Protocolli per la valutazione radiofrequenza interazioni con nanoparticelle di oro e Sistemi Biologici per la non-invasiva Ipertermia Cancer Therapy
Summary
Descriviamo i protocolli utilizzati per studiare le interazioni di 13,56 MHz a radiofrequenza (RF) elettrici-campi con colloidi nanoparticelle d'oro in entrambi i sistemi non biologici e biologici (in vitro / vivo). Queste interazioni sono studiati per applicazioni nella terapia del cancro.
Abstract
Terapie del cancro che sono meno tossiche e invasivo rispetto ai loro omologhi esistenti sono altamente desiderabili. L'uso di RF elettrici campi che penetrano in profondità nel corpo, causando minima tossicità, sono attualmente in fase di studio come mezzo vitale di terapia del cancro non invasivo. E 'previsto che le interazioni di energia RF con nanoparticelle internalizzate (NP) possono liberare calore che può quindi causare surriscaldamento (ipertermia) della cella, infine termina in necrosi cellulare.
Nel caso di sistemi non biologici, presentiamo protocolli dettagliati relativi alla quantificazione del calore liberato dai colloidi NP altamente concentrati. Per i sistemi biologici, nel caso di esperimenti in vitro, si descrivono le tecniche e le condizioni che devono essere rispettate al fine di esporre in modo efficace le cellule tumorali a radiofrequenza senza massa artefatti di riscaldamento del materiale che oscurano in modo significativo i dati. Infine, diamo una dettagliata metodologia fo de modelli in vivo del mouse con tumori epatici ectopiche.
Introduction
L'assorbimento di energia RF da tessuto biologico (per la loro permettività elettrica intrinseca) si traduce in temperature elevate tessuto in funzione del tempo, che conduce infine alla morte cellulare da ipertermia. Si ipotizza che l'ipertermia il cancro può essere ottimizzato attraverso l'utilizzo di nanomateriali mirati che internalizzano all'interno della cellula tumorale e agiscono come trasduttori RF-termici, lasciando intatte le cellule normali circostanti, sane. Diversi studi hanno già dimostrato che una varietà di NP può agire fonti di calore RF come efficace che aiuti il cancro necrosi 1-4.
In questi saluti, NP oro (AuNPs) 3-5, nanotubi di carbonio 1, e punti quantici 6, 7 hanno esposto le caratteristiche emozionanti quando viene utilizzato sia in vitro ed de esperimenti RF vivo. Sebbene l'esatta natura del meccanismo di riscaldamento di queste NP quando esposti ad un campo RF è ancora in discussione, una serie diesperimenti fondamentali che utilizzano AuNPs ha posto grande importanza sia formato NP e stati di aggregazione. E 'stato dimostrato che solo AuNPs con diametro <10 nm si riscalda quando esposti ad un campo RF-8. Inoltre, questo meccanismo di riscaldamento viene notevolmente attenuato quando i AuNPs vengono aggregati. Questa condizione di aggregazione è stato validato anche all'interno di modelli in vitro che hanno posto l'importanza su ottimizzare AuNP stabilità colloidale entro compartimenti intracellulari endolysomal di efficace terapia RF 4. Tuttavia, le tecniche ei principi sperimentali utilizzati per raccogliere e valutare questi dati possono essere problematico, soprattutto nel caso di convalida profili termici RF da colloidi NP.
Diversi studi hanno dimostrato che il riscaldamento Joule dello sfondo sospensione ionica che i PN sono sospese in può essere la principale fonte di produzione di calore RF e non NP stessi 9-12. Anche se il nostro recente articolo 8 ha convalidato tegli usa delle interazioni RF nel generare calore da AuNPs di diametro inferiore a 10 nm, ci proponiamo di descrivere questi protocolli più in dettaglio in questo articolo.
Abbiamo anche dimostrare i protocolli e le tecniche per valutare l'efficacia di AuNPs come agenti termici hyperthermic sia in vitro e in vivo per modelli di cancro al fegato. Anche se ci concentriamo principalmente su semplici colloidi di AuNPs citrato-capped, le stesse tecniche possono essere applicate ad altri ibridi AUNP come anticorpi e complessi chemioterapia-coniugato. Aderendo a tali principi il sperimentalista spera, dovrebbe essere in grado di valutare rapidamente il potenziale per qualsiasi nanomateriale ad essere un efficace agente ipertermica termico RF-indotta.
Protocol
Representative Results
Discussion
Questi protocolli consentono sperimentatore analizzare compiutamente la misura in cui nanomateriali (in questo caso AuNPs) può aumentare ipertermia indotta da radiofrequenza per il trattamento del cancro. Il primo protocollo si occupa specificamente di analizzare la produzione di calore da campioni AUNP altamente concentrato e purificato. Sebbene altri gruppi hanno riportato la produzione di calore principalmente dai buffer che le AuNPs sono sospesi e non gli stessi AuNPs 9-11, i loro sistemi RF utilizzate c…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato finanziato dal NIH (U54CA143837), i NIH MD Anderson Cancer Center di supporto Grants (CA016672), la Fondazione V (SAC), e di un assegno di ricerca senza restrizioni da parte della Fondazione Kanzius Research (SAC, Erie, PA). Ringraziamo Kristine Ash del Dipartimento di Oncologia Chirurgica, MD Anderson Cancer Center, per l'assistenza amministrativa.
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 |
Referências
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