Javascript in navigatro tuo in praesenti inactivum est. Cum Javascript inactivum est, quaedam functiones huius situs interretialis non operabuntur.
Notitias tuas specificas et medicamenta specifica quae tibi placent subscribe, et nos informationes quas praebebis cum articulis in amplissima nostra collectione coniungemus et exemplar PDF per litteras electronicas tibi tempestive mittemus.
Motum nanoparticularum ferri oxidi magneticorum moderare ad distributionem directam cytostaticorum.
Author 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 Dmitri 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 Demidov6,71Centrum Nationale Investigationis Medicae Almazov Ministerii Salutis Foederationis Russicae, Petropolis, 197341, Foederatio Russica; 2 Universitas Electrotechnica Petropolitana “LETI”, Petropolis, 197376, Foederatio Russica; 3 Centrum Medicinae Personalizatae, Centrum Investigationis Medicae Publicae Almazov, Ministerium Salutis Foederationis Russicae, Petropolis, 197341, Foederatio Russica; 4FSBI “Institutum Investigationis Influenzae nomine A. A. Smorodintsev” Ministerium Salutis Foederationis Russicae, Petropolis, Foederatio Russica; 5 Institutum Sechenov Physiologiae Evolutionariae et Biochemiae, Academia Scientiarum Russica, Petropolis, Foederatio Russica; 6 Institutum Cytologiae RAS, Petropolis, 194064, Foederatio Russica; 7INSERM U1231, Facultas Medicinae et Pharmaciae, Universitas Burgundiae-Franchiae Comitatus Divionensis, Francia. Communicatio: Yana ToropovaAlmazov Centrum Nationale Investigationis Medicae, Ministerium Salutis Foederationis Russicae, Petropolis, 197341, Foederatio Russica. Tel. +7 981 95264800 4997069. Inscriptio electronica: [email protected]. Contextus: Modus promittens ad problema toxicitatis cytostaticae est usus nanoparticularum magneticarum (MNP) ad liberationem medicamentorum directam. Propositum: Ut calculis utaris ad optimas proprietates campi magnetici qui MNP in vivo regit determinandas, et ad efficientiam liberationis magnetronis MNP ad tumores murinos in vitro et in vivo aestimandam. (MNPs-ICG) adhibetur. Studia intensitatis luminescentiae in vivo in muribus tumoralibus peracta sunt, cum et sine campo magnetico in loco considerato. Haec studia in scaffold hydrodynamico ab Instituto Medicinae Experimentalis Centri Investigationis Medicae Almazovensis Ministerii Salutis Russici elaborato peracta sunt. Resultatum: Usus magnetium neodymii accumulationem selectivam MNP promovit. Uno minuto post administrationem MNP-ICG muribus tumorem portantibus, MNP-ICG praecipue in hepate accumulantur. In absentia et praesentia campi magnetici, hoc viam eius metabolicam indicat. Quamquam augmentum fluorescentiae in tumore in praesentia campi magnetici observatum est, intensitas fluorescentiae in hepate animalis per tempus non mutata est. Conclusio: Hoc genus MNP, cum vi campi magnetici computata coniunctum, fundamentum esse potest pro evolutione traditionis magnetice moderatae medicamentorum cytostaticorum ad tela tumoris. Verba Clavis: analysis fluorescentiae, indocyaninum, nanoparticulae oxidi ferri, traditio magnetron cytostaticorum, designatio tumoris
Morbi tumorum inter causas mortis praecipuas toto orbe terrarum numerantur. Simul, morbiditatis et mortalitatis crescentis morborum tumorum adhuc perstant.1 Chemotherapia hodie adhibita adhuc inter curationes principales pro variis tumoribus numeratur. Simul, adhuc pertinens est ad methodos ad toxicitatem systemicam cytostaticorum minuendam. Methodus promittens ad problema toxicitatis solvendum est uti vectoribus nanoscalariis ad methodos liberationis medicamentorum dirigendas, quae accumulationem localem medicamentorum in textibus tumorum praebere possunt sine accumulatione eorum in organis et textis sanis aucta. 2 Haec methodus efficit ut efficacitas et directio medicamentorum chemotherapeuticorum in textibus tumorum augeatur, dum toxicitatem systemicam eorum minuit.
Inter varias nanoparticulas ad distributionem directam agentium cytostaticorum consideratas, nanoparticulae magneticae (MNP) magni momenti sunt propter proprietates suas chemicas, biologicas et magneticas singulares, quae earum versatilitatem praestant. Ergo, nanoparticulae magneticae ut systema calefactionis ad curationem tumorum cum hyperthermia (hyperthermia magnetica) adhiberi possunt. Etiam ut agentes diagnostici (diagnosis resonantiae magneticae) adhiberi possunt. 3-5 His proprietatibus utens, cum possibilitate accumulationis MNP in area specifica, per usum campi magnetici externi, distributio praeparationum pharmaceuticarum directarum creationem systematis magnetron multifunctionalis ad cytostatica ad locum tumoris dirigenda aperit. Tale systema MNP et campos magneticos includeret ad motum earum in corpore moderandum. Hoc in casu, et campi magnetici externi et implantationes magneticae in area corporis tumorem continente positae ut fons campi magnetici adhiberi possunt. 6 Prima methodus graves defectus habet, inter quas necessitas utendi apparatu speciali ad directionem magneticam medicamentorum et necessitas erudiendi personalem ad chirurgiam peragendam. Praeterea, haec methodus sumptu alto limitatur et tantum tumoribus "superficialibus" prope superficiem corporis apta est. Methodus alternativa implantationibus magneticis utendis ambitum applicationis huius technologiae amplificat, usum eius in tumoribus in diversis corporis partibus sitis facilitans. Tam magnetes singuli quam magnetes in stent intraluminale integrati ut implantationes ad laesionem tumorum in organis cavis adhiberi possunt ut eorum patentia confirmetur. Attamen, secundum nostras investigationes ineditas, hae non satis magneticae sunt ad retentionem MNP e sanguine confirmandam.
Efficacia administrationis medicamentorum per magnetron a multis factoribus pendet: a proprietatibus ipsius vectoris magnetici, et a proprietatibus fontis campi magnetici (inter quos parametri geometrici magnetum permanentium et vis campi magnetici quem generant). Progressus technologiae prosperae administrationis inhibitorum cellularum magnetice directae progressionem vectorum medicamentorum magneticorum nanoscalariorum idoneorum, aestimationem salutis eorum, et progressionem protocolli visualisationis quod motus eorum in corpore indagare sinit, complecti debet.
In hoc studio, proprietates optimas campi magnetici ad vectorem medicamenti magneticum nanoscalae in corpore moderandum mathematice computavimus. Possibilitas retinendi MNP per parietem vasis sanguinei sub influxu campi magnetici applicati cum his proprietatibus computationalibus etiam in vasis sanguineis rattorum isolatis investigata est. Praeterea, coniugata MNP et agentium fluorescentium synthetizavimus et protocollum ad earum visualizationem in vivo elaboravimus. Sub condicionibus in vivo, in muribus exemplaribus tumoris, efficacia accumulationis MNP in textibus tumoris cum systemice sub influxu campi magnetici administrantur investigata est.
In studio *in vitro*, MNP referentiale adhibuimus, et in studio *in vivo*, MNP polyestere acidi lactici (acido polylactico, PLA) obducta, agentem fluorescentem (indolecyaninum; ICG) continente, adhibuimus. MNP-ICG in hoc casu usui (MNP-PLA-EDA-ICG) includitur.
Synthesis et proprietates physicae ac chemicae MNP alibi iam fusius descriptae sunt.7,8
Ad MNPs-ICG synthetizandas, primum coniugata PLA-ICG producta sunt. Mixtura racemica pulveris PLA-D et PLA-L cum pondere moleculari 60 kDa adhibita est.
Cum PLA et ICG ambo acida sint, ad coniugata PLA-ICG synthesizanda, primum necesse est interponere materiam amino-terminatam in PLA, quae adiuvat ad chemisorbendum interponere. Interponere synthesizatum est utens ethylene diamina (EDA), methodo carbodiimida et carbodiimida solubili in aqua, 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimida (EDAC). Interponere PLA-EDA hoc modo synthesizatur. Adde excessum 20-plicatum molare EDA et excessum 20-plicatum molare EDAC ad 2 mL solutionis chloroformii PLA 0.1 g/mL. Synthesis peracta est in tubo probationis polypropyleno 15 mL in agitatore celeritate 300 min-1 per 2 horas. Schema synthesis in Figura 1 monstratur. Itera synthesin cum excessu 200-plicato reagentium ad schema synthesis optimizandum.
Finita synthesis, solutio centrifugata est celeritate 3000 min-1 per 5 minuta ad removendum excessum derivatorum polyethyleni praecipitatorum. Deinde, 2 mL solutionis ICG 0.5 mg/mL in dimethylsulfoxido (DMSO) solutioni 2 mL additi sunt. Agitator celeritate 300 min-1 per 2 horas fixa est. Schema coniugati obtenti in Figura 2 ostenditur.
In 200 mg MNP, 4 mL PLA-EDA-ICG coniugati addidimus. Suspensio agitatore LS-220 (LOIP, Russia) adhibita est ad 30 minuta agitandam, frequentia 300 min-1. Deinde, isopropanolo ter abluta et separationi magneticae subiecta est. Dispersore ultrasonico UZD-2 (FSUE NII TVCH, Russia) adhibito, IPA suspensioni addendum per 5-10 minuta sub actione ultrasonica continua. Post tertiam ablutionem IPA, praecipitatum aqua destillata ablutum et in solutione salina physiologica, concentratione 2 mg/mL, resuspensum est.
Ad distributionem magnitudinis MNP obtentae in solutione aquosa investigandam, apparatu ZetaSizer Ultra (Malvern Instruments, Britannia) adhibito. Microscopium electronicum transmissionis (TEM) cum cathodo emissionis campi JEM-1400 STEM (JEOL, Iaponia) adhibitum est ad formam et magnitudinem MNP investigandam.
In hoc studio, magnetibus permanentibus cylindricis (gradus N35; cum tunica protectiva niccoli) et magnitudinibus normalibus sequentibus (longitudo axis longi × diametrus cylindri): 0.5×2 mm, 2×2 mm, 3×2 mm et 5×2 mm utimur.
Studium *in vitro* translationis nanoparticulorum (MNP) in systemate exemplari peractum est in scaffold hydrodynamico ab Instituto Medicinae Experimentalis Centri Investigationis Medicae Almazovensis Ministerii Salutis Russici elaborato. Volumen liquidi circulantis (aquae destillatae vel solutionis Krebs-Henseleit) est 225 mL. Magneta cylindrica axialiter magnetizata ut magneta permanentia adhibentur. Magnetem in sustentaculo pone 1.5 mm a pariete interiore tubi vitrei centralis, extremo eius directionem tubi (verticalem) spectante. Fluxus fluidi in circuitu clauso est 60 L/h (velocitati lineari 0.225 m/s correspondens). Solutio Krebs-Henseleit ut fluidum circulans adhibetur quia analogum plasmatis est. Coefficiens viscositatis dynamicae plasmatis est 1.1–1.3 mPa∙s. 9 Quantitas MNP in campo magnetico adsorptae spectrophotometria ex concentratione ferri in liquido circulante post experimentum determinatur.
Praeterea, studia experimentalia in tabula mechanicae fluidorum emendata peracta sunt ad permeabilitatem relativam vasorum sanguiferorum determinandam. Partes principales sustentationis hydrodynamicae in Figura 3 monstrantur. Partes principales stenti hydrodynamici sunt circulus clausus qui sectionem transversalem systematis vascularis simulati et cisterna repositionis. Motus fluidi simulati secundum contornum moduli vasis sanguiferi per antliam peristalticam praebetur. Per experimentum, vaporizatio et ambitus temperaturae requisitus servati, et parametros systematis (temperatura, pressione, fluxus liquidi, et valore pH) monitorati.
Figura 3. Schema structurae adhibitae ad permeabilitatem parietis arteriae carotidis investigandam. 1-receptaculum, 2-antlia peristaltica, 3-mechanismus ad suspensionem MNP continentem in ansam introducendam, 4-fluxometrum, 5-sensor pressionis in ansa, 6-permutator caloris, 7-camera cum receptaculo, 8-fons campi magnetici, 9-folix cum hydrocarbonibus.
Camera continentis receptaculum tribus receptaculis constat: receptaculo magno externo et duobus receptaculis parvis, per quae brachia circuitus centralis transeunt. Cannula in receptaculum parvum inseritur, receptaculum in receptaculo parvo filis alligatur, et apex cannulae filo tenui arcte ligatur. Spatium inter receptaculum magnum et receptaculum parvum aqua destillata impletur, et temperatura constans manet propter nexum cum permutatore caloris. Spatium in receptaculo parvo solutione Krebs-Henseleit impletur ad vitalitatem cellularum vasorum sanguineorum conservandam. Vasculum etiam solutione Krebs-Henseleit impletur. Systema subministrationis gasis (carbonis) ad vaporizandam solutionem in receptaculo parvo in receptaculo repositionis et camera continentis adhibetur (Figura 4).
Figura 4 Camera ubi receptaculum ponitur. 1-Cannula ad vasa sanguinea demittenda, 2-Camera exterior, 3-Camera parva. Sagitta directionem fluidi exemplaris indicat.
Ad indicem permeabilitatis relativae parietis vasis determinandum, arteria carotis muris adhibita est.
Introductio suspensionis MNP (0.5mL) in systema has proprietates habet: volumen internum totum receptaculi et tubi connectivi in ​​ansa est 20mL, et volumen internum cuiusque camerae est 120mL. Fons campi magnetici externus est magnes permanens magnitudinis normalis 2×3 mm. Supra unam ex cameris minoribus, 1 cm a receptaculo distantem, uno extremo parietem receptaculi spectante, installatur. Temperatura ad 37°C servatur. Potentia antliae cylindricae ad 50% constituitur, quod celeritati 17 cm/s respondet. In exemplo comparativo, exempla in cella sine magnetibus permanentibus sumpta sunt.
Hora una post administrationem datae concentrationis MNP, exemplum liquidum e camera extractum est. Concentratio particularum spectrophotometro mensurata est, utens spectrophotometro Unico 2802S UV-Vis (United Products & Instruments, USA). Spectro absorptionis suspensionis MNP considerato, mensura ad longitudinem undarum 450 nm peracta est.
Secundum normas Rus-LASA-FELASA, omnia animalia in certis aedificiis a pathogenis liberis nutriuntur et nutriuntur. Hoc studium omnibus regulis ethicis pertinentibus ad experimenta et investigationes in animalibus obtemperat, et approbationem ethicam ab Almazov National Medical Research Center (IACUC) obtinuit. Animalia aquam ad libitum biberunt et regulariter cibum dabant.
Studium peractum est in decem muribus NSG (NOD.Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/Szj, Jackson Laboratory, USA), masculis duodecim hebdomadarum natis, immunodeficientibus, anesthesiatis, ponderis 22 g ± 10%. Cum immunitas murium immunodeficientiae suppressa sit, mures immunodeficientiae huius stirpis transplantationem cellularum et textuum humanorum sine reiectione transplantationis permittunt. Sodales ex diversis caveis temere in gregem experimentalem assignati sunt, et simul generati vel systematice stratis aliorum gregum expositi sunt ut aequalis expositio microbiota communi assicuraretur.
Linea cellularum cancri humani HeLa ad exemplar xenografti constituendum adhibetur. Cellulae in DMEM glutaminum (PanEco, Russia) continenti cultae sunt, supplemento 10% sero bovino fetali (Hyclone, USA), 100 CFU/mL penicillini, et 100 μg/mL streptomycini. Linea cellularum benigne a Laboratorio Regulationis Expressionis Genicae Instituti Investigationis Cellularis Academiae Scientiarum Russicae provisa est. Ante iniectionem, cellulae HeLa e plastica culturae solutione 1:1 trypsini:Versene (Biolot, Russia) remotae sunt. Post lavacrum, cellulae in medio completo ad concentrationem 5×10⁶ cellularum per 200 μL suspensae sunt, et cum matrice membranae basalis (LDEV-FREE, MATRIGEL® CORNING®) dilutae (1:1, in glacie). Suspensio cellularum praeparata subcutanea in cutem femoris muris iniecta est. Caliper electronicus ad incrementum tumoris singulis tribus diebus monitorandum adhibeatur.
Cum tumor magnitudinem 500 mm3 attigisset, magnes permanens in musculos animalis experimentalis prope tumorem implantatus est. In grege experimentali (MNPs-ICG + tumor-M), 0.1 mL suspensionis MNP iniecta et campo magnetico exposita sunt. Animalia integra non tractata ut exempla (substantia secundaria) adhibita sunt. Praeterea, animalia 0.1 mL MNP iniecta sed magnetibus non implantatis (MNPs-ICG + tumor-BM) adhibita sunt.
Visualizatio fluorescentiae exemplorum *in vivo* et *in vitro* peracta est in bioimagero IVIS Lumina LT series III (PerkinElmer Inc., USA). Ad visualizationem *in vitro*, volumen 1 mL coniugati synthetici PLA-EDA-ICG et MNP-PLA-EDA-ICG puteis laminae additum est. Habitis rationibus proprietatum fluorescentiae tincturae ICG, optimum filtrum ad determinandam intensitatem luminosam exempli electum est: maxima longitudo undae excitationis est 745 nm, et longitudo undae emissionis est 815 nm. Programma *Living Image* 4.5.5 (PerkinElmer Inc.) adhibitum est ad quantitative metiendam intensitatem fluorescentiae puteorum coniugatum continentium.
Intensitas fluorescentiae et accumulatio coniugati MNP-PLA-EDA-ICG in muribus in vivo exemplaribus tumoris mensuratae sunt, sine praesentia et applicatione campi magnetici in loco studiorum. Mures isoflurano anesthetizati sunt, deinde 0.1 mL coniugati MNP-PLA-EDA-ICG per venam caudalem iniectum est. Mures non tractati ut control negativum adhibiti sunt ad fundum fluorescentem obtinendum. Post administrationem coniugati per venam, animal in scaenam calefactionis (37°C) in camera imaginarii fluorescentiae IVIS Lumina LT series III (PerkinElmer Inc.) pone, inhalatione cum 2% anaesthetizatione isoflurani servata. Filtrum inclusum ICG (745–815 nm) ad detectionem signi 1 minutum et 15 minuta post introductionem MNP utere.
Ad accumulationem coniugati in tumore aestimandam, regio peritonealis animalis charta tecta est, quo fluorescentia clara, quae cum accumulatione particularum in hepate coniuncta erat, eliminare licuit. Postquam biodistributio MNP-PLA-EDA-ICG investigata est, animalia humaniter euthanasia isoflurani nimia anaesthesia necata sunt, ad subsequentem separationem regionum tumoris et quantitativam radiationis fluorescentiae aestimationem. Programma Living Image 4.5.5 (PerkinElmer Inc.) adhibitum est ad analysin signorum ex regione selecta manualiter elaborandam. Tres mensurae pro quolibet animali (n = 9) captae sunt.
In hoc studio, onus prosperum ICG in nanoparticulas magnetorum magneticorum (MNPs-ICG) non quantificavimus. Praeterea, efficaciam retentionis nanoparticularum sub influxu magnetum permanentium diversarum formarum non comparavimus. Accedit quod effectus diuturnus campi magnetici in retentionem nanoparticularum in textibus tumoralibus non aestimavimus.
Nanoparticulae dominantur, magnitudine media 195.4 nm. Praeterea, suspensio agglomerata magnitudine media 1176.0 nm continebat (Figura 5A). Deinde, portio per filtrum centrifugum filtrata est. Potentiale zeta particularum est -15.69 mV (Figura 5B).
Figura 5. Proprietates physicae suspensionis: (A) distributio magnitudinis particularum; (B) distributio particularum ad potentialem zeta; (C) photographia TEM nanoparticularum.
Magnitudo particularum est fere 200 nm (Figura 5C), composita ex una nanoparticula (MNP) magnitudinis 20 nm, et testa organica PLA-EDA-ICG coniugata cum densitate electronica minore. Formatio agglomeratorum in solutionibus aquosis explicari potest modulo vis electromotricis singularum nanoparticularum relative humili.
In magnetibus permanentibus, cum magnetizatio in volumine V concentratur, expressio integralis in duo integralia dividitur, nempe volumen et superficiem:
In casu exemplaris cum magnetizatione constanti, densitas currentis nulla est. Tum, expressio vectoris inductionis magneticae hanc formam habebit:
Ad computationem numericam utere programmate MATLAB (MathWorks, Inc., Civitates Foederatae Americae), cuius licentia academica ETU "LETI" numerus est 40502181.
Ut in Figura 7, Figura 8, Figura 9, Figura 10 demonstratur, campus magneticus fortissimus a magnete axialiter ab extremo cylindri orientato generatur. Radius actionis effectivus geometriae magnetis aequivalet. In magnetibus cylindricis cum cylindro cuius longitudo diametro maior est, campus magneticus fortissimus in directione axiali-radiali (pro componente correspondente) observatur; ergo, par cylindrorum cum maiore proportione dimensionum (diametro et longitudine) adsorptio MNP efficacissima est.
Fig. 7. Pars intensionis inductionis magneticae Bz secundum axem Oz magnetis; magnitudo normalis magnetis: linea nigra 0.5×2mm, linea caerulea 2×2mm, linea viridis 3×2mm, linea rubra 5×2mm.
Figura 8. Pars inductionis magneticae Br perpendicularis est ad axem magnetis Oz; magnitudo magnetis standardis: linea nigra 0.5×2mm, linea caerulea 2×2mm, linea viridis 3×2mm, linea rubra 5×2mm.
Figura 9. Pars Bz intensitatis inductionis magneticae ad distantiam r ab axe extremo magnetis (z=0); magnitudo normalis magnetis: linea nigra 0.5×2mm, linea caerulea 2×2mm, linea viridis 3×2mm, linea rubra 5×2mm.
Figura 10 Pars inductionis magneticae secundum directionem radialem; magnitudo magnetis normalis: linea nigra 0.5×2mm, linea caerulea 2×2mm, linea viridis 3×2mm, linea rubra 5×2mm.
Specialia exempla hydrodynamica adhiberi possunt ad modum traditionis nanoparticulae magnetomagneticae (MNP) ad tela tumoris investigandum, ad nanoparticulas in area destinata concentrandas, et ad determinandum mores nanoparticularum sub condicionibus hydrodynamicis in systemate circulatorio. Magneta permanentia ut campi magnetici externi adhiberi possunt. Si interactionem magnetostaticam inter nanoparticulas neglegimus et exemplar fluidi magnetici non consideramus, sufficit interactionem inter magnetem et singulam nanoparticulam cum approximatione dipoli-dipoli aestimare.
Ubi m est momentum magneticum magnetis, r est radius vectoris puncti ubi nanoparticula sita est, et k est factor systematis. In approximatione dipoli, campus magnetis similem configurationem habet (Figura 11).
In campo magnetico uniformi, nanoparticulae solum secundum lineas vis rotantur. In campo magnetico non uniformi, vis in eas agit:
Ubi est derivativum directionis datae l. Praeterea, vis nanoparticulas in areas campi maxime inaequales trahit, id est, curvatura et densitas linearum vis augentur.
Quapropter, expedit magnetem (vel catenam magneticam) satis potentem cum anisotropia axiali manifesta in area ubi particulae sitae sunt adhibere.
Tabula 1 facultatem magnetis singularis ut fontis campi magnetici sufficientis ad captandum et retinendum MNP in lecto vasculari campi applicationis ostendit.