In Vitro и In Vivo Доставка гипертермии магнитных наночастиц с использованием специальной системы доставки

Краткое содержание

Этот протокол представляет методы и методологию, необходимые для точной доставки гипертермии магнитных наночастиц с использованием сложной системы доставки и мониторинга.

Аннотация

Гипертермия уже давно используется при лечении рака. Методы варьировались от внутриопухолевой вставки горячих железных стержней до системно доставляемых магнитных наночастиц, нацеленных на антитела, при температурах от 39 ° C (уровень лихорадки) до 1000 ° C (электрокоагуляция) и времени лечения от секунд до часов. Температурно-временная зависимость (тепловая доза) диктует эффект с высокими тепловыми дозами, приводящими к абляции тканей и более низким тепловым дозам, приводящим к сублетальным эффектам, таким как увеличение кровотока, накопление лекарств и иммунная стимуляция. Одним из наиболее перспективных современных медицинских методов лечения является гипертермия магнитных наночастиц (mNPH). Этот метод включает в себя активацию магнитных наночастиц, которые могут быть доставлены системно или внутриопухолево, с неинвазивным, нетоксичным переменным магнитным полем. Размер, конструкция и ассоциация магнитных наночастиц, а также частота и напряженность поля магнитного поля являются основными детерминантами нагрева. Мы разработали сложные приборы и методы для доставки воспроизводимой гипертермии магнитных наночастиц в больших и малых животных моделях и культивируемых клетках. Этот подход, использующий непрерывный мониторинг температуры в режиме реального времени в нескольких местах, позволяет доставлять четко определенные тепловые дозы в ткань-мишень (опухоль) или клетки, ограничивая при этом нагрев нецелевой ткани. Точный контроль и мониторинг температуры на нескольких участках и использование стандартного алгоритма (кумулятивный эквивалент минут при 43 °C / CEM43) позволяет точно определять и количественно оценивать тепловую дозу. Наша система, которая допускает широкий спектр температур, тепловых доз и биологических эффектов, была разработана путем сочетания коммерческих приобретений и собственных инженерных и биологических разработок. Эта система была оптимизирована таким образом, чтобы обеспечить быстрое преобразование между методами ex vivo, in vitro и in vivo. Целью этого протокола является демонстрация того, как проектировать, разрабатывать и внедрять эффективную технику и систему для обеспечения воспроизводимой и точной гипертермии магнитной наночастицы (mNP).

Введение

Гипертермия исторически использовалась в терапии рака, либо отдельно, либо в сочетании с другими методами лечения. Хотя он имеет долгую историю использования, наиболее выгодный метод доставки этого лечения все еще обсуждается и зависит от места и местоположения заболевания. Методы доставки гипертермии включают микроволновые, радиочастотные, сфокусированные ультразвуковые, лазерные и металлические наночастицы (такие как золото или оксид железа)1,2,3,4. Эти методы доставки могут привести к диапазону температур лечения от уровня лихорадки до со....

Протокол

Программа по уходу и использованию животных Дартмутского колледжа аккредитована Американской ассоциацией по аккредитации ухода за лабораторными животными (iAAALAC) и придерживается всех руководящих принципов и правил UDSA и NIH (Управление по благополучию лабораторных животных). Все исследования in vivo были одобрены Комитетом по уходу и использованию животных Дартмутского колледжа (IACUC). Процедура эвтаназии придерживается Руководящих принципов AVMA 2020 года для эвтаназии животных.

1. Контрольно-измерительные приборы/проектирование системы

1. Проектируйте пользовательскую антенну AMF (катушку), чтобы она представляла собо....

Результаты

Исследования in vitro
Клетки будут достигать и поддерживать желаемую температуру и тепловую дозу только в том случае, если количество и концентрация магнитных наночастиц /железа и AMF соответствующим образом совпадают. При использовании магнитных наночастиц для нагрева клеток in vitro (и in vivo) следует отметить, что для достижения гипертермии в клетках с интернализованными магнитными наночастицами потребуется определенный уровень внутриклеточных mNP/Fe, а также количество и близость нагруженных mNP .......

Обсуждение

Проектирование и реализация данной системы обеспечивает возможность проведения точных и воспроизводимых in vitro и in vivo экспериментов по гипертермии магнитных наночастиц. Крайне важно, чтобы система была спроектирована таким образом, чтобы частота AMF и напряженность поля адекватно соответствовали типу магнитных наночастиц, концентрации, а также местоположению ткани и желаемой температуре. Кроме того, точный мониторинг температуры в режиме реального времени имеет решающее значение для безопасности и расчета точной теп.......

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье

Имя	Компания	Каталожный номер	Комментарии
.25% Трипсин	Corning	45000-664	доступен во многих компаниях
1,5 мл пробирки	Eppendorf	Eppendorf 22363204	доступен во многих компаниях
B16F10 мышиные клетки меланомы	American Type Culture Collection	CRL-6475
C57/Bl6 мыши	Charles river	027C57BL/6	6-недельные самки мышей
Chiller	Thermal Care	Чиллер серии NQ 5	охлаждающий змеевик
Охлаждающая жидкость	Dow Chemical Company	Dowtherm SR-1	антенна охлаждающей жидкости
Фетальная бычья сыворотка	Hyclone	SH30071	доступны у многих компаний
Волоконно-оптические щупы, программное обеспечение и шасси	FISO FISO		evolution программное обеспечение используется для считывания температур
ИК камеры	Flir		инфракрасная камера для наблюдения за непреднамеренным нагревом
наночастиц оксида железа	микромод Partikeltechnologie GmbH	Бионизированный наноферрит	с покрытием декстрана оксида железа наночастицы
катушки мыши, соленоид	Fluxtrol	специально изготовленный
пенициллин/стрептомицин	Corning	45000-652	доступен у многих компаний
радиочастотный генератор	Huttinger	Источник питания	TIG 10/300
RPMI media	Corning	45000-396	доступен у многих компаний

,