As nanogotículas de perfluorocarbono ativadas opticamente mostram-se promissoras em aplicações de imagem fora do sistema vascular. Este artigo demonstrará como sintetizar essas partículas, cruzar fantasmas de poliacrilamida e modular as gotículas acusticamente para melhorar seu sinal.
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Artigo de método
Formulação e modulação acústica de nanogotículas de perfluorocarbono opticamente vaporizadas
Neste artigo
Resumo
Resumo
As microbolhas são o agente de contraste de imagem mais comumente usado no ultrassom. No entanto, devido ao seu tamanho, eles são limitados a compartimentos vasculares. Essas microbolhas podem ser condensadas ou formuladas como nanogotículas de perfluorocarbono (PFCnDs) que são pequenas o suficiente para extravasar e, em seguida, serem acionadas acusticamente no local alvo. Essas nanopartículas podem ser ainda mais aprimoradas pela inclusão de um absorvedor óptico, como corante orgânico infravermelho próximo ou nanopartículas (por exemplo, nanopartículas de sulfeto de cobre ou nanopartículas/nanobastões de ouro). PFCnDs opticamente marcados podem ser vaporizados através de irradiação a laser em um processo conhecido como vaporização óptica de gotículas (ODV). Este processo de ativação permite o uso de núcleos de perfluorocarbono de alto ponto de ebulição, que não podem ser vaporizados acusticamente abaixo do limiar máximo de índice mecânico para diagnóstico por imagem. Núcleos de ponto de ebulição mais altos resultam em gotículas que se recondensarão após a vaporização, resultando em PFCnDs "piscando" que produzem brevemente contraste após a vaporização antes de condensar de volta à forma de nanogotículas. Esse processo pode ser repetido para produzir contraste sob demanda, permitindo a imagem livre de fundo, multiplexação, super-resolução e aprimoramento de contraste através de modulação óptica e acústica. Este artigo demonstrará como sintetizar PFCnDs de casca lipídica opticamente desencadeáveis utilizando sonicação de sonda, criar simuladores de poliacrilamida para caracterizar as nanogotículas e modular acusticamente os PFCnDs após ODV para melhorar o contraste.
Introdução
As microbolhas são o agente de contraste ultrassônico mais onipresente devido à sua biocompatibilidade e excelente ecogenicidade em comparação com os tecidos moles. Isso os torna ferramentas valiosas para visualizar o fluxo sanguíneo, a delimitação de órgãos e outras aplicações1. No entanto, seu tamanho (1-10 μm), o que os torna excepcionais para exames de imagem com base em sua frequência ressonante, restringe suas aplicações à vasculatura2.
Essa limitação levou ao desenvolvimento de PFCnDs, que são nanoemulsões compostas por um surfactante envolto em torno de um núcleo líquido de perfluoroca....
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Protocolo
1. Formulação de nanogotículas de perfluorocarbono
- Enxaguar um balão de fundo redondo de 10 ml com clorofórmio e lavar uma seringa de vidro à prova de gás de 10 μL e 1 ml com clorofórmio, aspirando repetidamente o volume total da seringa e expulsando-a por um total de três vezes.
CUIDADO: O clorofórmio é volátil e pode ser tóxico se inalado. Todo o trabalho com este solvente deve ser realizado em um exaustor. - Com as seringas, adicionar 200 μL de DSPE-mPEG2000 (25 mg/mL), 6,3 μL de 1,2-distearoil-sn-glicero-3-fosfocolina (DSPC, 25 mg/mL) e 1 mL de IR 1048 (1 mg/mL em clorofórmio) no frasco de fundo redondo. Lembre-se de limpar as seringas entre l....
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Resultados
A formulação bem-sucedida e a separação centrífuga dos PFCnDs devem produzir gotículas em torno do tamanho de 200-300 nm de diâmetro (Figura 1A). Gotículas inadequadamente separadas podem mostrar pequenos picos em torno de 1 μm. Essas soluções podem ser ainda mais sonicadas por banho para quebrar as gotículas maiores. O tamanho das gotículas aumentará ao longo do tempo devido à coalescência e/ou difusão em um processo conhecido como amadurecimento de Ostwald21,22.......
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Discussão
A sonicação da sonda é um método relativamente simples e fácil de aprender para fabricar PFCnDs. Existem alguns passos em que o cuidado deve ser tomado. Ao manusear clorofórmio, é imperativo que uma pipeta de deslocamento positivo ou seringas de vidro seja usada, pois é volátil e "vazará" das pipetas de deslocamento de ar padrão. Além disso, se estiver usando um deslocamento positivo, certifique-se de que uma ponta apropriada seja usada, pois o clorofórmio dissolverá a maioria das pontas plásticas, o que pode introduzir .......
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Divulgações
Os autores não têm nada a revelar.
Agradecimentos
O trabalho foi apoiado em parte pela Breast Cancer Research Foundation sob a concessão BCRF-20-043.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Persulfato de amônio (APS) | VWR | 97064-592 | |
| 1,2-distearoil-sn-glicero-3-fosfocolina (DSPC) | Avanti Polar Lipids | 850365C | Lipídios, estes podem ser adquiridos suspensos em clorofórmio ou em pó. Para armazenamento a longo prazo, a forma de pó é a melhor, mas o clorofórmio é mais prático. |
| 1,2-distearoil-sn-glicero-3-fosfoetanolamina-N-[metoxi(polietilenoglicol)-2000] (sal de amônio) (DSPE-PEG) | Avanti Polar Lipids | 880120C | Lipídios, estes podem ser adquiridos suspensos em clorofórmio ou em pó. Para armazenamento a longo prazo, a forma de pó é a melhor, mas o clorofórmio é mais prático. |
| Acrilamida : Solução de bisacrilamida (19:1) 40% (p/v), OmniPur® | VWR | EM-1300 | solução de acrilamida, menor concentração/pó |
| IR-1048 | Sigma | 405175 | Corante infravermelho |
| L11-4v | Transdutor de matriz linear de ultrassom | Verasonics | |
| Microtip 1/8" | Qsonica LLC | 4418 | microtip para sonda sonicador |
| N, N, N′, N′ -Tetrametiletilenodiamina (TEMED) | VWR | 97064-902 | Usado para polimerizar poliacrilamida formando radicais livres na presença de persulfato de amônio |
| Nova II | Ophir-Spiricon | 7Z01550 | medidor de potência a laser |
| Perfluorohexano | Fluoromed | APF-60M | perfluorocarbono líquido |
| Comprimidos salinos tamponados com fosfato (PBS) | VWR | 97062-732 | Comprimidos usados para fazer PBS |
| Q500 | Qsonica LLC | Q500-110 | Sonda sonicador |
| Gel de sílica | Sigma-Aldrich | 288500 | 2-25 μ m tamanho de partícula |
| Tempest 30 | New wave | research-Sistema | de laser pulsado |
| Vantage 128 | Verasonics-research | sistema de imagem de ultrassom | |
| Zetasizer Nano ZS | Malvern Instruments | Ltd-Faz | medições de tamanho com base em dispersão dinâmica de luz |
Referências
- Schutt, E. G., Klein, D. H., Mattrey, R. M., Riess, J. G. Injectable microbubbles as contrast agents for diagnostic ultrasound imaging: the key role of perfluorochemicals. Angewandte Chemie International Edition. 42 (28), 3218-3235 (2003).
- Lee, H., et al.
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Reimpressões e permissões
