizmuster bietet am Ort des Tumors, wie durch MR-Thermometrie (MRT) bestätigt erzielt. Eine faseroptische Temperaturüberwachungseinrichtung verwendet, um die Temperatur in Echtzeit zu messen,während der gesamten Heizperiode mit Online-Anpassung der Wärmeabgabe durch den Wechsel der Laserleistung. Arzneimittelabgabe wurde unter Magnetresonanz (MR) Bildführung durch Co-Einkapselung eines MR-Kontrastmittels (dh Gadoteridol) zusammen mit CDDP in die wärmeempfindlichen Liposomen als Mittel, um die Hitzeprotokoll zu validieren und Tumorakkumulation beurteilen optimiert. Das Erhitzen Protokoll bestand aus einer Vorwärmzeit von 5 min vor der Verabreichung des HTLC und 20 Minuten Erhitzen nach der Injektion. Diese Erwärmung Protokoll ergab eine wirksame Freisetzung der eingekapselten Wirkstoffe mit dem höchsten im Vergleich zum unbeheizten Tumor und Muskel im beheizten Tumors beobachtet MR Signaländerung. Diese Studie zeigte die erfolgreiche Anwendung des laserbasierten Heizvorrichtung für die präklinische Entwicklung wärmeempfindliches Liposom und die Bedeutung der MR-gesteuerte Validierung des Heizprotokoll zur Optimierung der Arzneimittelabgabe.
Introduction
Die Pathophysiologie von soliden Tumoren ergibt die erhöhte Permeabilität und Retention (EPR) von nanoskaligen Systemen. Dies hat zu der Entwicklung von vielen Arzneistoffabgabesysteme, die die Vorteile dieses Effektes, das Tumorgewebe gezielt unter Minimierung systemischen Nebenwirkungen 1 geführt. Liposomalen Verabreichungstechnologien wurden weitgehend für Arzneimittel oder bildgebende Sonden 2 untersucht. Obwohl Liposomen deutlich gegenüber einer herkömmlichen Chemotherapie reduziert die systemische Toxizität, gab es einige Verbesserungen der klinischen Wirksamkeit 3,4. Studien haben gezeigt, dass die begrenzte Wirksamkeit aufgrund des Fehlens der Arzneimittelfreisetzung aus dem Träger 4,5 ist. Als Ergebnis wurde die Entwicklung von Liposomen, die aktiviert werden, um das eingekapselte Arzneimittel in Reaktion auf äußere Reize frei beträchtliche Aufmerksamkeit erregt. Hyperthermie ist seit Jahrzehnten als eine relativ sichere Behandlungsmethode für Krebspatienten, 6 eingesetzt. Deshalb ist die Entwicklunglung von wärmeempfindlichem Liposomen mit Wärme als ein externes Trigger hat eine logische Kombination mit beträchtlicher Bedeutung für die klinische Übersetzung. Tatsächlich hat die Lysolipid enthaltenden thermo Liposomformulierung Doxorubicin, wie LTSL-DOX war, nun erreichte klinische Bewertung 7.
Neuere klinische Daten mit LTSL-DOX hat gezeigt, dass das Protokoll für die Wärmeabgabe ist ein kritischer Faktor, die Behandlungsergebnisse 8 stark beeinflussen können. Beim Menschen sind Radiofrequenz, Mikrowelle, Laser- und Ultraschallwandler verwendet, um Hyperthermie lokal an Tumorstellen 9 anzuwenden. In präklinischen Studien Erwärmung der subkutanen Tumoren erforderlich sind Heizung Kathetern 10,11 und Wasserbäder 12,13 am häufigsten eingesetzt wird. In diesem Manuskript, führen wir eine neue Methode zum Erwärmen subkutane Tumoren unter Verwendung eines kundenspezifischen Laser-basierten Setup-Heizung, die mehr konforme Erwärmung des Tumorvolumens ermöglicht. Verwenden von MR-kompatible mastoffe, ist die Einrichtung klein genug, um innerhalb der Bohrung eines kleinen Tieres MR Imager passt, um sich in Echtzeit-Überwachung von Veränderungen in der Gewebetemperatur während der Lasererhitzung.
Das MR-Kontrastmittels, Gadoteridol (Gd-HP-DO3A), wurde mit CDDP zusammen verkapselt sind, in einer wärmeempfindlichen Liposomformulierung CDDP (HTLC) wie Gd-HTLC bekannt, Echtzeit-MR bildgeführte Überwachung und Bewertung der Wärme -aktivierten Wirkstofffreisetzung und Validierung der Heizungs Protokoll. Unsere Ergebnisse zeigen, dass das laserbasierte Heizvorrichtung effizient aktiviert die Freisetzung von eingekapselten Mitteln aus dem Gd-HTLC Formulierung, während sie durch MR-Bildgebung überwacht.
Protocol
Representative Results
Discussion
Liposomen wurden in den 1960er Jahren als Arzneimittelabgabevehikel, die hydrophilen Arzneimitteln in ihrem inneren wässrigen Volumen und hydrophobe Arzneimittel in ihrer Lipiddoppelschicht 2 tragen entwickelt. Zusätzlich zu in therapeutischen Anwendungen zu verwenden, wurden Liposomen zur diagnostischen Anwendungen untersucht worden, wenn sie mit Radionukliden markiert oder mit Bildgebungskontrastmittel 17 geladen. In den letzten Jahren theranostics und therapeutischen Diagnosepaaren verfolgt wo…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This research is funded by an operating grant from the Canadian Institutes of Health Research (CIHR) to C.A. and D.A.J. The authors acknowledge the Canadian Foundation for Innovation and Princess Margaret Cancer Foundation for funding the STTARR research facility that enables the imaging and therapy research components of this work.
Materials
| Rotary evaporator | Heidolph Instruments GmbH & Co.KG | Laborota 4000 | |
| High pressure extruder | Northern Lipids Inc. | T.001 | 10 mL thermobarrel |
| Heating circulator | VWR International LLC. | 11305 | Connected to extruder |
| Polycarbonate membrane filter | Whatman | 110605;110606 | |
| Differential scanning calorimeter (DSC) | TA Instruments | Q100 | |
| Inductively coupled plasma-atomic emission spectrometer (ICP-AES) | PerkinElmer | Optima 7300DV | |
| Zetasizer | Malvern Instruments Ltd. | Nano-ZS | |
| Cell incubator | NuAire Inc. | NU-5800 | |
| Autoclip wound clip applier | Becton Dickinson | 427630 | |
| Autoclip wound clip remover | Becton Dickinson | 427637 | |
| Wound clips | Becton Dickinson | 427631 | 9 mm |
| 763 nm Laser device | Biolitec | Ceralas CD 403 laser | |
| Laser probe | Thorlabs Inc. | FT400EMT | With SMA and flat cleave connectors |
| Spectralon (illuminator) | Labsphere Inc. | FAST-SL-5CMX5CM | |
| CSTM-SL-5CMX5CM | |||
| 7 Tesla prelinical magnetic resonance (MR) imaging system | Bruker Corporation | Biospec 70/30 | |
| Fiber optic temperature sensor | LumaSense Technologies Inc. | Luxtron FOT Lab Kit | |
| Integrating sphere | Newport Corporation | 819C | |
| Optical power meter | Newport Corporation | 1830-R |
Riferimenti
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