Η Javascript είναι απενεργοποιημένη αυτήν τη στιγμή στο πρόγραμμα περιήγησής σας.Όταν η Javascript είναι απενεργοποιημένη, ορισμένες λειτουργίες αυτού του ιστότοπου δεν θα λειτουργούν.
Καταχωρίστε τα συγκεκριμένα στοιχεία σας και τα συγκεκριμένα φάρμακα που σας ενδιαφέρουν και θα αντιστοιχίσουμε τις πληροφορίες που παρέχετε με άρθρα στην εκτενή βάση δεδομένων μας και θα σας στείλουμε έγκαιρα ένα αντίγραφο PDF μέσω email.
Ελέγξτε την κίνηση των μαγνητικών νανοσωματιδίων οξειδίου του σιδήρου για στοχευμένη παροχή κυτταροστατικών
Συγγραφέας Toropova Y, Korolev D, Istomina M, Shulmeyster G, Petukhov A, Mishanin V, Gorshkov A, Podyacheva E, Gareev K, Bagrov A, Demidov O
Yana Toropova, 1 Dmitry Korolev, 1 Maria Istomina, 1,2 Galina Shulmeyster, 1 Alexey Petukhov, 1,3 Vladimir Mishanin, 1 Andrey Gorshkov, 4 Ekaterina Podyacheva, 1 Kamil Gareev, 2 Alexei Bagrov, 5 Oleg Demidov6,71 Almazov National Medical Κέντρο Ερευνών του Υπουργείου Υγείας της Ρωσικής Ομοσπονδίας, Αγία Πετρούπολη, 197341, Ρωσική Ομοσπονδία;2 St. Petersburg Electrotechnical University “LETI”, St. Petersburg, 197376, Russian Federation;3 Κέντρο Εξατομικευμένης Ιατρικής, Κρατικό Ιατρικό Ερευνητικό Κέντρο Almazov, Υπουργείο Υγείας της Ρωσικής Ομοσπονδίας, Αγία Πετρούπολη, 197341, Ρωσική Ομοσπονδία;4FSBI «Influenza Research Institute με το όνομα AA Smorodintsev» Υπουργείο Υγείας της Ρωσικής Ομοσπονδίας, Αγία Πετρούπολη, Ρωσική Ομοσπονδία.5 Ινστιτούτο Εξελικτικής Φυσιολογίας και Βιοχημείας Sechenov, Ρωσική Ακαδημία Επιστημών, Αγία Πετρούπολη, Ρωσική Ομοσπονδία.6 RAS Institute of Cytology, St. Petersburg, 194064, Russian Federation;7INSERM U1231, Faculty of Medicine and Pharmacy, Bourgogne-Franche Comté University of Dijon, France Επικοινωνία: Yana ToropovaAlmazov National Medical Research Centre, Ministry of Health of the Russian Federation, Saint-Petersburg, 197341, Russian Federation Tel +7 246909 [email protected] Ιστορικό: Μια πολλά υποσχόμενη προσέγγιση στο πρόβλημα της κυτταροστατικής τοξικότητας είναι η χρήση μαγνητικών νανοσωματιδίων (MNP) για στοχευμένη χορήγηση φαρμάκων.Σκοπός: Να χρησιμοποιηθούν υπολογισμοί για τον προσδιορισμό των καλύτερων χαρακτηριστικών του μαγνητικού πεδίου που ελέγχει τα MNP in vivo και να αξιολογηθεί η αποτελεσματικότητα της παροχής μαγνητρονίων των MNP σε όγκους ποντικού in vitro και in vivo.(MNPs-ICG) χρησιμοποιείται.Πραγματοποιήθηκαν in vivo μελέτες έντασης φωταύγειας σε καρκινικούς ποντικούς, με και χωρίς μαγνητικό πεδίο στο σημείο ενδιαφέροντος.Αυτές οι μελέτες πραγματοποιήθηκαν σε ένα υδροδυναμικό ικρίωμα που αναπτύχθηκε από το Ινστιτούτο Πειραματικής Ιατρικής του Κρατικού Ιατρικού Ερευνητικού Κέντρου Almazov του ρωσικού Υπουργείου Υγείας.Αποτέλεσμα: Η χρήση μαγνητών νεοδυμίου προώθησε την επιλεκτική συσσώρευση MNP.Ένα λεπτό μετά τη χορήγηση του MNPs-ICG σε ποντίκια που φέρουν όγκο, το MNPs-ICG συσσωρεύεται κυρίως στο ήπαρ.Σε περίπτωση απουσίας και παρουσίας μαγνητικού πεδίου, αυτό υποδεικνύει τη μεταβολική του οδό.Αν και παρατηρήθηκε αύξηση του φθορισμού στον όγκο παρουσία μαγνητικού πεδίου, η ένταση του φθορισμού στο ήπαρ του ζώου δεν άλλαξε με την πάροδο του χρόνου.Συμπέρασμα: Αυτός ο τύπος MNP, σε συνδυασμό με την υπολογισμένη ισχύ του μαγνητικού πεδίου, μπορεί να αποτελέσει τη βάση για την ανάπτυξη μαγνητικά ελεγχόμενης χορήγησης κυτταροστατικών φαρμάκων στους ιστούς όγκου.Λέξεις-κλειδιά: ανάλυση φθορισμού, ινδοκυανίνη, νανοσωματίδια οξειδίου του σιδήρου, χορήγηση μαγνητρονίων κυτταροστατικών, στόχευση όγκου
Οι καρκινικές ασθένειες είναι μία από τις κύριες αιτίες θανάτου παγκοσμίως.Ταυτόχρονα, η δυναμική της αυξανόμενης νοσηρότητας και θνησιμότητας από ασθένειες όγκου εξακολουθεί να υπάρχει.1 Η χημειοθεραπεία που χρησιμοποιείται σήμερα εξακολουθεί να είναι μία από τις κύριες θεραπείες για διαφορετικούς όγκους.Ταυτόχρονα, η ανάπτυξη μεθόδων για τη μείωση της συστηματικής τοξικότητας των κυτταροστατικών εξακολουθεί να είναι σχετική.Μια πολλά υποσχόμενη μέθοδος για την επίλυση του προβλήματος της τοξικότητάς του είναι η χρήση φορέων νανοκλίμακας για τη στόχευση μεθόδων χορήγησης φαρμάκων, οι οποίες μπορούν να παρέχουν τοπική συσσώρευση φαρμάκων σε ιστούς όγκου χωρίς να αυξάνουν τη συσσώρευσή τους σε υγιή όργανα και ιστούς.συγκέντρωση.2 Αυτή η μέθοδος καθιστά δυνατή τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας και της στόχευσης των χημειοθεραπευτικών φαρμάκων στους ιστούς του όγκου, ενώ μειώνει τη συστηματική τους τοξικότητα.
Μεταξύ των διαφόρων νανοσωματιδίων που εξετάζονται για στοχευμένη παροχή κυτταροστατικών παραγόντων, τα μαγνητικά νανοσωματίδια (MNPs) παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον λόγω των μοναδικών χημικών, βιολογικών και μαγνητικών ιδιοτήτων τους, οι οποίες διασφαλίζουν την ευελιξία τους.Επομένως, τα μαγνητικά νανοσωματίδια μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως σύστημα θέρμανσης για τη θεραπεία όγκων με υπερθερμία (μαγνητική υπερθερμία).Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως διαγνωστικοί παράγοντες (διάγνωση μαγνητικού συντονισμού).3-5 Χρησιμοποιώντας αυτά τα χαρακτηριστικά, σε συνδυασμό με τη δυνατότητα συσσώρευσης MNP σε μια συγκεκριμένη περιοχή, μέσω της χρήσης εξωτερικού μαγνητικού πεδίου, η παράδοση στοχευμένων φαρμακευτικών σκευασμάτων ανοίγει τη δημιουργία ενός πολυλειτουργικού συστήματος magnetron για τη στόχευση κυτταροστατικών στην περιοχή του όγκου Προοπτικές.Ένα τέτοιο σύστημα θα περιλαμβάνει MNP και μαγνητικά πεδία για τον έλεγχο της κίνησής τους στο σώμα.Σε αυτή την περίπτωση, τόσο τα εξωτερικά μαγνητικά πεδία όσο και τα μαγνητικά εμφυτεύματα που τοποθετούνται στην περιοχή του σώματος που περιέχει τον όγκο μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πηγή του μαγνητικού πεδίου.6 Η πρώτη μέθοδος έχει σοβαρές ελλείψεις, συμπεριλαμβανομένης της ανάγκης χρήσης εξειδικευμένου εξοπλισμού για τη μαγνητική στόχευση φαρμάκων και της ανάγκης εκπαίδευσης προσωπικού για τη διενέργεια χειρουργικών επεμβάσεων.Επιπλέον, αυτή η μέθοδος περιορίζεται από το υψηλό κόστος και είναι κατάλληλη μόνο για «επιφανειακούς» όγκους κοντά στην επιφάνεια του σώματος.Η εναλλακτική μέθοδος χρήσης μαγνητικών εμφυτευμάτων διευρύνει το πεδίο εφαρμογής αυτής της τεχνολογίας, διευκολύνοντας τη χρήση της σε όγκους που βρίσκονται σε διάφορα μέρη του σώματος.Τόσο οι μεμονωμένοι μαγνήτες όσο και οι μαγνήτες που είναι ενσωματωμένοι στο ενδοαυλικό stent μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εμφυτεύματα για βλάβη όγκου σε κοίλα όργανα για να διασφαλιστεί η βατότητά τους.Ωστόσο, σύμφωνα με τη δική μας αδημοσίευτη έρευνα, αυτά δεν είναι επαρκώς μαγνητικά για να εξασφαλίσουν την κατακράτηση του MNP από την κυκλοφορία του αίματος.
Η αποτελεσματικότητα της χορήγησης φαρμάκου magnetron εξαρτάται από πολλούς παράγοντες: τα χαρακτηριστικά του ίδιου του μαγνητικού φορέα και τα χαρακτηριστικά της πηγής μαγνητικού πεδίου (συμπεριλαμβανομένων των γεωμετρικών παραμέτρων των μόνιμων μαγνητών και της ισχύος του μαγνητικού πεδίου που δημιουργούν).Η ανάπτυξη επιτυχημένης τεχνολογίας παροχής αναστολέων κυττάρων με μαγνητική καθοδήγηση θα πρέπει να περιλαμβάνει την ανάπτυξη κατάλληλων φορέων φαρμάκων μαγνητικής νανοκλίμακας, την αξιολόγηση της ασφάλειάς τους και την ανάπτυξη ενός πρωτοκόλλου οπτικοποίησης που επιτρέπει την παρακολούθηση των κινήσεών τους στο σώμα.
Σε αυτή τη μελέτη, υπολογίσαμε μαθηματικά τα βέλτιστα χαρακτηριστικά μαγνητικού πεδίου για τον έλεγχο του φορέα φαρμάκου μαγνητικής νανοκλίμακας στο σώμα.Η δυνατότητα συγκράτησης του MNP μέσω του τοιχώματος των αιμοφόρων αγγείων υπό την επίδραση ενός εφαρμοσμένου μαγνητικού πεδίου με αυτά τα υπολογιστικά χαρακτηριστικά μελετήθηκε επίσης σε απομονωμένα αιμοφόρα αγγεία αρουραίου.Επιπλέον, συνθέσαμε συζυγή MNPs και φθοριζόντων παραγόντων και αναπτύξαμε ένα πρωτόκολλο για την οπτικοποίησή τους in vivo.Υπό συνθήκες in vivo, σε ποντίκια μοντέλου όγκου, μελετήθηκε η αποτελεσματικότητα συσσώρευσης MNP σε ιστούς όγκου όταν χορηγήθηκαν συστηματικά υπό την επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου.
Στη μελέτη in vitro, χρησιμοποιήσαμε το MNP αναφοράς και στην in vivo μελέτη, χρησιμοποιήσαμε το MNP επικαλυμμένο με πολυεστέρα γαλακτικού οξέος (πολυγαλακτικό οξύ, PLA) που περιέχει έναν παράγοντα φθορισμού (ινδολεκυανίνη, ICG).Το MNP-ICG περιλαμβάνεται στην περίπτωση χρήσης (MNP-PLA-EDA-ICG).
Η σύνθεση και οι φυσικές και χημικές ιδιότητες του MNP έχουν περιγραφεί λεπτομερώς αλλού.7,8
Προκειμένου να συντεθεί MNPs-ICG, αρχικά παρήχθησαν συζυγή PLA-ICG.Χρησιμοποιήθηκε ένα ρακεμικό μίγμα σκόνης PLA-D και PLA-L με μοριακό βάρος 60 kDa.
Δεδομένου ότι το PLA και το ICG είναι και τα δύο οξέα, για να συντεθούν συζυγή PLA-ICG, πρέπει πρώτα να συντεθεί ένας αμινοτελικός διαχωριστής στο PLA, ο οποίος βοηθά το ICG να χημικοποιηθεί στον διαχωριστή.Ο διαχωριστής συντέθηκε χρησιμοποιώντας αιθυλενοδιαμίνη (EDA), μέθοδο καρβοδιιμιδίου και υδατοδιαλυτό καρβοδιιμίδιο, 1-αιθυλ-3-(3-διμεθυλαμινοπροπυλ)καρβοδιιμίδιο (EDAC).Ο διαχωριστής PLA-EDA συντίθεται ως εξής.Προσθέστε 20πλάσια μοριακή περίσσεια EDA και 20πλάσια μοριακή περίσσεια EDAC σε 2 mL διαλύματος χλωροφορμίου PLA 0,1 g/mL.Η σύνθεση διεξήχθη σε δοκιμαστικό σωλήνα πολυπροπυλενίου 15 mL σε αναδευτήρα με ταχύτητα 300 min-1 για 2 ώρες.Το σχήμα σύνθεσης φαίνεται στο Σχήμα 1. Επαναλάβετε τη σύνθεση με 200 φορές περίσσεια αντιδραστηρίων για να βελτιστοποιήσετε το σχήμα σύνθεσης.
Στο τέλος της σύνθεσης, το διάλυμα φυγοκεντρήθηκε με ταχύτητα 3000 min-1 για 5 λεπτά για να απομακρυνθεί η περίσσεια των παραγώγων πολυαιθυλενίου που καταβυθίστηκαν.Στη συνέχεια, 2 mL ενός διαλύματος ICG 0,5 mg/mL σε διμεθυλοσουλφοξείδιο (DMSO) προστέθηκαν στο διάλυμα των 2 mL.Ο αναδευτήρας στερεώνεται σε ταχύτητα ανάδευσης 300 min-1 για 2 ώρες.Το σχηματικό διάγραμμα του ληφθέντος συζυγούς φαίνεται στο σχήμα 2.
Σε 200 mg MNP, προσθέσαμε 4 mL συζυγούς PLA-EDA-ICG.Χρησιμοποιήστε έναν αναδευτήρα LS-220 (LOIP, Ρωσία) για να αναδεύσετε το εναιώρημα για 30 λεπτά με συχνότητα 300 min-1.Στη συνέχεια, πλύθηκε με ισοπροπανόλη τρεις φορές και υποβλήθηκε σε μαγνητικό διαχωρισμό.Χρησιμοποιήστε το UZD-2 Ultrasonic Disperser (FSUE NII TVCH, Ρωσία) για να προσθέσετε IPA στο εναιώρημα για 5-10 λεπτά υπό συνεχή δράση υπερήχων.Μετά την τρίτη πλύση ΙΡΑ, το ίζημα πλύθηκε με απεσταγμένο νερό και επαναιωρήθηκε σε φυσιολογικό ορό σε συγκέντρωση 2 mg/mL.
Ο εξοπλισμός ZetaSizer Ultra (Malvern Instruments, UK) χρησιμοποιήθηκε για τη μελέτη της κατανομής μεγέθους του ληφθέντος MNP στο υδατικό διάλυμα.Ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης (TEM) με κάθοδο εκπομπής πεδίου JEM-1400 STEM (JEOL, Ιαπωνία) χρησιμοποιήθηκε για τη μελέτη του σχήματος και του μεγέθους του MNP.
Σε αυτή τη μελέτη, χρησιμοποιούμε κυλινδρικούς μόνιμους μαγνήτες (βαθμού N35, με προστατευτική επίστρωση νικελίου) και τα ακόλουθα τυπικά μεγέθη (μήκος μεγάλου άξονα × διάμετρος κυλίνδρου): 0,5×2 mm, 2×2 mm, 3×2 mm και 5×2 mm.
Η in vitro μελέτη της μεταφοράς MNP στο σύστημα μοντέλου πραγματοποιήθηκε σε ένα υδροδυναμικό ικρίωμα που αναπτύχθηκε από το Ινστιτούτο Πειραματικής Ιατρικής του Κρατικού Ιατρικού Ερευνητικού Κέντρου Almazov του Ρωσικού Υπουργείου Υγείας.Ο όγκος του κυκλοφορούντος υγρού (απεσταγμένο νερό ή διάλυμα Krebs-Henseleit) είναι 225 mL.Οι αξονικά μαγνητισμένοι κυλινδρικοί μαγνήτες χρησιμοποιούνται ως μόνιμοι μαγνήτες.Τοποθετήστε τον μαγνήτη σε μια θήκη 1,5 mm μακριά από το εσωτερικό τοίχωμα του κεντρικού γυάλινου σωλήνα, με το άκρο του στραμμένο προς την κατεύθυνση του σωλήνα (κατακόρυφα).Ο ρυθμός ροής του ρευστού στον κλειστό βρόχο είναι 60 L/h (που αντιστοιχεί σε γραμμική ταχύτητα 0,225 m/s).Το διάλυμα Krebs-Henseleit χρησιμοποιείται ως κυκλοφορούν υγρό επειδή είναι ανάλογο του πλάσματος.Ο συντελεστής δυναμικού ιξώδους του πλάσματος είναι 1,1–1,3 mPa∙s.9 Η ποσότητα του MNP που προσροφάται στο μαγνητικό πεδίο προσδιορίζεται με φασματοφωτομετρία από τη συγκέντρωση σιδήρου στο κυκλοφορούν υγρό μετά το πείραμα.
Επιπλέον, έχουν διεξαχθεί πειραματικές μελέτες σε έναν βελτιωμένο πίνακα μηχανικής υγρών για τον προσδιορισμό της σχετικής διαπερατότητας των αιμοφόρων αγγείων.Τα κύρια συστατικά του υδροδυναμικού υποστηρίγματος φαίνονται στο Σχήμα 3. Τα κύρια συστατικά του υδροδυναμικού στεντ είναι ένας κλειστός βρόχος που προσομοιώνει τη διατομή του μοντέλου αγγειακού συστήματος και μια δεξαμενή αποθήκευσης.Η κίνηση του ρευστού μοντέλου κατά μήκος του περιγράμματος της μονάδας αιμοφόρου αγγείου παρέχεται από μια περισταλτική αντλία.Κατά τη διάρκεια του πειράματος, διατηρήστε την εξάτμιση και το απαιτούμενο εύρος θερμοκρασίας και παρακολουθήστε τις παραμέτρους του συστήματος (θερμοκρασία, πίεση, ρυθμός ροής υγρού και τιμή pH).
Σχήμα 3 Μπλοκ διάγραμμα της διάταξης που χρησιμοποιείται για τη μελέτη της διαπερατότητας του τοιχώματος της καρωτιδικής αρτηρίας.1-δεξαμενή αποθήκευσης, 2-περισταλτική αντλία, 3-μηχανισμός για την εισαγωγή ανάρτησης που περιέχει MNP στον βρόχο, 4-μετρητής ροής, 5-αισθητήρας πίεσης στον βρόχο, 6-εναλλάκτης θερμότητας, 7-θάλαμος με δοχείο , 8-η πηγή του μαγνητικού πεδίου, 9-το μπαλόνι με υδρογονάνθρακες.
Ο θάλαμος που περιέχει το δοχείο αποτελείται από τρία δοχεία: ένα εξωτερικό μεγάλο δοχείο και δύο μικρά δοχεία, από τα οποία περνούν οι βραχίονες του κεντρικού κυκλώματος.Ο σωληνίσκος εισάγεται στο μικρό δοχείο, το δοχείο είναι κορδόνι στο μικρό δοχείο και η άκρη του σωληνίσκου δένεται σφιχτά με ένα λεπτό σύρμα.Ο χώρος μεταξύ του μεγάλου δοχείου και του μικρού δοχείου γεμίζει με απεσταγμένο νερό και η θερμοκρασία παραμένει σταθερή λόγω της σύνδεσης με τον εναλλάκτη θερμότητας.Ο χώρος στο μικρό δοχείο είναι γεμάτος με διάλυμα Krebs-Henseleit για τη διατήρηση της βιωσιμότητας των αιμοφόρων αγγείων.Η δεξαμενή γεμίζει επίσης με διάλυμα Krebs-Henseleit.Το σύστημα παροχής αερίου (άνθρακας) χρησιμοποιείται για την εξάτμιση του διαλύματος στο μικρό δοχείο στη δεξαμενή αποθήκευσης και στον θάλαμο που περιέχει το δοχείο (Εικόνα 4).
Εικόνα 4 Ο θάλαμος όπου τοποθετείται το δοχείο.1-Κάνουλα για τη μείωση των αιμοφόρων αγγείων, 2-Εξωτερικός θάλαμος, 3-Μικρός θάλαμος.Το βέλος δείχνει την κατεύθυνση του ρευστού μοντέλου.
Για τον προσδιορισμό του δείκτη σχετικής διαπερατότητας του αγγειακού τοιχώματος, χρησιμοποιήθηκε η καρωτιδική αρτηρία αρουραίου.
Η εισαγωγή του εναιωρήματος MNP (0,5 mL) στο σύστημα έχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά: ο συνολικός εσωτερικός όγκος της δεξαμενής και του σωλήνα σύνδεσης στον βρόχο είναι 20 mL και ο εσωτερικός όγκος κάθε θαλάμου είναι 120 mL.Η πηγή εξωτερικού μαγνητικού πεδίου είναι ένας μόνιμος μαγνήτης με τυπικό μέγεθος 2×3 mm.Τοποθετείται πάνω από έναν από τους μικρούς θαλάμους, 1 cm μακριά από το δοχείο, με το ένα άκρο να βλέπει προς το τοίχωμα του δοχείου.Η θερμοκρασία διατηρείται στους 37°C.Η ισχύς της αντλίας κυλίνδρου έχει ρυθμιστεί στο 50%, που αντιστοιχεί σε ταχύτητα 17 cm/s.Ως έλεγχος, λήφθηκαν δείγματα σε κυψέλη χωρίς μόνιμους μαγνήτες.
Μία ώρα μετά τη χορήγηση μιας δεδομένης συγκέντρωσης MNP, ένα υγρό δείγμα ελήφθη από τον θάλαμο.Η συγκέντρωση σωματιδίων μετρήθηκε με φασματοφωτόμετρο χρησιμοποιώντας φασματοφωτόμετρο Unico 2802S UV-Vis (United Products & Instruments, USA).Λαμβάνοντας υπόψη το φάσμα απορρόφησης του εναιωρήματος MNP, η μέτρηση πραγματοποιήθηκε στα 450 nm.
Σύμφωνα με τις οδηγίες Rus-LASA-FELASA, όλα τα ζώα εκτρέφονται και εκτρέφονται σε συγκεκριμένες εγκαταστάσεις απαλλαγμένες από παθογόνα.Αυτή η μελέτη συμμορφώνεται με όλους τους σχετικούς κανόνες δεοντολογίας για πειράματα και έρευνα σε ζώα και έχει λάβει δεοντολογική έγκριση από το Εθνικό Ιατρικό Κέντρο Ερευνών Almazov (IACUC).Τα ζώα έπιναν νερό κατά βούληση και τρέφονταν τακτικά.
Η μελέτη διεξήχθη σε 10 αναισθητοποιημένα αρσενικά ποντίκια NSG με ανοσοανεπάρκεια 12 εβδομάδων (NOD.Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/Szj, Jackson Laboratory, ΗΠΑ) 10, με βάρος 22 g ± 10%.Εφόσον η ανοσία των ποντικών με ανοσοανεπάρκεια καταστέλλεται, τα ποντίκια ανοσοανεπάρκειας αυτής της σειράς επιτρέπουν τη μεταμόσχευση ανθρώπινων κυττάρων και ιστών χωρίς απόρριψη μοσχεύματος.Τα νεογνά από διαφορετικούς κλωβούς κατανεμήθηκαν τυχαία στην πειραματική ομάδα και συνεκτράφηκαν ή εκτέθηκαν συστηματικά στο κρεβάτι άλλων ομάδων για να εξασφαλιστεί η ίση έκθεση στην κοινή μικροχλωρίδα.
Η ανθρώπινη καρκινική κυτταρική σειρά HeLa χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ενός μοντέλου ξενομοσχεύματος.Τα κύτταρα καλλιεργήθηκαν σε DMEM που περιέχει γλουταμίνη (PanEco, Ρωσία), συμπληρωμένο με 10% εμβρυϊκό βόειο ορό (Hyclone, ΗΠΑ), 100 CFU/mL πενικιλίνη και 100 μg/mL στρεπτομυκίνη.Η κυτταρική σειρά παρασχέθηκε ευγενικά από το Εργαστήριο Ρύθμισης Γονιδιακής Έκφρασης του Ινστιτούτου Κυτταρικής Έρευνας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών.Πριν από την ένεση, τα κύτταρα HeLa αφαιρέθηκαν από το πλαστικό καλλιέργειας με διάλυμα 1:1 θρυψίνης:Versene (Biolot, Ρωσία).Μετά την πλύση, τα κύτταρα εναιωρήθηκαν σε πλήρες μέσο σε συγκέντρωση 5×106 κύτταρα ανά 200 μL και αραιώθηκαν με μήτρα βασικής μεμβράνης (LDEV-FREE, MATRIGEL® CORNING®) (1:1, σε πάγο).Το παρασκευασμένο κυτταρικό εναιώρημα εγχύθηκε υποδορίως στο δέρμα του μηρού ποντικού.Χρησιμοποιήστε ηλεκτρονικές δαγκάνες για να παρακολουθείτε την ανάπτυξη του όγκου κάθε 3 ημέρες.
Όταν ο όγκος έφτασε τα 500 mm3, ένας μόνιμος μαγνήτης εμφυτεύτηκε στον μυϊκό ιστό του πειραματόζωου κοντά στον όγκο.Στην πειραματική ομάδα (MNPs-ICG + όγκος-Μ), εγχύθηκαν 0,1 mL εναιωρήματος MNP και εκτέθηκαν σε μαγνητικό πεδίο.Ολόκληρα ζώα που δεν υποβλήθηκαν σε θεραπεία χρησιμοποιήθηκαν ως μάρτυρες (υπόβαθρο).Επιπλέον, χρησιμοποιήθηκαν ζώα στα οποία έγινε ένεση 0,1 mL MNP αλλά δεν εμφυτεύτηκαν μαγνήτες (MNPs-ICG + όγκος-BM).
Η οπτικοποίηση φθορισμού δειγμάτων in vivo και in vitro πραγματοποιήθηκε στον βιοαπεικονιστή IVIS Lumina LT series III (PerkinElmer Inc., USA).Για in vitro οπτικοποίηση, ένας όγκος 1 mL συνθετικού συζεύγματος PLA-EDA-ICG και MNP-PLA-EDA-ICG προστέθηκε στα φρεάτια της πλάκας.Λαμβάνοντας υπόψη τα χαρακτηριστικά φθορισμού της βαφής ICG, επιλέγεται το καλύτερο φίλτρο που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της φωτεινής έντασης του δείγματος: το μέγιστο μήκος κύματος διέγερσης είναι 745 nm και το μήκος κύματος εκπομπής είναι 815 nm.Το λογισμικό Living Image 4.5.5 (PerkinElmer Inc.) χρησιμοποιήθηκε για την ποσοτική μέτρηση της έντασης φθορισμού των φρεατίων που περιέχουν το συζυγές.
Η ένταση φθορισμού και η συσσώρευση του συζεύγματος MNP-PLA-EDA-ICG μετρήθηκαν σε ποντίκια με μοντέλο όγκου in vivo, χωρίς την παρουσία και την εφαρμογή μαγνητικού πεδίου στη θέση ενδιαφέροντος.Τα ποντίκια αναισθητοποιήθηκαν με ισοφλουράνιο και στη συνέχεια εγχύθηκαν 0,1 mL συζυγούς MNP-PLA-EDA-ICG μέσω της φλέβας της ουράς.Τα ποντίκια που δεν υποβλήθηκαν σε αγωγή χρησιμοποιήθηκαν ως αρνητικός έλεγχος για να ληφθεί ένα φθορίζον υπόβαθρο.Μετά τη χορήγηση του συζυγούς ενδοφλεβίως, τοποθετήστε το ζώο σε ένα στάδιο θέρμανσης (37°C) στον θάλαμο της συσκευής απεικόνισης φθορισμού IVIS Lumina LT series III (PerkinElmer Inc.) ενώ διατηρείται η εισπνοή με αναισθητοποίηση με ισοφλουράνιο 2%.Χρησιμοποιήστε το ενσωματωμένο φίλτρο του ICG (745–815 nm) για ανίχνευση σήματος 1 λεπτό και 15 λεπτά μετά την εισαγωγή του MNP.
Για να εκτιμηθεί η συσσώρευση συζυγούς στον όγκο, η περιτοναϊκή περιοχή του ζώου καλύφθηκε με χαρτί, το οποίο κατέστησε δυνατή την εξάλειψη του λαμπερού φθορισμού που σχετίζεται με τη συσσώρευση σωματιδίων στο ήπαρ.Μετά τη μελέτη της βιοκατανομής του MNP-PLA-EDA-ICG, τα ζώα υπέστησαν ανθρώπινη ευθανασία με υπερβολική δόση αναισθησίας με ισοφλουράνιο για επακόλουθο διαχωρισμό των περιοχών όγκου και ποσοτική αξιολόγηση της ακτινοβολίας φθορισμού.Χρησιμοποιήστε το λογισμικό Living Image 4.5.5 (PerkinElmer Inc.) για να επεξεργαστείτε χειροκίνητα την ανάλυση σήματος από την επιλεγμένη περιοχή ενδιαφέροντος.Έγιναν τρεις μετρήσεις για κάθε ζώο (n = 9).
Σε αυτή τη μελέτη, δεν ποσοτικοποιήσαμε την επιτυχή φόρτωση του ICG σε MNPs-ICG.Επιπλέον, δεν συγκρίναμε την απόδοση συγκράτησης των νανοσωματιδίων υπό την επίδραση μόνιμων μαγνητών διαφορετικών σχημάτων.Επιπλέον, δεν αξιολογήσαμε τη μακροπρόθεσμη επίδραση του μαγνητικού πεδίου στην κατακράτηση νανοσωματιδίων σε ιστούς όγκου.
Κυριαρχούν τα νανοσωματίδια, με μέσο μέγεθος 195,4 nm.Επιπλέον, το εναιώρημα περιείχε συσσωματώματα με μέσο μέγεθος 1176,0 nm (Εικόνα 5Α).Στη συνέχεια, το τμήμα διηθήθηκε μέσω ενός φυγοκεντρικού φίλτρου.Το δυναμικό ζήτα των σωματιδίων είναι -15,69 mV (Εικόνα 5Β).
Σχήμα 5 Οι φυσικές ιδιότητες του εναιωρήματος: (Α) κατανομή μεγέθους σωματιδίων.(Β) κατανομή σωματιδίων στο δυναμικό ζήτα.(Γ) Φωτογραφία TEM νανοσωματιδίων.
Το μέγεθος σωματιδίου είναι βασικά 200 nm (Εικόνα 5C), που αποτελείται από ένα μοναδικό MNP με μέγεθος 20 nm και ένα συζευγμένο οργανικό κέλυφος PLA-EDA-ICG με χαμηλότερη πυκνότητα ηλεκτρονίων.Ο σχηματισμός συσσωματωμάτων σε υδατικά διαλύματα μπορεί να εξηγηθεί από το σχετικά χαμηλό μέτρο της ηλεκτροκινητικής δύναμης μεμονωμένων νανοσωματιδίων.
Για μόνιμους μαγνήτες, όταν η μαγνήτιση συγκεντρώνεται στον όγκο V, η έκφραση του ολοκληρώματος χωρίζεται σε δύο ολοκληρώματα, δηλαδή τον όγκο και την επιφάνεια:
Στην περίπτωση δείγματος με σταθερή μαγνήτιση, η πυκνότητα ρεύματος είναι μηδέν.Στη συνέχεια, η έκφραση του διανύσματος μαγνητικής επαγωγής θα λάβει την ακόλουθη μορφή:
Χρησιμοποιήστε το πρόγραμμα MATLAB (MathWorks, Inc., Η.Π.Α.) για αριθμητικούς υπολογισμούς, αριθμός ακαδημαϊκής άδειας ETU «LETI» 40502181.
Όπως φαίνεται στο Σχήμα 7 Εικόνα 8 Εικόνα 9 Σχήμα-10, το ισχυρότερο μαγνητικό πεδίο δημιουργείται από έναν μαγνήτη προσανατολισμένο αξονικά από το άκρο του κυλίνδρου.Η αποτελεσματική ακτίνα δράσης είναι ισοδύναμη με τη γεωμετρία του μαγνήτη.Σε κυλινδρικούς μαγνήτες με κύλινδρο του οποίου το μήκος είναι μεγαλύτερο από τη διάμετρό του, το ισχυρότερο μαγνητικό πεδίο παρατηρείται στην αξονική-ακτινική κατεύθυνση (για την αντίστοιχη συνιστώσα).Επομένως, ένα ζεύγος κυλίνδρων με μεγαλύτερη αναλογία διαστάσεων (διάμετρος και μήκος) προσρόφηση MNP είναι το πιο αποτελεσματικό.
Εικ. 7 Η συνιστώσα της έντασης μαγνητικής επαγωγής Bz κατά μήκος του άξονα Oz του μαγνήτη.το τυπικό μέγεθος του μαγνήτη: μαύρη γραμμή 0,5×2 χιλιοστά, μπλε γραμμή 2×2 χιλιοστά, πράσινη γραμμή 3×2 χιλιοστά, κόκκινη γραμμή 5×2 χιλιοστά.
Σχήμα 8 Η συνιστώσα μαγνητικής επαγωγής Br είναι κάθετη στον άξονα του μαγνήτη Oz.το τυπικό μέγεθος του μαγνήτη: μαύρη γραμμή 0,5×2 χιλιοστά, μπλε γραμμή 2×2 χιλιοστά, πράσινη γραμμή 3×2 χιλιοστά, κόκκινη γραμμή 5×2 χιλιοστά.
Σχήμα 9 Η συνιστώσα έντασης μαγνητικής επαγωγής Bz στην απόσταση r από τον ακραίο άξονα του μαγνήτη (z=0).το τυπικό μέγεθος του μαγνήτη: μαύρη γραμμή 0,5×2 χιλιοστά, μπλε γραμμή 2×2 χιλιοστά, πράσινη γραμμή 3×2 χιλιοστά, κόκκινη γραμμή 5×2 χιλιοστά.
Σχήμα 10 Εξάρτημα μαγνητικής επαγωγής κατά μήκος της ακτινικής κατεύθυνσης.τυπικό μέγεθος μαγνήτη: μαύρη γραμμή 0,5×2 χιλιοστά, μπλε γραμμή 2×2 χιλιοστά, πράσινη γραμμή 3×2 χιλιοστά, κόκκινη γραμμή 5×2 χιλιοστά.
Μπορούν να χρησιμοποιηθούν ειδικά υδροδυναμικά μοντέλα για τη μελέτη της μεθόδου παροχής MNP σε ιστούς όγκου, τη συγκέντρωση νανοσωματιδίων στην περιοχή στόχο και τον προσδιορισμό της συμπεριφοράς των νανοσωματιδίων υπό υδροδυναμικές συνθήκες στο κυκλοφορικό σύστημα.Οι μόνιμοι μαγνήτες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εξωτερικά μαγνητικά πεδία.Αν αγνοήσουμε τη μαγνητοστατική αλληλεπίδραση μεταξύ των νανοσωματιδίων και δεν λάβουμε υπόψη το μοντέλο μαγνητικού ρευστού, αρκεί να εκτιμήσουμε την αλληλεπίδραση μεταξύ του μαγνήτη και ενός μεμονωμένου νανοσωματιδίου με προσέγγιση διπόλου-διπόλου.
Όπου m είναι η μαγνητική ροπή του μαγνήτη, r είναι το διάνυσμα ακτίνας του σημείου όπου βρίσκεται το νανοσωματίδιο και k είναι ο παράγοντας συστήματος.Στην προσέγγιση του διπόλου, το πεδίο του μαγνήτη έχει παρόμοια διαμόρφωση (Εικόνα 11).
Σε ένα ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο, τα νανοσωματίδια περιστρέφονται μόνο κατά μήκος των γραμμών δύναμης.Σε ένα μη ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο, ασκείται δύναμη σε αυτό:
Πού είναι η παράγωγος δεδομένης κατεύθυνσης l.Επιπλέον, η δύναμη έλκει τα νανοσωματίδια στις πιο ανώμαλες περιοχές του πεδίου, δηλαδή αυξάνεται η καμπυλότητα και η πυκνότητα των γραμμών δύναμης.
Επομένως, είναι επιθυμητό να χρησιμοποιηθεί ένας αρκετά ισχυρός μαγνήτης (ή αλυσίδα μαγνήτη) με εμφανή αξονική ανισοτροπία στην περιοχή όπου βρίσκονται τα σωματίδια.
Ο Πίνακας 1 δείχνει την ικανότητα ενός μόνο μαγνήτη ως επαρκής πηγή μαγνητικού πεδίου να συλλαμβάνει και να διατηρεί το MNP στην αγγειακή κλίνη του πεδίου εφαρμογής.