Јавасцрипт је тренутно онемогућен у вашем претраживачу.Када је јавасцрипт онемогућен, неке функције ове веб странице неће радити.
Региструјте своје специфичне детаље и одређене лекове од интереса, а ми ћемо ускладити информације које нам дате са чланцима у нашој обимној бази података и благовремено вам послати ПДФ копију путем е-поште.
Контролишите кретање магнетних наночестица оксида гвожђа за циљану испоруку цитостатика
Аутор Торопова И, Королев Д, Истомина М, Схулмеистер Г, Петукхов А, Мисханин В, Горсхков А, Подиацхева Е, Гареев К, Багров А, Демидов О
Јана Торопова,1 Дмитриј Корољов,1 Марија Истомина,1,2 Галина Шулмајстер,1 Алексеј Петухов,1,3 Владимир Мишанин,1 Андреј Горшков,4 Екатерина Подјачева,1 Камил Гарејев,2 Алексеј Багров,5 Олег Демидов6,71Алмазов Натионал Медицал Истраживачки центар Министарства здравља Руске Федерације, Санкт Петербург, 197341, Руска Федерација;2 Петроградски електротехнички универзитет „ЛЕТИ“, Санкт Петербург, 197376, Руска Федерација;3 Центар за персонализовану медицину, Државни медицински истраживачки центар Алмазов, Министарство здравља Руске Федерације, Санкт Петербург, 197341, Руска Федерација;4ФСБИ „Институт за истраживање грипа по имену АА Смородинцев” Министарство здравља Руске Федерације, Санкт Петербург, Руска Федерација;5 Институт за еволуциону физиологију и биохемију Сеченова Руске академије наука, Санкт Петербург, Руска Федерација;6 Институт за цитологију РАС, Санкт Петербург, 194064, Руска Федерација;7ИНСЕРМ У1231, Медицински и Фармацеутски факултет, Универзитет Боургогне-Францхе Цомте у Дијону, Француска Комуникација: Иана Торопова Алмазов Натионал Медицал Ресеарцх Центре, Министарство здравља Руске Федерације, Санкт Петербург, 197341, Руска Федерација Тел +7 96819806 [емаил протецтед] Позадина: Обећавајући приступ проблему цитостатичке токсичности је употреба магнетних наночестица (МНП) за циљану испоруку лекова.Сврха: Коришћење прорачуна за одређивање најбољих карактеристика магнетног поља које контролише МНП ин виво, и за процену ефикасности испоруке магнетрона МНП туморима миша ин витро и ин виво.(МНПс-ИЦГ) се користи.Студије интензитета луминисценције ин виво су спроведене на мишевима тумора, са и без магнетног поља на месту интересовања.Ове студије су спроведене на хидродинамичкој скели коју је развио Институт за експерименталну медицину Државног медицинског истраживачког центра Алмазов Министарства здравља Русије.Резултат: Употреба неодимијумских магнета је подстакла селективну акумулацију МНП.Минут након примене МНПс-ИЦГ мишевима који носе тумор, МНПс-ИЦГ се углавном акумулира у јетри.У одсуству и присуству магнетног поља, то указује на његов метаболички пут.Иако је уочено повећање флуоресценције у тумору у присуству магнетног поља, интензитет флуоресценције у јетри животиње се није мењао током времена.Закључак: Овај тип МНП, у комбинацији са израчунатом јачином магнетног поља, може бити основа за развој магнетно контролисане испоруке цитостатика у туморска ткива.Кључне речи: флуоресцентна анализа, индоцијанин, наночестице оксида гвожђа, достава цитостатика магнетроном, циљање тумора
Туморске болести су један од главних узрока смрти широм света.Истовремено, и даље постоји динамика повећања морбидитета и морталитета од туморских болести.1 Хемотерапија која се данас користи је и даље један од главних третмана за различите туморе.Истовремено, развој метода за смањење системске токсичности цитостатика је и даље релевантан.Обећавајући метод за решавање проблема токсичности је употреба носача нано-размера за циљане методе испоруке лекова, које могу да обезбеде локалну акумулацију лекова у туморским ткивима без повећања њихове акумулације у здравим органима и ткивима.концентрација.2 Ова метода омогућава побољшање ефикасности и циљање хемотерапеутских лекова на туморска ткива, уз смањење њихове системске токсичности.
Међу различитим наночестицама које се разматрају за циљану испоруку цитостатичких агенаса, магнетне наночестице (МНП) су од посебног интереса због својих јединствених хемијских, биолошких и магнетних особина, које обезбеђују њихову свестраност.Због тога се магнетне наночестице могу користити као систем грејања за лечење тумора са хипертермијом (магнетна хипертермија).Могу се користити и као дијагностички агенси (дијагностика магнетном резонанцом).3-5 Користећи ове карактеристике, у комбинацији са могућношћу акумулације МНП у одређеном подручју, коришћењем спољног магнетног поља, испорука циљаних фармацеутских препарата отвара стварање мултифункционалног магнетронског система који циља цитостатике на место тумора. Изгледи.Такав систем би укључивао МНП и магнетна поља за контролу њиховог кретања у телу.У овом случају, као извор магнетног поља могу се користити и спољашња магнетна поља и магнетни имплантати постављени у део тела који садржи тумор.6 Први метод има озбиљне недостатке, укључујући потребу за коришћењем специјализоване опреме за магнетно циљање лекова и потребу да се обучи особље за извођење операције.Поред тога, ова метода је ограничена високим трошковима и погодна је само за „површне“ туморе близу површине тела.Алтернативни метод употребе магнетних имплантата проширује обим примене ове технологије, олакшавајући примену на туморима који се налазе у различитим деловима тела.И појединачни магнети и магнети интегрисани у интралуминални стент могу се користити као имплантати за оштећење тумора у шупљим органима како би се осигурала њихова проходност.Међутим, према нашем сопственом необјављеном истраживању, они нису довољно магнетни да би осигурали задржавање МНП из крвотока.
Ефикасност испоруке лека магнетроном зависи од многих фактора: од карактеристика самог магнетног носача и од карактеристика извора магнетног поља (укључујући геометријске параметре трајних магнета и јачину магнетног поља које генеришу).Развој успешне магнетно вођене технологије испоруке инхибитора ћелија треба да укључи развој одговарајућих магнетних наносача лекова, процену њихове безбедности и развој протокола за визуелизацију који омогућава праћење њихових кретања у телу.
У овој студији, математички смо израчунали оптималне карактеристике магнетног поља за контролу магнетног нано-носача лека у телу.Могућност задржавања МНП кроз зид крвног суда под утицајем примењеног магнетног поља са овим рачунским карактеристикама проучавана је и у изолованим крвним судовима пацова.Поред тога, синтетизовали смо коњугате МНП и флуоресцентних агенаса и развили протокол за њихову визуализацију ин виво.У условима ин виво, код мишева са туморским моделом, проучавана је ефикасност акумулације МНП у туморским ткивима када се системски примењују под утицајем магнетног поља.
У ин витро студији користили смо референтни МНП, ау ин виво студији користили смо МНП обложен полиестром млечне киселине (полилацтиц ацид, ПЛА) који садржи флуоресцентно средство (индолецијанин; ИЦГ).МНП-ИЦГ је укључен у У случају употребе (МНП-ПЛА-ЕДА-ИЦГ).
Синтеза и физичка и хемијска својства МНП-а су детаљно описани на другом месту.7,8
Да би се синтетизовали МНП-ИЦГ, прво су произведени ПЛА-ИЦГ коњугати.Коришћена је прашкаста рацемична смеша ПЛА-Д и ПЛА-Л молекулске тежине 60 кДа.
Пошто су ПЛА и ИЦГ киселине, да би се синтетизовали ПЛА-ИЦГ коњугати, прво треба да се синтетише амино-терминирани размак на ПЛА, који помаже ИЦГ да се хемисорбује у размакницу.Размакница је синтетизована коришћењем етилен диамина (ЕДА), карбодиимидне методе и карбодиимида растворљивог у води, 1-етил-3-(3-диметиламинопропил) карбодиимида (ЕДАЦ).ПЛА-ЕДА одстојник се синтетише на следећи начин.Додајте 20-струки моларни вишак ЕДА и 20-струки моларни вишак ЕДАЦ у 2 мЛ 0,1 г/мЛ ПЛА раствора хлороформа.Синтеза је изведена у полипропиленској епрувети од 15 мЛ на шејкеру при брзини од 300 мин-1 током 2 сата.Шема синтезе је приказана на слици 1. Поновите синтезу са 200-струким вишком реагенаса да бисте оптимизовали шему синтезе.
На крају синтезе, раствор је центрифугиран брзином од 3000 мин-1 током 5 минута да би се уклонио вишак преципитираних деривата полиетилена.Затим је у раствор од 2 мЛ додато 2 мЛ раствора ИЦГ од 0,5 мг/мЛ у диметил сулфоксиду (ДМСО).Мешалица је фиксирана при брзини мешања од 300 мин-1 током 2 сата.Шематски дијаграм добијеног коњугата је приказан на слици 2.
У 200 мг МНП, додали смо 4 мЛ ПЛА-ЕДА-ИЦГ коњугата.Користите шејкер ЛС-220 (ЛОИП, Русија) да мешате суспензију 30 минута на фреквенцији од 300 мин-1.Затим је три пута испран изопропанолом и подвргнут магнетној сепарацији.Користите ултразвучни дисперзер УЗД-2 (ФСУЕ НИИ ТВЦХ, Русија) да додате ИПА у суспензију 5-10 минута под континуираним ултразвучним дејством.После трећег ИПА испирања, талог је испран дестилованом водом и ресуспендован у физиолошком раствору у концентрацији од 2 мг/мЛ.
За испитивање дистрибуције величине добијеног МНП у воденом раствору коришћена је опрема ЗетаСизер Ултра (Малверн Инструментс, УК).За проучавање облика и величине МНП-а коришћен је трансмисиони електронски микроскоп (ТЕМ) са ЈЕМ-1400 СТЕМ емисионом катодом (ЈЕОЛ, Јапан).
У овој студији користимо цилиндричне трајне магнете (Н35 класе; са заштитним премазом од никла) и следеће стандардне величине (дужина осе × пречник цилиндра): 0,5×2 мм, 2×2 мм, 3×2 мм и 5×2 мм.
Ин витро студија транспорта МНП у моделном систему спроведена је на хидродинамичкој скели коју је развио Институт за експерименталну медицину Државног медицинског истраживачког центра Алмазов Министарства здравља Русије.Запремина течности која циркулише (дестилована вода или Кребс-Хенселеит раствор) је 225 мЛ.Као трајни магнети користе се аксијално магнетизовани цилиндрични магнети.Поставите магнет на држач 1,5 мм удаљен од унутрашњег зида централне стаклене цеви, тако да његов крај буде окренут у правцу цеви (вертикално).Брзина протока течности у затвореној петљи је 60 Л/х (што одговара линеарној брзини од 0,225 м/с).Кребс-Хенселеит раствор се користи као циркулишућа течност јер је аналог плазми.Коефицијент динамичког вискозитета плазме је 1,1–1,3 мПа∙с.9 Количина МНП адсорбованог у магнетном пољу одређена је спектрофотометријом из концентрације гвожђа у циркулишућој течности након експеримента.
Поред тога, спроведене су експерименталне студије на побољшаном столу за механику течности како би се одредила релативна пропустљивост крвних судова.Главне компоненте хидродинамичког носача приказане су на слици 3. Главне компоненте хидродинамичког стента су затворена петља која симулира попречни пресек модела васкуларног система и резервоара за складиштење.Кретање течности модела дуж контуре модула крвног суда обезбеђује перисталтичка пумпа.Током експеримента одржавајте испаравање и потребан температурни опсег и пратите параметре система (температура, притисак, проток течности и пХ вредност).
Слика 3 Блок дијаграм подешавања који се користи за проучавање пермеабилности зида каротидне артерије.1-складишни резервоар, 2-перисталтичка пумпа, 3-механизам за увођење суспензије која садржи МНП у петљу, 4-мерач протока, 5-сензор притиска у петљи, 6-измјењивач топлоте, 7-коморни са контејнером, 8-извор магнетног поља, 9-балон са угљоводоницима.
Комора у којој се налази контејнер састоји се од три контејнера: спољашњег великог контејнера и два мала контејнера, кроз које пролазе кракови централног кола.Канила се убацује у мали контејнер, посуда се навлачи на мали контејнер, а врх каниле је чврсто везан танком жицом.Простор између великог и малог контејнера је испуњен дестилованом водом, а температура остаје константна због прикључка на измењивач топлоте.Простор у малом контејнеру је испуњен Кребс-Хенселеит раствором да би се одржала одрживост ћелија крвних судова.Резервоар је такође напуњен Кребс-Хенселеит раствором.Систем за снабдевање гасом (угљеником) се користи за испаравање раствора у малом контејнеру у резервоару и комори у којој се налази контејнер (слика 4).
Слика 4 Комора у којој је постављен контејнер.1-Канула за спуштање крвних судова, 2-Спољна комора, 3-Мала комора.Стрелица показује смер течности модела.
За одређивање индекса релативне пермеабилности зида крвних судова коришћена је каротидна артерија пацова.
Увођење МНП суспензије (0,5мЛ) у систем има следеће карактеристике: укупна унутрашња запремина резервоара и прикључне цеви у петљи је 20мЛ, а унутрашња запремина сваке коморе је 120мЛ.Спољни извор магнетног поља је трајни магнет стандардне величине 2×3 мм.Поставља се изнад једне од малих комора, 1 цм удаљен од контејнера, са једним крајем окренутим ка зиду контејнера.Температура се одржава на 37°Ц.Снага ваљкасте пумпе је подешена на 50%, што одговара брзини од 17 цм/с.Као контрола, узорци су узети у ћелији без трајних магнета.
Један сат након примене дате концентрације МНП, узет је течни узорак из коморе.Концентрација честица је мерена спектрофотометром коришћењем Уницо 2802С УВ-Вис спектрофотометра (Унитед Продуцтс & Инструментс, УСА).Узимајући у обзир апсорпциони спектар суспензије МНП, мерење је изведено на 450 нм.
Према смерницама Рус-ЛАСА-ФЕЛАСА, све животиње се узгајају и узгајају у посебним објектима без патогена.Ова студија је у складу са свим релевантним етичким прописима за експерименте и истраживања на животињама и добила је етичко одобрење од Националног медицинског истраживачког центра Алмазов (ИАЦУЦ).Животиње су пиле воду ад либитум и редовно се храниле.
Студија је спроведена на 10 анестезираних 12-недељних мужјака имунодефицијентних НСГ мишева (НОД.Цг-Пркдцсцид Ил2ргтм1Вјл/Сзј, Јацксон Лаборатори, УСА) 10, тежине 22 г ± 10%.Пошто је имунитет имунодефицијенција мишева потиснут, мишеви са имунодефицијенцијом ове линије омогућавају трансплантацију људских ћелија и ткива без одбацивања трансплантата.Легла из различитих кавеза су насумично распоређена у експерименталну групу, и они су били кобрјени или систематски изложени постељини других група како би се осигурала једнака изложеност заједничкој микробиоти.
ХеЛа ћелијска линија хуманог рака се користи за успостављање модела ксенографта.Ћелије су култивисане у ДМЕМ који садржи глутамин (ПанЕцо, Русија), допуњен са 10% феталног говеђег серума (Хицлоне, САД), 100 ЦФУ/мЛ пеницилина и 100 μг/мЛ стрептомицина.Ћелијска линија је љубазно обезбеђена од стране Лабораторије за регулацију експресије гена Института за истраживање ћелија Руске академије наука.Пре ињекције, ХеЛа ћелије су уклоњене из пластике културе раствором трипсин:Версен 1:1 (Биолот, Русија).После испирања, ћелије су суспендоване у комплетном медијуму до концентрације од 5×106 ћелија на 200 μЛ и разблажене матриксом базалне мембране (без ЛДЕВ, МАТРИГЕЛ® ЦОРНИНГ®) (1:1, на леду).Припремљена суспензија ћелија је убризгана субкутано у кожу мишјег бутина.Користите електронске чељусти за праћење раста тумора свака 3 дана.
Када је тумор достигао 500 мм3, трајни магнет је имплантиран у мишићно ткиво експерименталне животиње у близини тумора.У експерименталној групи (МНПс-ИЦГ + тумор-М) убризгано је 0,1 мЛ МНП суспензије и изложено магнетном пољу.Нетретиране целе животиње су коришћене као контроле (позадина).Поред тога, коришћене су животиње којима је убризгано 0,1 мЛ МНП, али нису имплантирани магнети (МНПс-ИЦГ + тумор-БМ).
Визуализација флуоресценције ин виво и ин витро узорака изведена је на биоимагеру ИВИС Лумина ЛТ серије ИИИ (ПеркинЕлмер Инц., САД).За ин витро визуализацију, запремина од 1 мЛ синтетичког ПЛА-ЕДА-ИЦГ и МНП-ПЛА-ЕДА-ИЦГ коњугата је додата у јажице плоче.Узимајући у обзир карактеристике флуоресценције ИЦГ боје, изабран је најбољи филтер који се користи за одређивање интензитета светлости узорка: максимална таласна дужина ексцитације је 745 нм, а таласна дужина емисије је 815 нм.Софтвер Ливинг Имаге 4.5.5 (ПеркинЕлмер Инц.) је коришћен за квантитативно мерење интензитета флуоресценције у базенчићима који садрже коњугат.
Интензитет флуоресценције и акумулација коњугата МНП-ПЛА-ЕДА-ИЦГ мерени су на ин виво моделу туморских мишева, без присуства и примене магнетног поља на месту интересовања.Мишеви су анестезирани изофлураном, а затим је 0,1 мЛ коњугата МНП-ПЛА-ЕДА-ИЦГ убризгано кроз репну вену.Нетретирани мишеви су коришћени као негативна контрола да би се добила флуоресцентна позадина.Након примене коњугата интравенозно, ставите животињу на степен загревања (37°Ц) у комору ИВИС Лумина ЛТ серије ИИИ флуоресцентног имиџера (ПеркинЕлмер Инц.) уз одржавање инхалације са 2% анестезијом изофлураном.Користите ИЦГ-ов уграђени филтер (745–815 нм) за детекцију сигнала 1 минут и 15 минута након увођења МНП.
Да би се проценила акумулација коњугата у тумору, перитонеално подручје животиње је прекривено папиром, што је омогућило да се елиминише светла флуоресценција повезана са акумулацијом честица у јетри.Након проучавања биодистрибуције МНП-ПЛА-ЕДА-ИЦГ, животиње су хумано еутаназиране прекомерном дозом анестезије изофлураном ради накнадног одвајања туморских подручја и квантитативне процене флуоресцентног зрачења.Користите софтвер Ливинг Имаге 4.5.5 (ПеркинЕлмер Инц.) да ручно обрадите анализу сигнала из изабраног региона од интереса.За сваку животињу су извршена три мерења (н = 9).
У овој студији нисмо квантификовали успешно учитавање ИЦГ-а на МНП-ИЦГ.Поред тога, нисмо упоређивали ефикасност задржавања наночестица под утицајем трајних магнета различитих облика.Поред тога, нисмо проценили дугорочни ефекат магнетног поља на задржавање наночестица у туморским ткивима.
Доминирају наночестице, са просечном величином од 195,4 нм.Поред тога, суспензија је садржала агломерате просечне величине од 1176,0 нм (Слика 5А).Након тога, део је филтриран кроз центрифугални филтер.Зета потенцијал честица је -15,69 мВ (слика 5Б).
Слика 5 Физичка својства суспензије: (А) расподела величине честица;(Б) расподела честица на зета потенцијалу;(Ц) ТЕМ фотографија наночестица.
Величина честица је у основи 200 нм (слика 5Ц), састављена од једног МНП-а величине 20 нм и ПЛА-ЕДА-ИЦГ коњуговане органске љуске са нижом електронском густином.Формирање агломерата у воденим растворима може се објаснити релативно ниским модулом електромоторне силе појединачних наночестица.
За трајне магнете, када је магнетизација концентрисана у запремини В, интегрални израз се дели на два интеграла, односно запремину и површину:
У случају узорка са константном магнетизацијом, густина струје је нула.Тада ће израз вектора магнетне индукције имати следећи облик:
Користите МАТЛАБ програм (МатхВоркс, Инц., САД) за нумеричко израчунавање, ЕТУ “ЛЕТИ” академска лиценца број 40502181.
Као што је приказано на слици 7 Слика 8 Слика 9 Слика-10, најјаче магнетно поље генерише магнет оријентисан аксијално од краја цилиндра.Ефективни радијус деловања је еквивалентан геометрији магнета.Код цилиндричних магнета са цилиндром чија је дужина већа од његовог пречника, најјаче магнетно поље се уочава у аксијално-радијалном правцу (за одговарајућу компоненту);стога, пар цилиндара са већим односом ширине и висине (пречник и дужина) МНП адсорпција је најефикаснија.
Слика 7 Компонента интензитета магнетне индукције Бз дуж Оз осе магнета;стандардна величина магнета: црна линија 0,5 × 2 мм, плава линија 2 × 2 мм, зелена линија 3 × 2 мм, црвена линија 5 × 2 мм.
Слика 8 Компонента магнетне индукције Бр је окомита на осу магнета Оз;стандардна величина магнета: црна линија 0,5 × 2 мм, плава линија 2 × 2 мм, зелена линија 3 × 2 мм, црвена линија 5 × 2 мм.
Слика 9. Компонента интензитета магнетне индукције Бз на растојању р од крајње осе магнета (з=0);стандардна величина магнета: црна линија 0,5 × 2 мм, плава линија 2 × 2 мм, зелена линија 3 × 2 мм, црвена линија 5 × 2 мм.
Слика 10 Компонента магнетне индукције дуж радијалног правца;стандардна величина магнета: црна линија 0,5 × 2 мм, плава линија 2 × 2 мм, зелена линија 3 × 2 мм, црвена линија 5 × 2 мм.
Специјални хидродинамички модели се могу користити за проучавање начина испоруке МНП у туморска ткива, концентрисање наночестица у циљној области и одређивање понашања наночестица у хидродинамичким условима у циркулаторном систему.Трајни магнети се могу користити као спољна магнетна поља.Ако занемаримо магнетостатичку интеракцију између наночестица и не узмемо у обзир модел магнетне течности, довољно је проценити интеракцију између магнета и једне наночестице са дипол-диполном апроксимацијом.
Где је м магнетни момент магнета, р је вектор радијуса тачке у којој се налази наночестица, а к је системски фактор.У диполној апроксимацији, поље магнета има сличну конфигурацију (слика 11).
У униформном магнетном пољу, наночестице се ротирају само дуж линија силе.У неуједначеном магнетном пољу, сила делује на њега:
Где је извод датог правца л.Осим тога, сила повлачи наночестице у најнеравније области поља, односно повећава се закривљеност и густина линија силе.
Због тога је пожељно користити довољно јак магнет (или магнетни ланац) са очигледном аксијалном анизотропијом у области где се налазе честице.
Табела 1 показује способност једног магнета као довољног извора магнетног поља да ухвати и задржи МНП у васкуларном слоју поља примене.