Synthese van Phase-shift Nanoemulsions met smalle Grootte Uitkeringen voor akoestische Droplet-verdamping en Bubble-enhanced Ultrasound-gemedieerde Ablation
Summary
Faseverschuiving nanoemulsions (PSNE) kan worden verdampt met behulp van High Intensity Focused Ultrasound bij plaatselijke verwarming te verbeteren en thermische ablatie in tumoren te verbeteren. In dit rapport wordt de bereiding van stabiele PSNE met een smalle grootteverdeling beschreven. Bovendien is de impact van de verdampte PSNE op echografie-gemedieerde ablatie aangetoond in weefsel-nabootsende fantomen.
Abstract
High-intensity focused ultrasound (HIFU) wordt klinisch gebruikt om thermisch ablatie tumoren. Om plaatselijke verwarming verhogen en thermische ablatie in tumoren, zijn lipiden gecoate perfluorkoolstof druppeltjes ontwikkeld die worden verdampt door HIFU. De bloedvaten in veel tumoren abnormaal lek vanwege hun snelle groei en nanodeeltjes kunnen de fenestraties dringen en passief accumuleren in tumoren. Zo kan het regelen van de grootte van de druppeltjes tot een betere accumulatie in tumoren. In dit rapport wordt de bereiding van stabiele druppeltjes in een faseverschuiving nanoemulsion (PSNE) met een smalle grootteverdeling beschreven. PSNE werden gesynthetiseerd door sonicatie een lipideoplossing in aanwezigheid van vloeistof perfluorkoolstof. Een smalle grootteverdeling werd verkregen door het extruderen van de PSNE meerdere keren met filters met poriegrootten van 100 of 200 nm. De grootteverdeling werd gemeten over een periode van 7 dagen met behulp van dynamische lichtverstrooiing. Polyacrylamide hydrogelen met PSNE werden voorbereid voor in vitro experimenten. PSNE druppeltjes in de hydrogelen werden verdampt met ultrageluid en het resulterende bellen versterkt plaatselijke verhitting. Verdampte PSNE laat sneller verwarmen en vermindert ook de ultrasone intensiteit nodig voor thermische ablatie. Aldus wordt verwacht PSNE thermische ablatie in tumoren bevorderen, mogelijk verbeteren van therapeutische resultaten van HIFU gemedieerde thermische ablatie behandelingen.
Protocol
Discussion
High-intensity focused ultrasound (HIFU) wordt klinisch gebruikt om thermisch ablatie tumoren. 1 Om plaatselijke verwarming te versterken en te verbeteren thermische ablatie in tumoren, hebben lipiden gecoate perfluorkoolstof druppels ontwikkeld die kunnen worden verdampt door HIFU. De bloedvaten in veel tumoren abnormaal lek vanwege hun snelle groei. '2, Nanodeeltjes kunnen de fenestraties dringen en passief verzamelen in tumoren, een proces dat de verhoogde permeabiliteit en retentie (EPR) ef…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd ondersteund door een BU / CIMIT Toegepaste Gezondheidszorg Techniek Predoctoraal Fellowship, een National Science Foundation Verbreding van de deelname Onderzoek Initiatie Grant in de ingenieurswetenschappen (BRIGE) en de National Institutes of Health (R21EB0094930).
Materials
| Common Name | Manufacturer | Cat. Number | Full Name / Description |
| DPPC | Avanti Lipids, Alabaster, AL, USA | 850355P | 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine |
| DSPE-PEG2000 | Avanti Lipids, Alabaster, AL, USA | 880120P | 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-[methoxy(polyethylene glycol)-2000] (ammonium salt) |
| DDFP | Fluoromed, Round Rock, TX, USA | CAS: 138495-42-8 | Dodecafluoropentane (C5F12) |
| PBS | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | P2194 | Phosphate-buffered saline |
| Chloroform | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | 372978 | Chloroform |
| Acrylamide | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | A9926 | 40% 19:1 acrylamide/bis-acrylamide |
| Tris buffer | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | T2694 | 1M, pH 8, trizma hydrochloride and trizma base |
| BSA | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | A3059 | Bovine serum albumin |
| APS | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | A3678 | Ammonium persulfate solution |
| TEMED | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | 87689 | N,N,N’,N’-Tetramethylethylenediamine |
| Equipment | |||
| Sonicator (3 mm tip) | Sonics & Materials, Inc., Newtown, CT, USA | Vibra-Cell | |
| Water bath | Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA | Neslab EX-7 | |
| Extruder | Northern Lipids, Burnaby, BC, Canada | LIPEX | |
| Extruder Filters | Whatman, Piscataway, NJ, USA | Nuclepore #110605 and #110606 | |
| Extruder Drain Disc | Sterlitech Corporation, Kent, WA, USA | #PETEDD25100 | |
| Plastic chamber | U.S. Plastic Corporation, Lima, OH, USA | #55288, 1 3/16″x1 3/16″x2 7/16″ |
References
- Hynynen, K., Darkazanli, A., Unger, E., Schenck, J. F. MRI-guided noninvasive ultrasound surgery. Med. Phys. 20, 107-115 (1993).
- Baban, D. F., Seymour, L. W. Control of tumour vascular permeability. Adv. Drug Deliv. Rev. 34, 109-119 (1998).
- Maeda, H., Wu, J., Sawa, T., Matsumura, Y., Hori, K. Tumor vascular permeability and the EPR effect in macromolecular therapeutics: a review. J. Control. Release. 65, 271-284 (2000).
- Schadlich, A. Tumor accumulation of NIR fluorescent PEG-PLA nanoparticles: impact of particle size and human xenograft tumor model. ACS Nano. 5, 8710-8720 (2011).
- Williams, R. Convertible perfluorocarbon droplets for cancer detection and therapy. 2010 IEEE Ultrasonics Symposium. , (2010).
- Martz, T. D., Sheeran, P. S., Bardin, D., Lee, A. P., Dayton, P. A. Precision manufacture of phase-change perfluorocarbon droplets using microfluidics. Ultrasound Med. Biol. 37, 1952-1957 (2011).
- Giesecke, T., Hynynen, K. Ultrasound-mediated cavitation thresholds of liquid perfluorocarbon droplets in vitro. Ultrasound Med. Biol. 29, 1359-1365 (2003).
- Sheeran, P. S., Luois, S., Dayton, P. A., Matsunaga, T. O. Formulation and Acoustic Studies of a New Phase-Shift Agent for Diagnostic and Therapeutic Ultrasound. Langmuir. 27, 10412-10420 (2011).
- Sheeran, P. S. Decafluorobutane as a phase-change contrast agent for low-energy extravascular ultrasonic imaging. Ultrasound Med. Biol. 37, 1518-1530 (2011).
- Zhang, P. . The Application of Phase-Shift Nanoemulsion in High Intensity Focused Ultrasound: An In Vitro Study [Doctoral Dissertation]. , (2011).
- Allen, T. M., Hansen, C., Martin, F., Redemann, C., Yau-Young, A. Liposomes containing synthetic lipid derivatives of poly(ethylene glycol) show prolonged circulation half-lives in vivo. Biochim. Biophys. Acta. 1066, 29-36 (1991).
- Klibanov, A. L., Maruyama, K., Beckerleg, A. M., Torchilin, V. P., Huang, L. Activity of amphipathic poly(ethylene glycol) 5000 to prolong the circulation time of liposomes depends on the liposome size and is unfavorable for immunoliposome binding to target. Biochim. Biophys. Acta. 1062, 142-148 (1991).
- Klibanov, A. L., Maryama, K., Torchilin, V. P., Huang, L. Amphipathic polyethyleneglycols effectively prolong the circulation time of liposomes. FEBS Lett. 268, 235-237 (1990).
- Gabizon, A. Prolonged circulation time and enhanced accumulation in malignant exudates of Doxorubicin encapsulated in polyethylene-glycol coated liposomes. Cancer Res. 54, 987-992 (1994).
- Awasthi, V. D., Garcia, D., Goins, B. A., Philips, W. T. Circulation and biodistribution profiles of long-circulating PEG-liposomes of various sizes in rabbits. Int. J. Pharm. 253, 121-132 (2003).
- Zhang, P., Porter, T. An in vitro study of a phase-shift nanoemulsion: a potential nucleation agent for bubble-enhanced HIFU tumor ablation. Ultrasound Med. Biol. 36, 1856-1866 (2010).
- Lafon, C. Gel phantom for use in high-intensity focused ultrasound dosimetry. Ultrasound Med. Biol. 31, 1383-1389 (2005).
