Ateroskleroz Hızlı Algılama Demir Oksit Nanopartiküller Mikrodalga odaklı sentezi
Summary
Mikrodalga teknolojisi ateroskleroz plak karakterizasyonu için demir oksit nanopartiküllerinin son derece hızlı bir sentez edilmesine imkan verir. nanoparçacık dış tarafında bir aminobisfosfonat kullanımı aterosklerotik alanda hızlı bir birikim sağlar.
Abstract
Hızlı ve tekrarlanabilir mikro-dalga ile tahrik edilen bir protokol neridronate işlevselleştirilmiş nanopartiküllerin sentezi için geliştirilmiştir. hidrofobik nanopartiküllerin sentezi başlayarak, bizim yöntem mikrodalga tahrik senteze termal ayrıştırma yöntemi bir adaptasyon dayanmaktadır. Yeni metodoloji geleneksel usullere göre reaksiyon süreleri bir azalma oluşturur. Ayrıca, mikrodalga teknolojisinin kullanımı, klinik uygulamalar açısından önemli bir şey reaksiyonlarının tekrarlanabilirliği arttırır. Bu demir oksit nanoparçacık yenilik Neridronate eklenmesidir. Bu molekülün kullanımı aterom plağının in vivo, di vitro ve seçici birikimi özelliklerini bağlayıcı 2+ Ca sağlar Nanopartikülün dışına doğru bir bisfosfonat parçasını açar. protokol Kurumu'nun yayınladığı gelen ilk sentez beri yaklaşık 3 saat içinde sentezini ve plak algılanmasını sağlarCı ön. en az 1 saat, aterosklerotik alandaki birikimi, klinik uygulamalar için özellikle uygun olan bir kontrast maddesini içerir.
Introduction
Ateroskleroz kuralsız lipid metabolizması ve kusurlu inflamatuvar yanıt kaynaklanan arter duvarının bir çok faktörlü kronik inflamatuar bir hastalığıdır. Nedeniyle yaygınlığı ve bu ve ilgili kardiyovasküler hastalıklar ekonomik ve sosyal maliyetlere nanoteknoloji en umut verici biri olan yeni araçları ile patolojiyi ele artan bir ilgi var. 1-3 Ancak hızlı çok az örnek vardır kliniğe çeviri için temel üretim ve prob karakterizasyonu 4 bir bifosfonat ile ve ApoE aterosklerozun in vivo tespiti daha işlevsellik için demir oksit nanoparçacık mikrodalga sentezini kullanın Bu protokolde -. / -. 1 saat içinde fareler 5 demir oksit nanopartiküllerinin (IONP) iyi bilinen bir nano malzeme ve manyetik rezonans görüntüleme (MRI) için kontrast maddesi olarak kullanımı, farklı hastalık saptanması için kurulmuştur olanSon yıllarda s. 6-8
Mikrodalga sentezi (MWS), yüksek tekrarlanabilirlik ve gelişmiş verimleri ile son derece kısa sürelerde nanopartiküller sentezleyerek sağlar. Protokolde 9,10 biz plak üç adımda hedefleme yetenekleri ile IONP edinin. Nihai bir nedeniyle kalsiyum-bağlayıcı özellikleri stratejimizin önemli bir aminobisfosfonat, Neridronate, bir ektir. Doğal analog pirofosfat (PPi) dolayı, Neridronate osteogenesis imperfekta (Ol) ve Paget hastalığı, kemik mineral yönelik yüksek afinite (PDB) tedavisinde kullanılmaktadır. 11-13
protokol üç adım 1. Adım bir ve iki mikrodalga teknolojisi kullanılarak gerçekleştirilmektedir şemasında özetlenmiştir. İlk adım, yayınlanan yöntemler modifikasyonla Oleik asit ile kaplanmış demir oksit nano-tanecikleri (OA-IONP) bulunur. 14 protokolü tradit mikrodalga sentezine bir uyarlamauğratarak termal bozunma sentezi. 15,16 Fe (acac) ihtiva eden bir karışım, 3, oleik asit, oleilamin ve 1,2-dodekandiol benzil alkol içinde çözündürülür ve iki ısıtma işlemlerinde tabi tutulur. Saflaştırma, EtOH ile yıkama ve süpernatan içinde yüzey aktif maddelerin fazlasının ortadan kaldırmak için bir Nd-Fe-B, mıknatıslı parçacıkların toplanması gerçekleştirilir. Daha sonra, OA-IONP CHCI3 içinde stabilize edilir. Çok hızlı ısıtma, beklendiği gibi, beklenen sonuçlar mikrodalga ile sentezlenen nanopartiküller çekirdek (3.7 ± 0.8 mil) ve geleneksel, termal ayrışma ile karşılaştırıldığında hidrodinamik boyutu (7.5 mil) açısından daha az olduğunu gösterdi; Ancak, nanopartiküller hala mükemmel bir kristalliği sunuyoruz.
İkinci adım KMnO 4, grubumuz MW koşulları için değiştirildiği geliştirilen orijinal metodolojisi gibi güçlü bir oksitleyici kullanılarak, oleik asit içinde mevcut olan çift bağı, doğrudan bir kimyasal modifikasyonu oluşur.Ve çift bağ – 17 Birinci aşama MnO 4 arasındaki kompleksleri oluşturur. Daha sonra, asidik koşullarda bir ikinci aşama, azelaik asit IONP veren oleik asit molekülünün bölünmesini üretir. 9 dakika her biri bu iki aşamasından sonra, numune MnO 4 fazlalığını azaltmak için NaHSOa ile, 3% 1 ilk yıkama saflaştırılır – MnO 2 ve daha sonra% 1 NaOH ile asidi nötralize etmek için.
saflaştırma adımından sonra, azelaik-IONP 10 mM fosfat tamponu pH = 7.2 içinde stabilize edilmiştir. Bu tampon benzer şekilde orijinal, termal reaksiyon ne kadar parçacıkların koloidal istikrar için en iyi ortamdır. 18 OA-IONP bulunan çift bağın doğrudan oksidasyonu için mikrodalga kullanımı avantajları çok iyi bir örnektir nanopartiküllerin sentezinde bu teknolojiyi kullanarak. Reaksiyon 24 saat sürer klasik yöntemle, mikrodalga kullanımı Reacti azaltmak18 dakika zamanında. Ayrıca, mikrodalga odaklı protokol 4 tekrarlar sonra hidrodinamik boyutu 30 ± 5 nm ile nanopartiküller veren mükemmel bir tekrarlanabilirlik göstermektedir. hidrodinamik boyutu değişikliği dışında, zeta potansiyeli hızla reaksiyon başarılı kontrol etmek iyi bir parametredir. Nedeniyle Azelaik-IONP yeni karboksilik grupların varlığına bağlı olarak, zeta potansiyeli değeri ısı yaklaşım ile elde edilen değer yaklaşık -44 mV çok benzer.
Azelaik-IONP için neridronate bağlanması için geleneksel EDC / sülfo-NHS konjügasyon kullanılır. Bu sentetik yaklaşım iyi kurulmuş 19 aktive edilmiş bir karboksilat kullanılarak yana sülfo-NHS, reaksiyon sırasında kolloidal kararlılığı sağlar. fosfat tamponu ortadan kaldırılması neridronate, reaksiyon, 1 mM HEPES tampon içinde gerçekleştirilir sonra (pH 7). Reaksiyon, dar bir boyut Distr 40 ± 4 nm'lik bir hidrodinamik boyutu Neridronate-IONP vermektediribution ve zeta potansiyeli gibi -24,1 mV.
Yöntemin uygulanabilirliği aynı koşullar kullanılarak, serbest aminlerin herhangi bir peptit / antikor bağlanmasını sağlar, ancak Prosedür T 2 -ağırlıklı kontrast maddesi MRI içinde farklı amaçlar için, aterosklerotik plak in vivo görüntüleme için IONP hızlı sentezi için tarif edilmektedir alanı.
Protocol
Representative Results
Discussion
Demir oksit nanopartiküllerinin (IONP) önemli nano biri olan ve uzun zaman önce, farklı uygulamalar için kullanılmaktadır. Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRI) için kontrast maddesi olarak bu maddelerin kullanımı, iyi kurulmuş bir alandır. Ancak, sentez yolları genellikle birkaç zaman alır ve kompozisyon karmaşıktır. dramatik reaksiyon sürelerini azaltmak ve tekrarlanabilirlik artırır nedeniyle mikrodalga odaklı sentezi kullanımı yüksek kaliteli nanopartiküllerin üretimi için iyi bir altern…
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).
