סינתזה מיקרוגל מונחה של תחמוצת ברזל חלקיקים עבור איתור מהיר של טרשת עורקים
Summary
טכנולוגיית מיקרוגל מאפשרת סינתזה מהר מאוד של חלקיקי תחמוצת ברזל לאפיון פלאק טרשת עורקים. השימוש של aminobisphosphonate בצד החיצוני של ננו-החלקיקים מספק הצטברות מהירה בתחום הטרשת העורק.
Abstract
פרוטוקול מונחה מיקרוגל מהיר לשחזור פותח לסינתזה של חלקיקים פונקציונלי neridronate. החל מ הסינתזה של חלקיקים הידרופובי, השיטה שלנו מבוססת על עיבוד משיטת פירוק תרמי סינתזת מיקרוגל מונע. המתודולוגיה החדשה מייצרת ירידת זמני התגובה בהשוואה לנהלים מסורתיים. יתר על כן, השימוש בטכנולוגית המיקרוגל מגביר את השחזור של התגובות, משהו חשוב מנקודת המבט של יישומים קליניים. החידוש של ננו-חלקיקי תחמוצת ברזל זו הוא ההיקשרות הרגשית של Neridronate. השימוש במולקולה זו מוביל מחצית בביספוספונטים כלפי החלק החיצוני של ננו-חלקיקים המספק Ca 2 + מחייב תכונות במבחנה וצבירת סלקטיבית in vivo של פלאק טרשת. הפרוטוקול מאפשר סינתזה זיהוי לוחית כ -3 שעות מאז סינתזה הראשונית מן שרתי רשתמבשרי ג. ההצטברות שלהם בתחום הטרשת העורק בתוך פחות מ -1 hr מספקת חומר ניגוד מתאים במיוחד עבור יישומים קליניים.
Introduction
טרשת עורקים היא מחלה דלקתית כרונית multifactorial של דופן העורק הנובע מטבוליזם השומנים ושוחררו ו תגובה דלקתית פגום. עקב שכיחות ואת העלויות הכלכליות והחברתיות של מחלות לב וכלי דם זה וקשורים יש התעניינות גוברת בהתמודדות עם הפתולוגיה עם כלים חדשים, מתוכם ננוטכנולוגיה הוא אחד המבטיחים ביותר. 1-3 עם זאת יש מעט מאוד דוגמאות של מהר ייצור ואפיון של בדיקות שהוא בסיסי לתרגום למרפאת 4 בפרוטוקול זה אנו משתמשים סינתזת מיקרוגל של ננו-חלקיקי תחמוצת ברזל עבור functionalization נוספת עם בביספוספונטים וב איתור vivo של טרשת ApoE -. / -. עכברי 1 hr 5 חלקיקי תחמוצת ברזל (IONP) הם nanomaterial ידוע ושימוש בו כסוכן בניגוד עבור דימות תהודה מגנטיות (MRI) כבר נקבע לצורך זיהוי של מחלות שונותים בשנים האחרונות. 6-8
סינתזת מיקרוגל (MWS), מאפשרת סינתזת חלקיקים בזמנים קצרים מאוד עם שחזור גבוה ותשואות משופרות. 9,10 בפרוטוקול שלנו נקבל IONP עם מיקוד פלאק יכולה בשלושה שלבים. המכשול האחרון הוא ההיצמדות של aminobisphosphonate, Neridronate, שהיא מפתח באסטרטגיה שלנו בשל מאפייני סידן והמחייבת. בשל pyrophosphate אנלוגי הטבעי שלהם (PPI), Neridronate נעשה שימוש בטיפול Osteogenesis Imperfecta (OI) ו במחלת פאג'ט של העצם (PDB) עבור זיקה גבוהה כלפי המינרלים בעצמות. 11-13
שלושת השלבים של פרוטוקול מסוכמים ערכת 1. שלבים אחד ושניים מתבצעות באמצעות טכנולוגיית מיקרוגל. הצעד הראשון לספק חלקיקי תחמוצת ברזל אולאית מצופה חומצה (OA-IONP) על ידי שינוי של שיטות שפורסמו. 14 פרוטוקול הוא עיבוד סינתזה מיקרוגל של traditסינתזת פירוק תרמי ional. 15,16 תערובת המכילה Fe (acac) 3, חומצה אולאית, oleylamine ו 1,2-dodecanediol מומסת אלכוהול בנזיל נתון בשני תהליכי חימום. הטיהור מתבצעת שטיפה עם EtOH ואיסוף החלקיקים עם מגנט Nd-Fe-B לחסל את העודף של חומרים פעילים שטח ב supernatant. לאחר מכן, OA-IONP מתייצבים CHCl 3. כצפוי, בשל חימום מהיר מאוד, התוצאות החזויות הראו כי חלקיקים מסונתז על ידי מיקרוגל הם קטנים מבחינת הליבה (3.7 ± 0.8 ננומטר) וגודל הידרודינמית (7.5 ננומטר) בהשוואה פירוק תרמי המסורתי; עם זאת, חלקיקים עדיין להציג crystallinity מעולה.
הצעד השני מורכב שינוי כימי ישיר של הקשר הכפול, נוכח החומצה אולאית, באמצעות מחמצן חזק כמו KMnO 4, המתודולוגיה המקורית שפותחה בקבוצה שלנו שונת תנאי MW.17 בשלב ראשון מהווה את המתחמים בין MNO 4 – ואת הקשר הכפול. לאחר מכן, בשלב השני בתנאים חומציים, לייצר את המחשוף של מולקולת חומצה אולאית מתן חומצה אזלאית-IONP. לאחר שני השלבים הללו של 9 דקות כל אחד, המדגם הוא מטוהר, כביסה ראשונה עם NaHSO 3 1% כדי להפחית את עודף MNO 4 – כדי MNO 2 ולאחר מכן עם NaOH 1% לנטרל את החומצה.
לאחר שלב טיהור, אזלאית-IONP מתייצבים 10 מ"מ pH חיץ פוספט = 7.2. מאגר זה הוא את הסביבה הטובה ביותר עבור יציבות קולואידים של החלקיקים בדומה למה שקרה התגובה המקורית, התרמית. 18 השימוש במיקרוגל במשך החמצון הישיר של הקשר הכפול הכלול OA-IONP הוא דוגמא טובה מאוד של היתרונות של שימוש בטכנולוגיה זו בסינתזה של חלקיקים. עם השיטה הקלסית התגובה לוקחת 24 שעות, הניצול של מיקרוגל להקטין את Reactiבזמן עד 18 דקות. יתר על כן, הפרוטוקול מונחה המיקרוגל מראה שחזור מעולה נותן חלקיקים עם 30 ± 5 ננומטר של גודל הידרודינמית לאחר 4 חזרות. מלבד השינוי בגודל הידרודינמית, פוטנציאל זטה הוא פרמטר טוב במהירות כדי לבדוק את המוצלחת של התגובה. בשל נוכחותם של קבוצות קרבוקסיליות החדשות אזלאית-IONP, הערך עבור פוטנציאל זטה הוא סביב -44 mV, דומה מאוד לערך שהשיג הגישה התרמית.
המצורף של neridronate כדי אזלאית-IONP, נטיית EDC / sulfo-NHS מסורתית משמשת. 19 גישה סינטתית זה ומבוססת מאז העסקת carboxylate מופעל עם sulfo-NHS מבטיח יציבות קולואידים במהלך התגובה. לאחר החיסול של חיץ פוספט התגובה עם neridronate מתבצעת 1 חיץ HEPES מ"מ (pH ~ 7). התגובה הופכת Neridronate-IONP עם גודל הידרודינמית של 40 ± 4 ננומטר distr גודל צרibution ו -24.1 mV של פוטנציאל זטה.
ההליך מתואר לסינתזה מהירה של IONP עבור in vivo הדמיה של פלאק טרשת העורק למרות הכדאיות של השיטה מאפשרת התקשרות של כל פפטיד / נוגדן עם אמינים חינם, באמצעות אותם התנאים, למטרות שונות בתוך סוכן T 2 משוקלל ניגוד MRI שדה.
Protocol
Representative Results
Discussion
חלקיקי תחמוצת ברזל (IONP) הם אחד ננו החשוב ביותר והוא שימש במשך יישומים שונים מלפני הרבה זמן. השימוש בחומרים אלה כסוכן בניגוד עבור דימות תהודה מגנטית (MRI) הוא תחום ומבוססת. עם זאת, תוואי סינתזה לעתים קרובות להימשך מספר זמן ההגדרה היא מסובכת. בשל להפחית באופן דרמטי את זמני …
Disclosures
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 |
References
- 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).
