동맥 경화의 빠른 검색을위한 산화철 나노 입자의 전자 레인지 중심의 합성
Summary
마이크로 웨이브 기술은 동맥 경화 플라크 특성에 대한 산화철 나노 입자의 매우 빠른 합성을 할 수 있습니다. 나노 입자의 외부면에 aminobisphosphonate의 사용은 죽상 영역에서 고속 퇴적을 제공한다.
Abstract
빠르고 재현성 마이크로파 구동 프로토콜 neridronate 기능화 된 나노 입자의 합성을 위해 개발되었다. 소수성 나노 입자의 합성부터는 우리의 방법은 마이크로파 구동 합성 열분해 방법과 적응에 기초한다. 새로운 방법은 기존의 방법에 비해 반응 시간의 감소를 생성한다. 또한, 전자 기술의 사용, 임상 적용의 관점에서 중요한 것을 반응의 재현성을 증가시킨다. 이 산화철 나노 입자의 신규성 Neridronate의 부착이다. 이 분자의 사용은 죽종 플라크에서 생체 내에서 생체 외 및 선택적 축적 특성을 결합 2+ 칼슘을 제공하는 나노 입자의 외부를 향해 비스포스포네이트 부분을 이끌고 있습니다. 이 프로토콜은 ORGANI에서 초기 합성부터 약 3 시간의 합성과 플라크 검출 할 수C 전구체. 이하, 1 시간에서 죽상 영역에서의 축적은 임상 적 적용에 특히 적합 조영제를 제공한다.
Introduction
죽상 경화증은 탈 조절 지질 대사 및 염증 반응 결함에 기인하는 동맥 벽의 인성 만성 염증성 질환이다. 때문에 유병률이 관련 심혈관 질환의 경제적 및 사회적 비용에 나노 기술이 가장 유망한 중 하나가되는 새로운 도구와 병리를 해결에 관심이 증가하고있다. 1-3은 그러나 빠른 매우 몇 가지 예있다 병원에 번역을위한 기본적인 생산 및 프로브의 특성 (4) 우리는 비스포스포네이트와 아포에서 동맥 경화의 생체 감지에 더 작용에 대한 산화철 나노 입자의 마이크로파 합성을 사용하여이 프로토콜에서 -. / -. 1 시간에 마우스 (5) 산화철 나노 입자 (IONP)는 공지 된 나노 물질 및 자기 공명 영상 (MRI)을위한 조영제로서의 용도 다양한 질병의 검출에 설치되어있는지난 몇 년 동안의. 6-8
마이크로 웨이브 합성 (MWS)는 높은 재현성 및 향상된 수율로 매우 짧은 시간에 나노 입자를 합성 할 수 있습니다. 우리의 프로토콜에서 9,10 우리가 플라크는 세 단계로 타겟팅 기능과 IONP을 구하십시오. 마지막 하나는 인해 칼슘 결합 특성 우리의 전략의 핵심 인 aminobisphosphonate, Neridronate의 첨부 파일입니다. 자연 아날로그 피로 인산 (PPI)로 인해, Neridronate은 골 형성 부전증 (OI)과 뼈의 파 제트 병 골밀도에 대한 그들의 높은 친 화성 (PDB)의 치료에 사용되어왔다. 11-13
프로토콜의 세 단계 1. 단계 하나, 둘, 마이크로파 기술을 사용하여 수행되는 방식에 요약되어있다. 첫 번째 단계는 문서의 방법의 변형에 의해 올레산 코팅 된 산화철 나노 입자 (OA-IONP)을 제공한다. (14) 프로토콜이 tradit의 마이크로파 합성 각색열분해하는 ional 합성. 15,16 철 (ACAC)을 함유하는 혼합물 (3), 올레산, 올레 일 아민 및 1,2- 도데 칸 디올은 벤질 알콜에 용해시키고,이 가열 공정에서 실시된다. 정제 EtOH로 세척하고 상등액 활성제의 과량을 제거하는 Nd-Fe-B 자석을 가진 입자를 수집 행한다. 그런 다음, OA-IONP은 클로로포름에 안정되어있다. 때문에 매우 빠른 가열, 예상 한 바와 같이, 예상 결과는 마이크로파에 의해 합성 된 나노 입자 코어 (3.7 ± 0.8 ㎚) 전통적인 열분해에 비해 역학적 사이즈 (7.5 ㎚)의 관점에서 작은 것으로 나타났다; 그러나, 나노 입자는 여전히 훌륭한 결정을 제시한다.
두 번째 단계는 KMnO 4, 우리 그룹 MW 조건 수정 개발 기존 방법과 같은 강한 산화제를 사용하여 올레산에 존재하는 이중 결합의 직접적인 화학적 변형에있다.상기 이중 결합 – 17 제 1 단계에서는 MnO와 4 사이의 복합체를 형성한다. 그런 다음, 산성 조건에서의 제 2 단계는, 아젤라 산 IONP주는 올레산 분자의 분열을 생성한다. 9 분간 각각의 두 단계 후, 시료의 MnO 4 과량의 감소와 NaHSO 3 1 % 1 차 세척을 정제 – MnO를 2로하고 1 % NaOH로하여 산을 중화.
정제 단계 후, 아젤라-IONP 10 mM의 인산 완충액 pH = 7.2에서 안정화된다. 이 버퍼 마찬가지로 일본어, 열 반응에 있었는지의 입자의 콜로이드 성 안정성을위한 최적의 환경이다.도 18은 OA-IONP에 포함되는 이중 결합의 직접 산화를위한 마이크로파의 사용은 많은 이점이 매우 좋은 예 나노 입자의 합성에이 기술을 사용. 반응물을 24 시간 소요 전통적인 방법으로, 마이크로파의 이용은 감소를 Reacti18 분에 시간에. 또한, 전자 레인지 중심의 프로토콜은 4 반복 한 후 유체 역학적 크기의 30 ± 5 나노와 나노 입자를 제공하는 우수한 재현성을 보여줍니다. 유체 역학적 크기의 변화 떨어져, 제타 전위는 신속하게 반응의 성공을 확인하는 것이 파라미터이다. 인해 아젤라-IONP 새로운 카복실산 기의 존재로, 제타 전위의 값은 열 방법에 의해 얻어진 값으로 약 -44 MV 매우 유사하다.
아젤라-IONP에 neridronate의 부착의 경우, 기존의 EDC / 설포-NHS의 결합이 사용된다.이 합성 방법은 잘 설립 (19)를 함께 활성화 된 카르 복실 레이트를 사용하기 때문에 설포-NHS는 반응 중에 콜로이드 안정성을 보장합니다. 인산 완충액의 제거가 neridronate 반응물을 1 mM의 HEPES 완충액에서 수행 된 후 (약 pH 7). 반응물 좁은 크기 DISTR 40 ± 4 nm의 수력 학적 크기 Neridronate-IONP 렌더링ibution 및 제타 전위의 -24.1 MV.
방법의 가능성은 동일한 조건을 사용하여 유리 아민 어떠한 펩타이드 / 항체의 결합을 허용하지만 절차는 T 2 -weighted 조영제 MRI에서 다른 목적, 죽상 경화성 플라크의 생체 시각화 IONP 빠르게 합성에 대해 설명한다 들.
Protocol
Representative Results
Discussion
산화철 나노 입자 (IONP)는 가장 중요한 나노 물질의 하나이며, 이는 오래전부터 다양한 애플리케이션에 사용되어왔다. 자기 공명 영상 (MRI) 조영제에 대한 이들 물질의 사용은 잘 확립 된 필드이다. 그러나, 합성 경로는 종종 여러 시간을 상기 설정은 복잡하다. 극적 반응 시간을 단축하고 재현성 향상에 의한 마이크로파 구동 합성의 사용은 양질의 나노 입자의 제조에 대한 좋은 대안이 될 것으로 …
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 |
Riferimenti
- Patel, D. N., Bailey, S. R. Nanotechnology in cardiovascular medicine. Catheter. Cardiovasc. Interv. Off. J. Soc. Card. Angiogr. Interv. 69, 643-654 (2007).
- Zhao, X., Zhao, H., Chen, Z., Lan, M. Ultrasmall superparamagnetic iron oxide nanoparticles for magnetic resonance imaging contrast agent. J. Nanosci. Nanotechnol. 14, 210-220 (2014).
- Lee, D. E., et al. Multifunctional nanoparticles for multimodal imaging and theragnosis. Chem. Soc. Rev. 41, 2656 (2012).
- Osborne, E. A., et al. Rapid microwave-assisted synthesis of dextran-coated iron oxide nanoparticles for magnetic resonance imaging. Nanotechnology. 23, (2012).
- Pellico, J., et al. Microwave-driven synthesis of bisphosphonate nanoparticles allows in vivo visualisation of atherosclerotic plaque. RSC Adv. 5, 1661-1665 (2015).
- Lin, M. M., Kim, D. K., El Haj, A. J., Dobson, J. Development of superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONS) for translation to clinical applications. IEEE Trans. Nanobioscience. 7, 298-305 (2008).
- Gupta, A. K., Gupta, M. Synthesis and surface engineering of iron oxide nanoparticles for biomedical applications. Biomaterials. 26, 3995-4021 (2005).
- Liu, F., Laurent, S., Fattahi, H., Vander Elst, L., Muller, R. N. Superparamagnetic nanosystems based on iron oxide nanoparticles for biomedical imaging. Nanomed. 6, 519-528 (2011).
- Carenza, E., et al. Rapid synthesis of water-dispersible superparamagnetic iron oxide nanoparticles by a microwave-assisted route for safe labeling of endothelial progenitor cells. Acta Biomater. 10, 3775-3785 (2014).
- Osborne, E. A., et al. Rapid microwave-assisted synthesis of dextran-coated iron oxide nanoparticles for magnetic resonance imaging. Nanotechnology. 23, 215602 (2012).
- Gatti, D., Rossini, M., Viapiana, O., Idolazzi, L., Adami, S. Clinical development of neridronate: potential for new applications. Ther. Clin. Risk Manag. 9, 139-147 (2013).
- Drake, M. T., Clarke, B. L., Khosla, S. Bisphosphonates: mechanism of action and role in clinical practice. Mayo Clin Proc. 83, 1032-1045 (2008).
- Devogelaer, J. P. Treatment of bone diseases with bisphosphonates, excluding osteoporosis. Curr. Opin. Rheumatol. 12, 331-335 (2000).
- Pascu, O., et al. Surface Reactivity of Iron Oxide Nanoparticles by Microwave-Assisted Synthesis; Comparison with the Thermal Decomposition Route. J. Phys. Chem. C. 116, 15108-15116 (2012).
- Sun, S., Zeng, H. Size-Controlled Synthesis of Magnetite Nanoparticles. J. Am. Chem. Soc. 124, 8204-8205 (2002).
- Hyeon, T., Lee, S. S., Park, J., Chung, Y., Na, H. B. Synthesis of highly crystalline and monodisperse maghemite nanocrystallites without a size-selection process. J. Am. Chem. Soc. 123, 12798-12801 (2001).
- Herranz, F., Morales, M. P., Roca, A. G., Vilar, R., Ruiz-Cabello, J. A new method for the aqueous functionalization of superparamagnetic Fe 2 O 3 nanoparticles. Contrast Media Mol. Imaging. 3, 215-222 (2008).
- Herranz, F., Morales, M. P., Roca, A. G., Desco, M., Ruiz-Cabello, J. A new method for the rapid synthesis of water stable superparamagnetic nanoparticles. Chem. Weinh. Bergstr. Ger. 14, 9126-9130 (2008).
- Herranz, F., et al. Superparamagnetic iron oxide nanoparticles conjugated to a grass pollen allergen and an optical probe. Contrast Media Mol. Imaging. 7, 435-439 (2012).
