Forno a microonde-driven sintesi di ossido di ferro Nanoparticelle per il rilevamento rapido di aterosclerosi
Summary
La tecnologia a microonde permette di sintesi estremamente veloce di nanoparticelle di ossido di ferro per la caratterizzazione di placca di aterosclerosi. L'uso di un aminobifosfonato nel lato esterno della nanoparticella fornisce una rapida accumulazione nell'area aterosclerotica.
Abstract
Un protocollo veloce e riproducibile microonde-driven è stato sviluppato per la sintesi di nanoparticelle neridronato-funzionalizzato. Partendo dalla sintesi di nanoparticelle idrofobiche, il nostro metodo si basa su un adattamento dal metodo di decomposizione termica a microonde guidato sintesi. La nuova metodologia produce una diminuzione dei tempi di reazione in confronto con i procedimenti tradizionali. Inoltre, l'utilizzo della tecnologia a microonde aumenta la riproducibilità delle reazioni, cosa importante dal punto di vista delle applicazioni cliniche. La novità di questo nanoparticelle di ossido di ferro è l'attaccamento di neridronato. L'uso di questa molecola conduce una porzione bisfosfonato verso l'esterno della nanoparticella che fornisce Ca 2+ immobili in vitro e l'accumulo selettiva vincolante in vivo nella placca ateroma. Il protocollo consente la sintesi e la rilevazione della placca in circa 3 ore da quando la sintesi iniziale da organic precursori. Il loro accumulo nella zona aterosclerotica in meno di 1 ora fornisce un mezzo di contrasto particolarmente adatto per applicazioni cliniche.
Introduction
L'aterosclerosi è una malattia infiammatoria cronica multifattoriale della parete arteriosa risultante da un metabolismo lipidico deregolamentato e una risposta infiammatoria difettoso. A causa della prevalenza e dei costi economici e sociali di questa e delle relative malattie cardiovascolari vi è un crescente interesse per affrontare la patologia con nuovi strumenti, di cui la nanotecnologia è uno dei più promettenti. 1-3 Tuttavia ci sono pochissimi esempi di veloce produzione e caratterizzazione di sonde che è essenziale per la traduzione alla clinica 4 in questo protocollo usiamo una sintesi a microonde di nanoparticelle di ossido di ferro per ulteriore funzionalizzazione con un bifosfonato e nel rilevamento vivo dell'aterosclerosi in ApoE -. / -. topi in 1 ora 5 ferro nanoparticelle di ossido (IONP) sono un nanomateriale noto e il suo utilizzo come agente di contrasto per risonanza magnetica (MRI) è stato stabilito per il rilevamento di malattie differentis negli ultimi anni. 6-8
Forno a microonde di sintesi (MWS), permette di sintetizzare le nanoparticelle in tempi estremamente brevi, con alta riproducibilità e rese migliorate. 9,10 nel nostro protocollo otteniamo IONP con targa capacità di targeting in tre fasi. Quella finale è l'attaccamento di un aminobifosfonato, neridronato, che è la chiave nella nostra strategia per le sue proprietà leganti il calcio. Grazie alla loro pirofosfato analogo naturale (ppi), neridronato è stato utilizzato nel trattamento di osteogenesi imperfetta (OI) e malattia di Paget ossea (PPB) per la loro elevata affinità verso minerale ossea. 11-13
Le tre fasi del protocollo sono riassunti nello schema 1. passaggi uno e due vengono effettuate con tecnologia a microonde. Il primo passo prevede oleico nanoparticelle di ossido di ferro acido rivestite (OA-IONP) da una modifica di metodi pubblicati. 14 Il protocollo è un adattamento alla sintesi a microonde della traditional sintesi termica decomposizione. 15,16 Una miscela contenente Fe (acac) 3, acido oleico, oleilammina e 1,2-dodecandiolo viene sciolto in alcool benzilico e sottoposti a due processi di riscaldamento. La purificazione è effettuata lavando con EtOH e raccogliendo le particelle con un magnete Nd-Fe-B per eliminare l'eccesso di tensioattivi nel surnatante. Poi, OA-IONP siano stabilizzati in CHCl 3. Come previsto, a causa del riscaldamento molto veloce, i risultati attesi hanno mostrato che le nanoparticelle sintetizzate da microonde sono inferiori in termini di nucleo (3,7 ± 0,8 nm) e la dimensione idrodinamica (7,5 nm) rispetto decomposizione termica tradizionale; tuttavia, le nanoparticelle presentano ancora un ottimo cristallinità.
La seconda fase consiste in una modificazione chimica diretta del doppio legame, presente nel acido oleico, usando un forte ossidante come KMnO 4, la metodologia originale sviluppato nel nostro gruppo è stato modificato per condizioni MW.17 Una prima fase forma complessi tra MnO 4 – e il doppio legame. Poi, una seconda fase in condizioni acide, produce la scissione della molecola di acido oleico dando azelaico acido IONP. Dopo queste due fasi di 9 min ciascuno, il campione viene purificata, primo lavaggio con NaHSO 3 1% per ridurre l'eccesso di MnO 4 – di MnO 2 e poi con NaOH 1% per neutralizzare l'acido.
Dopo la fase di purificazione, azelaico-IONP siano stabilizzati in 10 mM tampone fosfato pH = 7.2. Questo buffer è l'ambiente migliore per la stabilità colloidale di particelle analogamente a quanto avvenuto nella reazione originale, termica. 18 L'uso della microonda per l'ossidazione diretta del doppio legame contenuta in OA-IONP è un buon esempio dei vantaggi di utilizzare questa tecnologia nella sintesi di nanoparticelle. Con il metodo classico della reazione avviene 24 ore, l'utilizzazione di microonde diminuire il riattiin tempo per 18 min. Inoltre, il protocollo microonde-driven mostra un'ottima riproducibilità dando nanoparticelle con 30 ± 5 nm di dimensione idrodinamica dopo 4 ripetizioni. A parte della variazione della dimensione idrodinamica, il potenziale zeta è un buon parametro per verificare velocemente il successo della reazione. A causa della presenza dei nuovi gruppi carbossilici in azelaico-IONP, il valore del potenziale zeta è di circa -44 mV, molto simile al valore ottenuto con il metodo termico.
Per il fissaggio di neridronato per azelaico-IONP, tradizionale coniugazione EDC / sulfo-NHS viene utilizzato. 19 Questo approccio sintetico è ben stabilito dal impiegando un carbossilato attivabile con il sulfo-NHS assicura stabilità colloidale durante la reazione. Dopo l'eliminazione del tampone fosfato reazione con neridronato viene condotta in 1 tampone mM HEPES (pH ~ 7). La reazione rende neridronato-IONP con una dimensione idrodinamica di 40 ± 4 nm in una dimensione ristretta distribution e -24,1 mV di zeta-potenziale.
La procedura è descritta per una rapida sintesi di IONP per la visualizzazione in vivo della placca aterosclerotica, sebbene la fattibilità del metodo consente il fissaggio di qualsiasi peptide / anticorpo con ammine libere, utilizzando le stesse condizioni, per scopi diversi all'interno T 2 pesate agente di contrasto MRI campo.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ferro nanoparticelle di ossido (IONP) sono uno dei nanomateriali più importanti ed è stato utilizzato per applicazioni diverse da molto tempo fa. L'uso di questi materiali come agente di contrasto per risonanza magnetica (MRI) è un campo ben consolidata. Tuttavia, le vie di sintesi spesso prendono più volte e l'ambiente è complicato. A causa di ridurre drasticamente i tempi di reazione e migliora la riproducibilità l'uso di sintesi a microonde-driven sembra essere una valida alternativa per la produzio…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This study is supported by a grant from Comunidad de Madrid (S2010/BMD-2326, Inmunothercan-CM), by Fundacio La Marato de TV3 (70/C/2012) and by and by Spanish Economy Ministry (MAT2013-47303 P).
Materials
| Microwave Explorer/Discover Hybrid-12 | CEM Corporation, USA | Any microwave for chemical synthesis can be used | |
| Disposable PD-10 desalting columns | GE Healthcare life sciences | 17-0851-01 | Any size exclusion column will work |
| Amicon®Ultra-0.5 ml | Merck Millipore Ltd | ||
| Calibrated pH meter | SI analytics | 285105127 | |
| Neodymium magnet | Aiman Gz | ND010B | |
| Vortex Genius 3 | IKA | 3340000 | |
| ZetaSizer Nano ZS | Malvern Instruments | ||
| Standard (macro) cell Optical glass | Labbox | 11718 | |
| Zetasizer nanoseries disponsable folded capillary cells DTS1070 | Malvern | ||
| Bruker Minispec mq60 | Bruker |
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