गैर इनवेसिव अतिताप कैंसर के उपचार के लिए सोने नैनोकणों और जैविक प्रणालियों के साथ रेडियोफ्रीक्वेंसी सहभागिता मूल्यांकन के लिए प्रोटोकॉल
Summary
हम 13.56 मेगाहर्ट्ज रेडियोफ्रीक्वेंसी (आरएफ) की बातचीत की जांच के लिए इस्तेमाल किया प्रोटोकॉल का वर्णन दोनों गैर जैविक और जैविक प्रणालियों (इन विट्रो / विवो) में सोने nanoparticle कोलाइड के साथ बिजली के खेतों. इन मुलाकातों के कैंसर के उपचार में आवेदन के लिए जांच की जा रही है.
Abstract
अपने मौजूदा समकक्षों की तुलना में कम विषाक्त और आक्रामक रहे हैं जो कैंसर उपचार अत्यधिक वांछित हैं. न्यूनतम विषाक्तता के कारण गहरे शरीर में घुसना कि आरएफ बिजली क्षेत्रों के उपयोग, वर्तमान में गैर इनवेसिव कैंसर के उपचार के लिए एक व्यवहार्य साधन के रूप में अध्ययन किया जा रहा है. यह भली भाँति नैनोकणों (एनपीएस) के साथ आरएफ ऊर्जा की बातचीत अंततः सेल परिगलन में समाप्त, तो सेल की (अतिताप) overheating पैदा कर सकता है, जो गर्मी को आजाद कराने सकते हैं कि कल्पना की है.
गैर जैविक प्रणालियों के मामले में, हम अत्यधिक केंद्रित एनपी कोलाइड से मुक्त कराया गर्मी बढ़ाता से संबंधित विस्तृत प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं. जैविक प्रणालियों के लिए इन विट्रो प्रयोगों के मामले में, हम प्रभावी रूप से काफी डेटा ढक थोक मीडिया हीटिंग कलाकृतियों के बिना आरएफ ऊर्जा के लिए कैंसर की कोशिकाओं को बेनकाब करने के क्रम में पालन किया जाना चाहिए जो तकनीक और स्थिति का वर्णन. अंत में, हम एक विस्तृत कार्यप्रणाली च देया अस्थानिक यकृत कैंसर के ट्यूमर के साथ vivo माउस मॉडल में.
Introduction
(कारण अपने निहित बिजली permittivity के लिए) जैविक ऊतक से आरएफ ऊर्जा के अवशोषण अंततः हाइपरथर्मिया से कोशिका मृत्यु की ओर जाता है जो समय के एक समारोह के रूप में ऊंचा ऊतक तापमान में यह परिणाम है. यह कैंसर अतिताप कैंसर कोशिका के भीतर भली और बरकरार पड़ोसी स्वस्थ, सामान्य कोशिकाओं को छोड़ने, आरएफ थर्मल transducers के रूप में कार्य है कि लक्षित nanomaterials के उपयोग के माध्यम से अनुकूलित किया जा सकता है कि धारणा है. कई रिपोर्टों पहले से ही एनपीएस की एक किस्म है जो कैंसर परिगलन 1-4 में सहायता के रूप में प्रभावी आरएफ गर्मी स्रोतों कार्य कर सकते हैं कि पता चला है.
इन संबंध में, सोने एनपीएस (AuNPs) 3-5, कार्बन नैनोट्यूब 1, और क्वांटम डॉट्स 6, दोनों में इन विट्रो और इन विवो आरएफ प्रयोगों में इस्तेमाल किया जब 7 रोमांचक विशेषताओं का प्रदर्शन किया है. एक आरएफ क्षेत्र के संपर्क में जब इन एनपीएस की हीटिंग तंत्र की वास्तविक प्रकृति अभी भी बहस की जा रही है, एक श्रृंखला कीAuNPs का उपयोग मौलिक प्रयोगों एनपी आकार और एकत्रीकरण दोनों राज्यों पर काफी महत्व दिया है. यह एक आरएफ क्षेत्र 8 से अवगत कराया जब व्यास <10 एनएम के साथ ही AuNPs गर्मी होगी कि दिखाया गया था. AuNPs एकत्रित कर रहे हैं इसके अलावा, जब यह हीटिंग तंत्र काफी तनु है. इस एकत्रीकरण हालत भी प्रभावोत्पादक आरएफ चिकित्सा 4 के लिए endolysomal intracellular डिब्बों के भीतर AuNP कोलाइडयन स्थिरता के अनुकूलन पर महत्व रखा है कि इन विट्रो मॉडल भीतर मान्य किया गया था. हालांकि, इस डेटा इकट्ठा करने और आकलन करने के लिए इस्तेमाल की तकनीक और प्रयोगात्मक सिद्धांतों विशेष रूप से एनपी कोलाइड से आरएफ गर्मी प्रोफाइल को मान्य करने के मामले में, समस्याग्रस्त किया जा सकता.
कई रिपोर्टों एनपीएस में निलंबित कर रहे हैं कि पृष्ठभूमि आयनिक निलंबन की जौल हीटिंग मुख्य आरएफ गर्मी उत्पादन के स्रोत और नहीं एनपीएस खुद को 9-12 हो सकता है कि पता चला है. हमारे हाल के पेपर 8 टी पुष्टि की है हालांकिवह 10 एनएम से भी कम व्यास की AuNPs से गर्मी पैदा करने में आरएफ बातचीत का उपयोग करें, हम इस लेख में और अधिक विस्तार में इन प्रोटोकॉल का वर्णन करना है.
हम भी प्रोटोकॉल और इन विट्रो में और लीवर कैंसर के मॉडल के लिए विवो प्रयोगों में दोनों में Hyperthermic थर्मल एजेंट के रूप में AuNPs के प्रभाव का मूल्यांकन करने के लिए आवश्यक तकनीक का प्रदर्शन. हम साइट्रेट से ढकी AuNPs की सरल कोलाइड पर मुख्य रूप से ध्यान केंद्रित है, उसी तकनीक ऐसी एंटीबॉडी और कीमोथेरेपी संयुग्मित परिसरों के रूप में अन्य AuNP संकर के लिए लागू किया जा सकता है. इन सिद्धांतों का पालन करने से प्रयोगवादी उम्मीद है कि तेजी से एक प्रभावी आरएफ प्रेरित थर्मल Hyperthermic एजेंट होने के लिए किसी भी nanomaterial के लिए क्षमता का मूल्यांकन करने में सक्षम होना चाहिए.
Protocol
Representative Results
Discussion
इन प्रोटोकॉल प्रयोगवादी पूरी तरह से (इस मामले में AuNPs) कैंसर के इलाज के लिए आरएफ प्रेरित अतिताप बढ़ा सकते हैं करने के लिए जो nanomaterials हद विश्लेषण करने के लिए अनुमति देते हैं. पहले प्रोटोकॉल विशेष रूप से उच्च ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम एनआईएच (U54CA143837), एनआईएच के एमडी एंडरसन कैंसर केंद्र सहायता अनुदान (CA016672), वी फाउंडेशन (सैक), और Kanzius रिसर्च फाउंडेशन (एसएसी, एरी, फिलीस्तीनी अथॉरिटी) से एक अप्रतिबंधित अनुसंधान अनुदान द्वारा वित्त पोषित किया गया. हम प्रशासनिक सहायता के लिए, सर्जिकल कैंसर विज्ञान विभाग, एमडी एंडरसन कैंसर केंद्र से क्रिस्टीन ऐश धन्यवाद.
Materials
| Reagent/Material | |||
| 500 ml gold nanoparticles (5 nm) | Ted Pella, INC | 15702-5 | |
| Amicon Ultra-4/-15 Centrifugal Filter Units (50 kDa) | Millipore | UFC805024/UFC910096 | (4 ml and 15 ml volumes) |
| MEM X1 Cell Culture Media | Cellgro | 10-101-CV | (add extra nutrients as necessary) |
| Fetal Bovine Serum | Sigma | F4135-500 ml | |
| Copper Tape | Ted Pella | 16072 | |
| Equipment | |||
| Kanzius RF System (13.56 MHZ) | ThermMed, LLC, Inc. (Erie, PA, USA) | ||
| IR Camera | FLIR SC 6000, FLIR Systems, Inc. (Boston, MA, USA) | Contact FLIR | |
| 1.3 ml Quartz Cuvette | ThermMed, LLC, Inc. (Erie, PA, USA) | ||
| Teflon Sample holder with Rotary Stage | ThermMed, LLC, Inc. (Erie, PA, USA) | ||
| SPECTROstar Nano Microplate reader | BGM Labtech | ||
| UV-Vis spectrometer | Applied Nanofluorescence, Houston, TX) | NS1 NanoSpectralyzer | |
| ICP-OES | PerkinElmer | Optima 4300 DV | |
| Zetasizer | Malvern | Zen 3600 Zetasizer |
References
- Gannon, C. J., et al. Carbon nanotube-enhanced thermal destruction of cancer cells in a noninvasive radiofrequency field. Cancer. 110, 2654 (2007).
- Curley, S. A., Cherukuri, P., Briggs, K., Patra, C. R., Upton, M., Dolson, E., Mukherjee, P. Noninvasive radiofrequency field-induced hyperthermic cytotoxicity in human cancer cells using cetuximab-targeted gold nanoparticles. J. Exp. Ther. Oncol. 7, 313 (2008).
- Gannon, C. J., Patra, C. R., Bhattacharya, R., Mukherjee, P., Curley, S. A. Intracellular gold nanoparticles enhance non-invasive radiofrequency thermal destruction of human gastrointestinal cancer cells. Journal of Nanobiotechnology. 6, 2 (2008).
- Raoof, M., et al. Stability of antibody-conjugated gold nanoparticles in the endolysosomal nanoenvironment: implications for noninvasive radiofrequency-based cancer therapy. Nanomedicine. 8, 1096 (2012).
- Glazer, E. S., Massey, K. L., Zhu, C., Curley, S. A. Pancreatic carcinoma cells are susceptible to noninvasive radio frequency fields after treatment with targeted gold nanoparticles. Surgery. 148, 319 (2010).
- Glazer, E. S., Curley, S. A. Radiofrequency field-induced thermal cytotoxicity in cancer cells treated with fluorescent nanoparticles. Cancer. 116, 3285 (2010).
- Glazer, E. S., Curley, S. A. Non-invasive radiofrequency ablation of malignancies mediated by quantum dots, gold nanoparticles and carbon nanotubes. Therapeutic Delivery. 2, 1325 (2011).
- Corr, S. J., Raoof, M., Mackeyev, Y., Phounsavath, S., Cheney, M. A., Cisneros, B. T., Shur, M., Gozin, M., McNally, P. J., Wilson, L. J., Curley, S. A. Citrate-Capped Gold Nanoparticle Electrophoretic Heat Production in Response to a Time-Varying Radiofrequency Electric-Field. J. Phys. Chem. C. 116, 24380 (2012).
- Kruse, D. E., et al. A Radio-Frequency Coupling Network for Heating of Citrate-Coated Gold Nanoparticles for Cancer Therapy: Design and Analysis. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 58, 10 (2011).
- Li, D., et al. Negligible absorption of radiofrequency radiation by colloidal gold nanoparticles. J. Colloid Interf. Sci. 358, 47 (2011).
- Liu, X., Chen, H. J., Chen, X., Parini, C., Wen, D. Low frequency heating of gold nanoparticle dispersions for non-invasive thermal therapies. Nanoscale. , (2012).
- Sassaroli, E., Li, K. C. P., O’Neill, B. E. Radio frequency absorption in gold nanoparticle suspensions: a phenomenological study. J. Phys. D App. Phys. 45, 075303 (2012).
- Worle-Knirsch, J. M., Pulskamp, K., Krug, H. F. Oops they did it again! Carbon nanotubes hoax scientists in viability assays. Nano Lett. 6, 1261 (2006).
