Immunotargeted sentezi Magneto-plasmonik nanoklastırlar
Summary
Burada, biz güçlü bir manyetik an ve güçlü yakın kızılötesi (NIR) absorbanslı manyeto-plasmonik nanopartiküllerin sentezi için bir protokol açıklar. Protokol moleküler özgü hedeflenmesini gerektiren çeşitli biyomedikal uygulamalar için Fc kısmının yoluyla nanopartiküllere antikor konjugasyonu içerir.
Abstract
Tek bir nanopartikül kombine manyetik özellikleri ve plasmonik kontrast yeni manyetomotif Görüntüleme yöntemleri iyileştirme, eşzamanlı yakalama ve (kapalı zaman eğrilerinin) dolaşan tümör hücrelerinin saptanması, ve bir foto termal tedavi ile birlikte çok modlu, moleküler görüntüleme de dahil olmak üzere biyomedikal uygulamalarda bir dizi avantaj sağlayan bir sinerji sağlar Kanser hücrelerinin. Bu uygulamalar yakın kızılötesi (NIR) bölgesinde optik absorbans ve güçlü bir manyetik moment ile manyeto-plasmonik nanopartiküllerin sentezi için protokollerin gelişmesinde önemli ilgi canlandırmıştır. Burada, bir yağ-içinde-su mikroemülsiyonu metoduna dayanır Bu tür melez nanopartiküllerin sentezi için yeni bir protokol mevcut. Bu tarifnamede tarif edilen protokol benzersiz özelliği de manyeto-plasmonik özelliklere sahip olan birincil blokları çeşitli boyutlarda manyeto plasmonik nanopartiküllerin sentezi. Bu yaklaşım, yüksek den olan nanopartiküller verireşit nanopartikül hacmi boyunca dağıtıldığı ve manyetik plasmonik işlevselliklerinin lu. Hibrid nanopartiküller kolayca hedefleme için uygun antijen bağlanması için sorumlu olan Fab kısmındaki çıkış Fc kısmı ile antikor bağlanması ile işlevselleştirilebilir.
Introduction
Farklı fizikokimyasal özelliklere sahip farklı malzemelerden oluşan hibrid nanopartiküller modlu moleküler görüntüleme, tedavi ve izlenmesinde, yeni tarama ve teşhis deneyleri de dahil olmak üzere 1-3 biyomedikal uygulamalarda yeni fırsatlar açabilir. Bir manyetik alana plazmon rezonans ve yanıt ile ilgili olarak çok güçlü bir ışık saçılması ve emme kesitler sağlar, çünkü tek bir nanopartikül içinde plasmonik ve manyetik özelliklerin kombinasyonu özellikle tercih edilir. Örneğin, manyeto-plasmonik nanopartiküller bir harici elektro 3-5 ile geçici bir sinyal modülasyon uygulanarak işaretli hücrelerin karanlık alan görüntüleme kontrastı arttırmak için kullanılmıştır. Manyeto-foto akustik görüntüleme, manyeto-plasmonik nanopartiküller kontrast ve sinyal-arka sıçan büyük gelişmeler sağlayacak – Daha yakın zamanlarda, benzer bir ilke bir yeni görüntüleme yönteminin geliştirilmesinde uygulanmıştırio 6,7. Ayrıca hibrid nanopartiküller eşzamanlı yakalama ve tam kan ve in vivo 8,9 dolaşan tümör hücrelerinin saptanması için kullanılabilir gösterilmiştir. Ayrıca, manyeto-plasmonik nanopartiküller kanser hücrelerinin 10 fototermal tedavi ile kombine moleküler spesifik optik ve MR görüntülemede kullanılabilir theranostic maddeleri umut vericidir.
Çeşitli yaklaşımlar manyeto-plasmonik nanopartiküllerin sentezi için araştırılmıştır. Dambıl gibi çift fonksiyonlu Au-Fe 3 O 4 nanopartiküller 11 oluşturmak için altın nanopartiküller örneğin, Yu ve ark. Kullanılan ayrışma ve Fe (CO) oksidasyon için 5. Wang ve ark. Termal bozunma yöntemi 12 kullanılarak altın kaplı demir oksit nanopartikul sentezlediler. Diğer bazı yaklaşımlar ag birikimi, ardından manyetik çekirdek nanopartiküller üzerine kaplama polimeri ya da amin fonksiyonel moleküller güvenmekmelez oluşturmak için polimer yüzeyi üzerine eski kabuk parçacıkları 7,13. Buna ek olarak, demir oksit nanopartiküller, elektrostatik etkileşimler ve bir kimyasal reaksiyonun 14,15 ile altın nanoçubuklar bağlanmıştır. Bu yaklaşımlar, manyeto-plasmonik oluşturulan nano verim de, biyomedikal uygulamalar için çok tercih edilir ve bu da, yakın kızılötesi (NIR) pencerede optik abzorbans ya da güçlü bir manyetik an olarak manyetik-plasmonik kombinasyonunun bir ölçüde özellikleri tehlikeye düşürür. Örneğin, halter Au-Fe 3 O 4 nanopartiküller nedeniyle, bu tayf aralığında yüksek doku bulanıklığa in vivo kendi faydalarını sınırlandıran 520 nm 'de bir plazmon rezonans noktası vardır. Ayrıca, mevcut protokoller tarafından üretilen manyetik-plasmonik nanopartiküller ACH olabilir daha önemli ölçüde daha az olduğunu, sadece bir veya az sayıda 11 (10'dan az) 14,15 süperparamanyetik kısımları (örneğin, demir oksit nanopartiküllerinin) ile sınırlıdıryoğun bir şekilde bir nano olarak hedeflenmektedir:. Örneğin, yoğun bir şekilde bir 60 nm çapında küresel nanopartikül bin 6 nm süperparamanyetik nanopartiküllerinin mertebesinde içerebilir. Dolayısıyla melez nanopartiküllerinin manyetik özellikleri geliştirmek için büyük bir yer vardır. Ayrıca, daha önce anlatılan bazı protokoller nispeten karmaşık ve sentez işlemleri sırasında tanecikler arasındaki 14,15 toplanmasını önlemek için dikkatli bir optimizasyon gerektirir.
Burada, güçlü bir manyetik anda mevcut ve teknikte önemli sınırlamaları çözen güçlü NIR absorbans manyeto-plasmonik nanopartiküllerin sentezi için bir protokol açıklar. Sentez içinde yağ-su mikroemülsiyon yöntemi 16 kökeni vardır. Böylece, daha küçük birincil parçacıklar arzu edilen bir boyutta nanopartiküllerinin montaj dayanmaktadır. Bu yaklaşım, altın, demir oksit, ve yarı iletken PRI gibi tek bir malzemeden oluşturulan nano üretmek için kullanılmıştırMary 16 ihtiva etmektedir. Biz son küresel nano içine birincil hibrid parçacıkları montaj, sonra, 6 nm çapında altın kabuk / demir oksit parçacıkları çekirdekli yaparak, tarafından, ilk manyeto-plasmonik nanopartiküllerin sentezi için genişletilmiş ve. Nanoklastırlar sadece bu süperparamanyetik özelliklerini korurken yüksek bir manyetik anda gerçekleştirilmesi gibi kurucu nanopartiküllerinin özelliklerini iyileştirmek izin verir, aynı zamanda bu nedenle örneğin güçlü yeri gibi, kurucu nanopartiküllerden mevcut yeni özellikler, ayrı ayrı oluşturma nano-tanecikleri arasındaki etkileşimlerin yararlanır içine birincil parçacıklar Montaj NIR penceresinde optik absorbans. Bu protokol, manyetik ve plasmonik işlevleri bir yüksek yoğunluklu hibrid nano-tanecikleri elde edilir. Birincil parçacıklar sentezlendiği sonra, yöntem, esas olarak, basit bir tek-kaplı bir reaksiyondur. Genel plazmon rezonans gücü ve manyetik momenti birincil parçacıklar ve, Ther bir dizi belirlenirefore, kolay bir uygulamaya bağlı olarak optimize edilebilir. Ayrıca, moleküler özgü hedeflenmesini gerektiren çeşitli biyomedikal uygulamalar için hibrid antikor nanopartiküller olarak bağlanması için bir prosedür geliştirilmiştir. Antikorlar hedefleme için uygun antijen bağlanması için sorumlu olan Fab kısmındaki çıkış Fc parçası yoluyla bağlanır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Manyeto-plasmonik nanoklastırlaar başarılı sentezde kritik adımlar çok tek tek dağılmış birincil altın kabuk / demir oksit nano-tanecikleri yapma ve çekirdek nanoklastırlar içine birincil partiküllerinin öz düzeneğini yönlendiren içerir. Birincil parçacıklar ve yüzey aktif maddeler arasında bir mol oranı nanoklastırlaar boyut dağılımına belirlenmesinde önemli bir rol oynar. Birincil nanopartiküllerinin muntazam olmayan boyut dağılımı manyeto-plasmonik nanoklastırlaar montajı sıras?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma NIH hibe R01 EB008101 ve R01 CA103830 tarafından kısmen desteklenmiştir.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| PYREX 50mL Round Bottom Boiling Flask with Short Neck & 24/40 [ST] Joint | Corning | 4320A-50 | Thermal decomposition reaction |
| PYREX 41 x 300mm 5-Bulb Allihn Condenser with 24/40 [ST] Outer/Inner Joints | Corning | 2480-300 | Thermal decomposition reaction |
| Silicone Oil | Fisher | S159-500 | Oil bath |
| Hot Plate Stirrer | Corning | PC-351 | Heat the reacton with stirring function |
| Thermometer | ThermoWorks | 221-092 | Measure temperature |
| Iron (III) Acetylacetonate | Fisher | AC11913-0250 | Materials for primary hybrid nanoparticles synthesis |
| Oleic Acid 99% | Fisher | A195-500 | |
| Gold (III) Acetate | Fisher | AA3974206 | |
| Hexane | Fisher | H292-1 | |
| Phenyl Ether 99% | Fisher | AC13060-0025 | |
| 1,2-Hexadecanediol 90% | Sigma | 213748-50G | |
| Oleylamine 70% | Sigma | O7805-100G | |
| Sodium Dodecyl Sulfate | Fisher | BP166-100 | Cluster synthesis |
| Sodium Citrate Dihydrate | Sigma | W302600 | |
| Monoclonal Anti-EGF Receptor Antibody | Sigma | E2156 | Cell labeling specificity test |
| Monoclonal Anti-HER2 Antibody | Sigma | AMAB90627 | Cell labeling specificity test |
| Sodium Periodate | Sigma | 311448 | Oxidate Fc region of antibodies |
| Dithiolaromatic PEG6-CONHNH2 | SensoPath Technologies | SPT-0014B | Heterofunctional linker for antibody conjugation to nanoclusters |
| Methoxy-PEG-thiol, 5k | Creative PEGworks | PLS-604 | Passivate the remaining gold surface after antibody conjugation |
| Amicon Ultra-4 Centrifugal Filter Unit with Ultracel-10 membrane | Millipore | UFC801008 | Protien purification |
| HEPES | Sigma | H3375 | Buffer |
| PBS, 1X Solution | Fisher | BP2438-20 | Buffer |
| UV−vis Spectroscopy | BioTek | Synergy HT | Obtain spectrum |
| Centrifuge | Eppendorf | 5810R | Separation |
| Transmission Electron Microscope | FEI | TECNAI G2 F20 X-TWIN | Obtain morphology of nanostructures |
| Upright microscope | Leica | DM6000 | Obtain dark-field images |
| Sonicator | Branson | 1510 | Sonication |
| Carbon Film 300 Mesh Grid | EMS | CF300-Cu | TEM imaging |
| 96-well Plate | Corning | 09-761-145 | UV-vis reading plate |
References
- Bigall, N. C., Parak, W. J., Dorfs, D. Fluorescent, magnetic and plasmonic—Hybrid multifunctional colloidal nano objects. Nano Today. 7, 282-296 (2012).
- Gautier, J., Allard-Vannier, E., Herve-Aubert, K., Souce, M., Chourpa, I. Design strategies of hybrid metallic nanoparticles for theragnostic applications. Nanotechnology. 24, 432002 (2013).
- Wei, Q., Wei, A. Optical imaging with dynamic contrast agents. Chemistry. 17, 1080-1091 (2011).
- Aaron, J. S., et al. Increased optical contrast in imaging of epidermal growth factor receptor using magnetically actuated hybrid gold/iron oxide nanoparticles. Optics express. 14, 12930-12943 (2006).
- Song, H. -. M., Wei, Q., Ong, Q. K., Wei, A. Plasmon-resonant nanoparticles and nanostars with magnetic cores: synthesis and magnetomotive imaging. ACS nano. 4, 5163-5173 (2010).
- Qu, M., et al. Magneto-photo-acoustic imaging. Biomedical optics express. 2, 385-396 (2011).
- Jin, Y., Jia, C., Huang, S. -. W., Donnell O&39, M., Gao, X. Multifunctional nanoparticles as coupled contrast agents. Nature communications. 1, 41 (2010).
- Wu, C. -. H., et al. Versatile Immunomagnetic Nanocarrier Platform for Capturing Cancer Cells. ACS. 7, 8816-8823 (2013).
- Galanzha, E. I., et al. In vivo magnetic enrichment and multiplex photoacoustic detection of circulating tumour cells. Nature nanotechnology. 4, 855-860 (2009).
- Larson, T. A., Bankson, J., Aaron, J., Sokolov, K. Hybrid plasmonic magnetic nanoparticles as molecular specific agents for MRI/optical imaging and photothermal therapy of cancer cells. Nanotechnology. 18, 325101 (2007).
- Yu, H., et al. Dumbbell-like bifunctional Au-Fe3O4 nanoparticles. Nano letters. 5, 379-382 (2005).
- Wang, L., et al. Monodispersed core-shell Fe3O4@Au nanoparticles. The journal of physical chemistry. B. 109, 21593-21601 (2005).
- Wang, H., Brandl, D. W., Le, F., Nordlander, P., Halas, N. J. Nanorice: a hybrid plasmonic nanostructure. Nano letters. 6, 827-832 (2006).
- Hu, X., et al. Trapping and Photoacoustic Detection of CTCs at the Single Cell per Milliliter Level with Magneto‐Optical Coupled Nanoparticles. Small. 9, 2046-2052 (2013).
- Truby, R. L., Emelianov, S. Y., Homan, K. A. Ligand-mediated self-assembly of hybrid plasmonic and superparamagnetic nanostructures. Langmuir. 29, 2465-2470 (2013).
- Bai, F., et al. A Versatile Bottom‐up Assembly Approach to Colloidal Spheres from Nanocrystals. Angewandte Chemie International Edition. 46, 6650-6653 (2007).
