표면 강화 된 공명 라만 뿌리는 Folate 수용 체를 통해 미세한 난소 암 검출을 위한 Nanoprobe Ratiometry 대상

Summary

난소 암 복 막 구멍을 통해 전이 형성 한다. 여기, 우리는 프로토콜을 제시 하 고 사용 folate 수용 체 표면 강화 된 공명 라만 산란 nanoprobes 비율 이미지를 통해 높은 특이성으로 이러한 병 변 공개 대상. nanoprobes 생활 쥐, intraperitoneally 관리 되 고 파생된 이미지 조직학 잘 연관.

Abstract

난소 암 최악의 부인과 악성을 나타냅니다. 대부분의 환자 (피구 단계 III 또는 IV), 고급 단계에서 현재 로컬 전이성 확산은 이미 발생 한 경우. 그러나, 난소 암 복 강 내 종양 이식 포함 처음에 전이성 확산의 독특한 패턴이 있다. 이 기능은 수 가능, 원칙적으로, 종양 치료 의도 임 플 란 트의 완전 한 절제 이러한 전이성 병 변이의 대부분은 현미경, 그들을 식별 하 고 치료 열심히 하입니다. 이러한 micrometastases 중화 종양 재발을 제거 하 고 장기적인 생존을 달성을 향해 주요 목표 될 여겨진다. 라만 표면 강화 된 공명 라만 산란 nanoprobes와 이미징 윤곽을 그리 다 때문에 그들의 밝은 높은 감도와 미세한 종양 및 bioorthogonal 스펙트럼 서명을 사용할 수 있습니다. 여기, 우리가 같은 nanoprobes의 두 ‘맛’의 합성 설명: folate 수용 체는 항 체 공업화 한-많은 난소 암 overexpressed-그리고 고유한 스펙트럼과 비 대상 컨트롤 nanoprobe. nanoprobes는 intraperitoneally의 전이성 인간 난소 선 암 마우스 모델을 공동 관리. 모든 동물 연구 기관 동물 관리 및 사용 위원회의 기념 슬로 안 Kettering 암 센터에 의해 승인 되었다. 동물의 복 막 구멍, 노출 수술은, 고 라 microphotospectrometer와 검사. 그 후, 두 nanoprobes의 라만 서명을 클래식 최소 제곱법 맞춤 알고리즘을 사용 하 여 분리 되며 타겟이 불분명 한 프로브를 통해 엽 산 대상의 비율 기준 신호를 제공 하기 위해 그들의 각각 점수 분할. 이 방법에서는, 미세한 전이 높은 특이성으로 시각화 됩니다. 이 방법의 주요 이점은 복 막 구멍으로 로컬 응용 프로그램은-수술 하는 동안 편리 하 게 할 수 있는-조직의 나노 노출 환자를 쓰는 하지 않고 종양을 태그 수 있습니다. 가양성 신호 내장 표면에 nanoprobes의 비 특정 바인딩에서 형태소 분석 별개 라만 서명 사용 하 여 대상 및 비 대상 nanoprobes 혼합물으로 적용 됩니다 비율 방법에 따라 삭제 될 수 있다. 절차는 현재 상업 넓은 필드 라만 이미징 운영 극장에서이 기술의 응용 프로그램에 대 한 수 한 번 사용할 수 있는 카메라 시스템의 부족에 의해 제한 됩니다.

Introduction

라만 ‘표면 강화 된 라만 산란’와 이미징 (SERS) 나노 설정의 다양 한 병 변을 묘사에 큰 약속을 표시 하 고 많은 다른 종양에 대 한^1,2,3,4 . 관련 나노 입자의 주요 이점은 그들 생물 학적 배경 신호⁵혼동 하지 분명 탐지를 affording 그들의 지문 처럼 스펙트럼 서명입니다. 또한, 내보낸된 신호 강도 더 여기 레이저, ‘표면 강화 된 공명 라만 산란’를 야 기한에 맞춰 흡 광도 맥시 마와 기자 분자 (염료)의 사용과 증폭 (SERRS) 더 큰 감도^{6,7,8,9,10,,1112}나노 입자.

SE(R)RS 나노 입자¹³ 의 채택에 대 한 해결 되어야 한 방 벽 및 많은 다른 나노 구조^14,15 임상 사용을 위해 이다 관리의 그들의 모드 주사 하면 체계적으로 에이전트의 노출 잠재적인 부작용을 제외 하려면 광범위 한 테스트 필요로 하는 고. 이 문서에서는, 우리는 나노 입자의 응용 프로그램에 따라 다른 패러다임 제시 로컬로 vivo에서, 동안 수술, 복 막 구멍에 직접 다음 언바운드 나노 입자¹를 제거 하는 세척 단계. 이 방식은 소설 치료 접근의 조사를 받고 현재는 또한 그에 맞춰 흘리기 복 화학요법 (HIPEC) 라는 복 막 구멍으로 에이전트의 로컬 주입의 사용. 따라서, 원리 자체 임상 작업 흐름에 통합 하기 위해 상대적으로 쉬워야 한다. 우리는 나노 입자의 biodistribution 복 신청 후, 공부 하 고 조직의 순환¹에 어떤 감지 흡수 관찰 하지. 또한, 로컬 응용 프로그램 접근 필요한 나노 입자의 수는 현저 하 게 감소 하므로 reticuloendothelial 시스템에서 나노 입자의 격리 circumvents. 그러나, 몸에 붙이기도 적용할 때 항 체 기능성된 나노 입자는 그들의 목표의 부재에도 내장 표면에 고착 하는 경향이 있습니다. 때문에 일반적인 나노 접착 거짓 긍정적인 신호를 최소화 하기 위해 우리는 비율 접근 방식을 추구, 분자로 타겟된 nanoprobe 특정 신호 및 다른 라만 스펙트럼, 비 대상 컨트롤 nanoprobe를 제공 하는 곳 일반적인 배경^16,17에 대 한 계정. 우리 몸에 붙이기도 적용 표면 강화 된 공명 라만 비율 분광학 확산 난소 암¹마우스 모델에서 최근이 방법론을 설명 했다.

이 방법의 전반적인 목표는 표적으로 한 두 개의 SERRS nanoprobes를 개발 하 고 하나의 일반적인, 암의 보급/overexpression 이미지 위해 마우스 모델에 로컬로 적용 관련 바이오 마커 비율 기준 탐지의 두 프로브를 사용 하 여 통해 라만 이미징입니다. 이 작품에서는, 이것이 많은 난소 암^18,19에서 마커 upregulated folate 수용 체 (FR)를 대상으로 선정 되었다. 관련 기반 나노 입자와 라 microimaging 또한 암 셀 식별²⁰에 대 한 증명 되었습니다. 두 가지 “맛” 라 나노 입자의 합성 됩니다, 각각의 지문 다른 유기 염료에서 파생. 나노 실리 카 포탄에 의해 둘러싸인 별 모양의 골드 코어의 구성 및 표면 플라스몬 공명 약 710에서 설명 nm. 라만 기자 (유기 염료) 실리 카 쉘 형성 동시 입금 됩니다. 마지막으로, FR을 대상으로 nanoprobes (αFR-NPs)에 대 한 실리 카 포탄은 활용 된 항 체와 비 대상으로 nanoprobes (nt-NPs)는 폴 리 에틸렌 글리콜 (PEG)의 단층으로 패 하는 반면.

이 기술은 미세한 종양 확산 전이성 난소 암 (SKOV-3), 생체 조건 사용에 대 한 그것의 적용을 보여주는 마우스가 종이 식 모델에 매핑하는 데 성공적으로 사용 되었다. 그것은 또한 종양 형질, 또는 동족 연구²¹과 같이 debulking 후 여백 결정에 대 한 삭제 조직에 사용 하기 위해 확장할 수 있습니다.

SERRS nanoprobes 개요로 그림 1에 요약 된 대로 간단한 화학 반응으로 합성, 생체에 대 한 여러 대상된 태그의 창조를 위한 강력한 플랫폼을 제공 합니다. 여기, 우리는 SERRS nanoprobes (섹션 1-3)의 두 종류의 합성에 대 한 프로토콜, 적합 한 난소 암 마우스 모델 (4 단원)의 개발, nanoprobes 및 이미징 (5 단원)의 관리 및 마지막으로 데이터 분석 제시 및 시각화 (6 단원)입니다.

Protocol

모든 동물 연구 기관 동물 관리 및 사용 위원회의 기념 슬로 안 Kettering 암 센터 (#06-07-011)에 의해 승인 되었다. 1. 골드 Nanostar 코어 합성 참고: 골드 nanostars 두 맛이이 실험에 사용 되는 SERRS nanoprobes의 코어로 사용 됩니다. 60mm 의약품 (C6H8O6) 솔루션 이온된 (DI) 수와 디 물에 20 mM tetrachloroauric 산 (HAuCl4) 솔루…

Representative Results

품질 관리 목적을 위해은 나노 입자 합성 과정, 그림 2와 같이 가장, DL, 나노 추적 분석 및 UV/Vis 흡수도 분광학를 포함 하 여 다양 한 방법 사용 하 여 특징 수 있습니다. 이 방법에서는, 골드 nanostar 코어 (설명된 섹션 1)의 크기, 실리 카 셸 (제 2)의 형성 및 후속 표면 기능화 (제 3) 수 확인 (?…

Discussion

라에 대 한 SERRS nanoprobes의 두 가지 “맛”의 합성 및 쥐에 있는 그들의 고용에 대 한 지침을 제공 하는 여기에 설명 된 프로토콜 overexpressing 비율 알고리즘을 사용 하 여 Folate 수용 체 난소 종양의 이미징. 라만 (형광) 같은 다른 광학 이미징 기술을 통해 이미징의 주요 장점은 생물학 근원의 어떤 신호도 혼동 될 수 없는 nanoprobe 신호의 높은 특이성. 라만 이미징의이 화신에는 나노 입자는 하지 관리 정…

Materials

Name of Reagent
Ascorbic acid	Sigma-Aldrich	A5960
3-MPTMS	Sigma-Aldrich	175617
Ammonium hydroxide (28%)	Sigma-Aldrich	338818
Anti-Folate Receptor antibody [LK26]	AbCam	ab3361
Dimethyl sulfoxide	Sigma-Aldrich	276855
Dimethyl sulfoxide (anhydrous)	Sigma-Aldrich	276855
Ethanol	Sigma-Aldrich	792780
IR140	Sigma-Aldrich	260932
IR780 perchlorate*	Sigma-Aldrich	576409	Discontinued*
Isopropanol	Sigma-Aldrich	650447
N.N.Dimethylformamide	Sigma-Aldrich	227056
PEG crosslinker	Sigma-Aldrich	757853
PEG-maleimide	Sigma-Aldrich	900339
Tetrachloroauric Acid	Sigma-Aldrich	244597
Tetraethyl Orthosilicate	Sigma-Aldrich	86578
*IR792	Sigma-Aldrich	425982	*Alternative
Name of Equipment
Dialysis cassette (3,500 MWCO)	ThermoFIsher	87724
Centrifugal filters	Millipore	UFC510096
inVia confocal Raman microscope	Renishaw
MATLAB (v2014b)	Mathworks
PLS Toolbox (v8.0)	Eigenvector research