Extracto
Este documento informa de los efectos dañinos de las nanopartículas de óxido de hierro magnético (MNP) en las células cancerosas marcadas magnéticamente cuando se somete a gradientes oscilante en un fuerte campo magnético externo. cáncer de mama humano células MDA-MB-231 se marcaron con MNP, colocado en el campo magnético de alta, y se sometió a oscilantes gradientes generados por un sistema de gradiente de formación de imágenes de un sistema de MRI preclínica 9.4T. Los cambios en la morfología celular y una disminución en la viabilidad celular se detectaron en las células tratadas con gradientes oscilantes. La citotoxicidad se determinó cualitativa y cuantitativamente mediante ensayos de formación de imágenes y la viabilidad celular microscópicas. se detectó una reducción de aproximadamente 26,6% en la viabilidad celular en las células marcadas magnéticamente sometidos al efecto combinado de un campo magnético estático y los gradientes oscilantes. No se observó reducción de la viabilidad celular en las células no marcadas sometidas a gradientes, o en células marcadas con MNP en el campo magnético estático. Como no se observó aumento de la temperatura local, el daño celular no fue el resultado de la hipertermia. Actualmente, tenemos en cuenta el movimiento coherente de nanopartículas internalizados y agregados que producen momentos mecánicos como un mecanismo potencial de destrucción de las células. La formación y la dinámica de los agregados intracelulares de nanopartículas se visualizaron por microscopía óptica y electrónica de transmisión (TEM). Las imágenes revelaron una rápida formación de agregados alargado MNP en las células, que fueron alineados con el campo magnético externo. Esta estrategia proporciona una nueva manera de erradicar una población específica de células marcadas con MNP, potencialmente con orientación resonancia magnética usando equipo estándar de resonancia magnética, con efectos secundarios mínimos para el anfitrión
Visto:. Hapuarachchige S, Kato Y, ngen EJ, Smith B, M Delannoy, Artemov D (2016) no Temperatura efectos inducidos de magnetizados Las nanopartículas de óxido de hierro en campo magnético alterno en las células cancerosas. PLoS ONE 11 (5): e0156294. doi: 10.1371 /journal.pone.0156294
Editor: Bing Xu, Brandeis University, Estados Unidos |
Recibido: 25 de Enero, de 2016; Aceptado: 12-may de 2016; Publicado: 31 de mayo de 2016
Derechos de Autor © 2016 Hapuarachchige et al. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons Attribution License, que permite el uso ilimitado, distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que el autor original y la fuente se acreditan
Disponibilidad de datos:. Todo relevante los datos están dentro del apoyo de sus archivos de información en papel y
Financiación:.. Este trabajo fue apoyado por becas de investigación KG100594 de Susan G. Komen for the Cure y CA154738 de los Institutos nacionales de Salud
Conflicto de intereses: Los autores han declarado que no existen intereses en competencia
Introducción
Las solicitudes de nanopartículas magnéticas (MNP), tales como las nanopartículas de óxido de hierro superparamagnéticas (SPION), en biomedicina están expandiendo continuamente debido. a sus propiedades únicas, que incluyen: la biocompatibilidad y la interacción magnética con campos magnéticos externos que pueden generar contraste de imagen en imágenes de resonancia magnética (MRI) [1,2,3], así como térmicas [4] y efectos mecánicos [5,6 ]. Las células de mamífero se pueden cargar de manera eficiente con MNP utilizando varios protocolos de etiquetado [3,7,8]. El contraste MRI generada por MNP ha sido utilizado con éxito para el seguimiento de MR de las células trasplantadas en modelos preclínicos [9,10,11] y entornos clínicos [12]. Las concentraciones de hierro típicas en el intervalo de 5-10 pg hierro /célula, que se utiliza para
in vivo
resonancia magnética, no parecen dar lugar a citotoxicidad o la diferenciación impedido de células madre pluripotentes [13], a pesar de una disminución potencial condrogénica de las células madre marcadas magnéticamente se observó [14]. Varias formulaciones SPION compuestos de magnetita /maghemita (Fe
3O
4 /Fe
2O
3), recubierto con dextrano (Feridex
®) o carboxidextrano (Resovist
®), han sido aprobados para la clínica [15,16].
una propiedad única de SPION es la generación eficiente del calor cuando se expone a un campo magnético alterno (AMF), que puede ser utilizado para aplicaciones terapéuticas [17] . Las fuerzas mecánicas generadas por la interacción de SPION con un campo magnético de gradiente también se han utilizado para múltiples aplicaciones, incluyendo pinzas magnéticas, nanosensing, separación celular magnética, la entrega específica de genes y agentes terapéuticos, y la modulación mecánica en las células [5,6,18 , 19,20,21,22] o tumorales modelos [23]. campos magnéticos de baja resistencia también se han utilizado para destruir las células tumorales humanas con recubiertos de polímero, nanotubos de carbono de pared múltiple [24]. El efecto de los HMA en la supervivencia de las células marcadas con MNP sin un aumento de la temperatura también ha sido reportado [25,26,27].
A continuación, demostramos una nueva estrategia para la destrucción de las células marcadas con MNP por exponiéndolos a oscilantes gradientes de un campo magnético en presencia de un campo magnético de saturación estática. En este informe, se evalúa este método
in vitro Hoteles en cáncer de mama triple negativo células cultivadas MDA-MB-231. Se postula que el mecanismo de destrucción de las células está mediada por fuerzas mecánicas directos generados por la interacción magnética de la MNP agregados con el campo de gradiente, y no está relacionado con la hipertermia inducida por AMF. Por lo tanto, esta técnica de forma selectiva la destruyese objetivo marcado células MNP con un mínimo efecto sobre las células no marcadas vecina.
Materiales y Métodos
Las nanopartículas
En este estudio, Bionized NanoFerrite (BNF ) óxido de hierro superparamagnético MNP, revestida con almidón (superficie lisa, 80 nm de diámetro), se adquirieron de MICROMOD Partikeltechnologie GmbH, Rostock, Alemania, y se utiliza sin más modificación. La solución madre tiene una concentración de hierro de 13,7 mg /ml, y el BNF MNP tienen una magnetización masa típica de 49 A m
2 /kg Fe a 79.500 A /m; una magnetización de saturación μ
sentó & gt; A 76 m
2 /kg Fe en el campo magnético H & gt; 7.95 • 10
5 A /m; y el campo coercitivo Hc = 449 A /m.
Secuencia de impulsos
La figura 1A ilustra la configuración experimental en un campo magnético de alta B
0 = 9.4T de un sistema de resonancia magnética preclínica. Una secuencia de pulsos de gradiente se muestra en la figura 1B fue desarrollado, utilizando el entorno de programación Paravision y se instala en un sistema Bruker Biospec 9.4T equipado con un sistema de gradiente G060 (60 mm de diámetro interior, 95 G /cm fuerza máxima del gradiente, y 50 mu s el tiempo de subida ). La secuencia de gradiente, lo que generó un oscilante G
gradiente z, se aplicó a las muestras durante aproximadamente 60 min, con un ciclo de trabajo de 7%. El efecto térmico del tratamiento se estudió en muestras de agarosa preparadas en solución salina (0,9% NaCl en purificada H
2O) con y sin MNP (100 mg /ml), utilizando una sonda de termopar sumergido. Las muestras se colocaron en una cámara de circulación de agua con la temperatura ajustada a 37 ° C. Los cambios de temperatura en las muestras MNP-agarosa se compararon con los controles de agarosa sin MNP (Fig 1C).
(A) Diagrama esquemático del sistema terapéutico. (B) secuencia de pulsos de gradiente utilizado en el alto campo magnético. (C) Los cambios en las temperaturas locales en las muestras preparadas con agarosa (100 mg /ml) y sin MNP.
Las células cancerosas
carcinoma de mama humano MDA-MB-231 células (ATCC ) se cultivaron en DMEM (Cellgro) suplementado con 1% de penicilina-estreptomicina y 10% de FBS, y se mantuvo a 37 ° C en una atmósfera humidificada que contiene 5% de CO
2 a menos que se indique lo contrario. pasajes de tercera o cuarta de las células con el 70-80% de confluencia fueron utilizados para la formación de imágenes y experimentos terapéuticos. Las células se sembraron en portaobjetos de cámara de cuatro pocillos (1 × 10
5 células /pocillo), que se cultiva durante 24 h a ~ 75% de confluencia, y se marcaron con MNP siguiendo un protocolo establecido [28]. Brevemente, 9 l de MNP (27,4 mg /ml) se agitó suavemente con 2,5 l de poli-L-lisina (PLL, 1,5 mg /ml) en 10 ml de medio de cultivo de células a temperatura ambiente durante 1 h, para una concentración final MNP de 25 mg /ml, lo que resultó en la formación de complejos MNP-PLL físicamente ligados. En este estudio, las células se incubaron en este medio durante 24 horas a 37 ° C y se enjuagaron a fondo con PBS, y los platos fueron suministrados con medio fresco. El marcaje de las células fue confirmada por tinción con azul de Prusia (figura 2A). Sobre la base de acoplamiento inductivo análisis de espectrometría de masas de plasma (ICP-MS), éste da lugar a un proceso de carga de hierro por célula de 14,8 ± 1,7 pg [11,29].
(A) tinción con azul de Prusia de marcado (i ) y (ii) las células MNP-etiquetado. (B) células MNP-etiquetados antes del tratamiento (i) e inmediatamente después del tratamiento (ii).
Estabilidad de nanopartículas
La estabilidad química de los micronutrientes en polvo y su recubrimiento con almidón fueron estudiados midiendo el diámetro hidrodinámico de las partículas (MNP 25,0 g /ml en DMEM) utilizando dispersión de luz dinámica (DLS) MALVERN Nano ZS90 Zetasizer antes y después de la exposición a los gradientes oscilante.
Efecto de los gradientes oscilantes sobre MNP las células cancerosas marcado con
LIVE /DEAD
® imágenes de células.
la viabilidad de las células después de 24 h después de la exposición a los gradientes en el imán orificio horizontal del espectrómetro de resonancia magnética 9.4T Bruker se analizó cualitativamente por LIVE /DEAD
® (Life Technologies, Inc.) en los experimentos de microscopía celular. En este estudio, MNP-etiquetados o sin etiquetar células MDA-MB-231 cultivadas en portaobjetos de cámara de cuatro pocillos fueron expuestas al tratamiento gradiente, como se describe anteriormente, y se incubaron durante 24 h. Los medios de comunicación fueron reemplazados por LIVE /DEAD
® mezcla de imágenes de células siguiendo el protocolo del fabricante. Los cultivos celulares se incubaron durante 20 minutos y la imagen mediante microscopio de fluorescencia utilizando los canales verde (células vivas) y rojo (células muertas).
MTS ensayo.
La viabilidad de las células después del tratamiento gradiente se analizó cuantitativamente mediante el ensayo de MTS. Las células MDA-MB-231 en portaobjetos de cámara de cuatro pocillos se expusieron al tratamiento de gradiente y se incubaron durante 24 h. El medio se reemplazó con 10% de MTS en medio y se incubó durante dos horas. La absorbancia de los medios de comunicación se midió a 490 nm. Los porcentajes de células muertas se calcularon con respecto al recuento de células viables en la población de células sin etiqueta y sin tratar.
microscopía electrónica de transmisión (TEM)
TEM se utilizó para estudiar la alineación de MNP internalizado a lo largo del campo magnético. Las células marcadas con MNP se colocaron en el taladro de un espectrómetro Bruker 4.7T MRI (diámetro interior de 40 cm) durante 60 min, para inducir una alineación de la MNP internalizado a lo largo del campo magnético. El gran diámetro del imán permite manipulaciones con las células mientras que en el campo magnético. Después de esto, las células se fijaron mientras que aún en el imán, utilizando una solución tampón de cacodilato de sodio 0,1 M (pH 7,2) que contiene 2,5% de glutaraldehído, 3 mM CaCl
2, y 1% de sacarosa, durante una hora. A continuación, se enjuagaron las células, tres veces, con una solución tampón de cacodilato de sodio 0,1 M (pH 7,2) durante 15 min. Las membranas lipídicas celulares se fijaron después con una solución de permanganato de potasio al 1% durante 30 min, en hielo, y en la oscuridad. Las células fueron próxima enjuagan con agua desionizada, se deshidrataron en una serie graduada de etanol, y embebidos en una resina Eponate 12 (Ted Pella Incorporated, Redding, CA, EE.UU.). Después de esto, las muestras se polimerizan mientras que aún en el imán a 37 ° C durante 48 h para preservar la orientación y la estructura de la MNP internalizado. Los platos se mantuvieron en la misma posición y orientación dentro del imán, a lo largo de todo el proceso. Las muestras rígidas se retiraron entonces del imán y polimerizan adicionalmente a 60 ° C durante 24 h. Después de la etapa de polimerización, las secciones delgadas (60-90 nm) fueron cortadas con un cuchillo de diamante en la ultramicrótomo Reichert-Jung Ultracut E y recogidos con rejillas de cobre de malla 200 desnudos. Las rejillas se observaron al lado en un Philips CM120 TEM a 80 kV.
Microscopía óptica
Para los estudios de microscopía óptica, se cultivaron células MDA-MB-231 a ~ 80% de confluencia, en cuatro pozos cámara de diapositivas. Las células se marcaron a continuación con MNP como se describe anteriormente, se enjuaga a fondo con PBS, y medio fresco se colocó en los pocillos. Las células se colocaron entonces en el taladro de un espectrómetro Bruker 9.4T MRI durante 30 min, y el proceso de fijación se llevó a cabo como se describe anteriormente. Sin embargo, después de la etapa de deshidratación, la etapa de polimerización se omitió y los portaobjetos se montaron con un medio de montaje Permount (Fisher Scientific, Pittsburgh, PA), mientras que aún en el imán. La orientación de los portaobjetos de cámara en el imán se mantuvo durante todo el proceso. Después de esto, las muestras se obtuvieron imágenes utilizando un microscopio Nikon Eclipse TS100.
Reordenamiento y la dinámica de alineación de los agregados MNP también fueron estudiados en vivir MDA-MB-231 células cultivadas y etiquetados con MNP, como se describe anteriormente. Las células en cuatro pocillos cámara de diapositivas microscopía fueron colocados dentro de un imán 9.4T MRI a 37 ° C durante una cantidad de tiempo variable, y la microscopía de luz se llevó a cabo inmediatamente después de B
0 exposición utilizando un microscopio invertido con 40x lente. El cuidado extremo se utiliza para cargar lentamente y retirar las muestras de la cavidad del imán paralela al eje del imán, mientras se mantiene la proximidad al eje para evitar que los posibles cambios en la orientación de clúster debido a par magnético. Las imágenes se convierten a escala de grises de 16 bits y se procesaron con el software ImageJ NIH para derivar el parámetro direccionalidad que informa de la orientación preferida de las estructuras presentes en la imagen de entrada utilizando un plugin ImageJ direccionalidad estándar. En pocas palabras, este plugin calcula la orientación preferida de las estructuras presentes en la imagen. Se calcula un histograma que indica el número relativo de estructuras en una dirección dada [30,31]. imágenes de microscopía óptica fueron adquiridos antes y después de 2, 5, 10, 20, 30, 45, y 60 minutos de exposición al campo magnético.
El análisis estadístico
experimentos independientes por triplicado, se llevaron a cabo para los análisis estadísticos. de Student de dos colas
t-test
se utilizó para analizar los cambios en la viabilidad celular. La diferencia fue considerada significativa cuando el
p-valor
WAS. & Lt; 0,05
Resultados
etiquetado celular se confirmó mediante tinción con azul de Prusia y las células se mantuvieron sanos y no mostró cambio en la morfología (Fig 2) antes del tratamiento. De acuerdo con el Li
et al
. se requiere al menos 400 mg /ml de no recubierto MNP con 24 h de incubación de la citotoxicidad significativa en las células del cáncer [32]. Hemos incubaron las células en este medio que contiene 25 mg /ml MNP-PLL complejos de hasta 5 días y se observó ninguna citotoxicidad MNP. Inmediatamente después del tratamiento de gradiente, una cantidad significativa de células marcadas se separa de la superficie de la cámara y la morfología de las células que permanecían unidas se alteró significativamente (Fig 2B). Se observó el daño celular máxima para la frecuencia de conmutación más alto gradiente,
f
, permitido por el hardware (
f
~ 5,4 kHz). El LIVE /DEAD
® ensayo de microscopia de células mostró una cantidad significativa de células muertas en la población de células marcada con MNP y tratado en comparación con la población de células tratada no marcado en 24 h después del tratamiento (Fig 3). Sin rotular, gradiente de tratar, y etiquetado-MNP, se utilizaron células no tratadas MDA-MB-231 como controles para todos los estudios, y no citotoxicidad para el control se observó MDA-MB-231 células como se muestra en el Apéndice S1. No se detectó aumento de la temperatura durante el tratamiento en la muestra MNP-agarosa, o en la agarosa no contiene MNP (Fig 1C). Por lo tanto, los efectos celulares detectados fueron probablemente causadas por la acción mecánica directa de MNP y no por un efecto térmico durante el tratamiento. Además, se observó ningún cambio en el diámetro hidrodinámico de las partículas antes y después de los tratamientos de gradiente (S2 Apéndice). Por lo tanto, los efectos celulares observados no pueden estar relacionados con la toxicidad potencial de las nanopartículas de óxido de hierro recubiertas.
(A) LIVE /DEAD
® celulares imágenes microscópicas de células marcadas con MNP, tratadas después de 24 h. (I) de contraste de fase óptica de imagen, (ii) la distribución de las células vivas, (iii) la distribución de células muertas, y (iv) imagen fusionada. (B) LIVE /DEAD
® celulares imágenes microscópicas de células no marcadas, tratados después de 24 h. (I) Fase de contraste de la imagen óptica, (ii) la distribución de células vivas, (iii) la distribución de células muertas, y (iv) la imagen fusionada.
La viabilidad de las células MDA-MB-231 después de la tratamiento también se evaluó mediante el ensayo de MTS (Fig 4). Se observó un 26,6% de células muertas en la población celular marcado con MNP, tratada después de 24 h de tratamiento. Los porcentajes de células muertas en las células sin etiqueta /tratadas y células marcadas con MNP /no tratadas fueron 5,3% (p & lt; 0,05) y 3,4% (p & lt; 0,05), respectivamente. Los porcentajes de células muertas se calcularon con respecto a la población de células en muestras sin etiqueta /no tratados. Los cambios en la viabilidad celular fueron considerados estadísticamente significativos para
p
los valores inferiores a 0,05.
El porcentaje de células muertas en el MPF-etiquetados /tratada, sin etiqueta /tratado y marcado con el MPF /MDA sin tratar células -MB-231 se midió con respecto a la población de células sin marcar /sin tratar.
análisis TEM de las células marcadas con MNP, mantenido a un campo magnético externo 4.7T, reveló la formación de MNP alargado estructuras con diámetros de ~ 170 nm y longitudes de ~ 700 nm (Fig 5A), en comparación con las muestras no expuestas al campo magnético (Fig 5B). Estas estructuras consisten en partículas de 250-300 MNP se encuentran principalmente en los compartimentos finales de endosomal, y estaban orientadas en paralelo a la B
0 y el campo magnético aplicado G
gradientes z. Las imágenes ópticas (usando la cámara CCD microscopio Nikon Eclipse TS100, y procesada por el software ImageJ NIH) de las células marcadas demostraron que las estructuras MNP también podrían resolverse por microscopía óptica.
microscopía TEM y ópticos micrografías de la orientación de MDA-MB-231 células se incubaron (a) en B
0 = campo magnético de 4.7T (i) de imagen óptico a 40x, (ii) TEM en 17,500x (barra de escala, 500 nm), y (iii) en el TEM 65,000x (barra de escala, 100 nm), o (B) en una condición no magnético (i) de imagen óptico a 40x, (ii) TEM en 17,500x (barra de escala, 500 nm), y (iii) TEM a 65.000 x (barra de escala, 100 nm).
imágenes microscópicas de células marcadas con MNP obtenidos antes y después de la exposición al campo 9.4T (37 ° C, 30 min, utilizando un Bruker Biospec preclínica 9.4T sistema MRI) se muestran en la figura 6A. Un histograma direccionalidad se presenta en la figura 6B, y los cambios en el parámetro direccionalidad en ángulo 0 ° (paralelo al campo magnético) como una función del tiempo de exposición magnética se muestra en la figura 6C. Se observó un tiempo de orientación reordenamiento típico de 39 min en el imán 9.4T (
R
2 = 0,92).
(A) Ejemplo de imágenes que se utilizan para evaluar la direccionalidad magnética de MNP agregados en las células MDA-MB-231 a
t = 0 Opiniones y
t = 30 min
después de la exposición al campo magnético externo (B
0 = 9.4T). histograma (B) La direccionalidad a
t = 30 min
. (C) Cambio en la direccionalidad (au) con el tiempo de magnetización,
t gratis (min).
Discusión
La destrucción celular observada por el tratamiento de gradiente se atribuyó a la interacción de magnetizado MNP agregados con campos de gradiente externos. Una descripción detallada de los efectos mecánicos de la combinación de los campos magnéticos estáticos y de gradiente en nanopartículas se informó por Carrey et al. [6]. En pocas palabras, en nuestros experimentos, el campo magnético (
B Opiniones
0
) saturado el núcleo magnético de la nanopartícula a su valor máximo de μ
sentaron
. En esta condición, la fuerza sobre la nanopartícula producida por el gradiente,
dB
0
/DR
, se puede derivar como (1) donde
V
es el volumen de la partícula y
M
sAT es la magnetización saturada volumétrica [33] (S3 Apéndice). Una simple estimación de la fuerza magnética de un solo MNP con un diámetro de 50 nm y una magnetización de saturación
μ
0
M
sentaron Red de ~ 1T, colocado en un campo magnético de gradiente
G = dB /dr = 0
.
5 t /m
, resultados en
F ≈
10
-17 N. Esta fuerza es significativamente menor que la fuerza requerida para destruir la membrana celular [6]. Por lo tanto, sólo una acción síncrona de agregados magnéticos, que consta de múltiples MNP, magnetizado por el B
0 campo y conducido por los gradientes de frecuencia de audio, puede producir daño celular eficiente. En este caso, se espera un aumento de la fuerza mecánica por lo menos de varios órdenes de magnitud debido al aumento de volumen y la orientación de la alargado MNP agregados a lo largo del campo magnético y los gradientes aplicados. La frecuencia relativamente baja de los gradientes aplicados,
f
, sugiere que el régimen estacionario para la interacción MNP con el campo magnético
1 /f Hotel & gt; & gt;
τ = m /K
f
, donde
m
es la masa del MNP y
K
f
es la fuerza de fricción del medio con viscosidad
η gratis (
Kf = 6πηR
) [6]. También es muy probable que el desplazamiento libre de los agregados MNP que se internalizan en la célula está limitada por las membranas internas de los compartimentos celulares, tales como los endosomas y lisosomas. Se detectaron efectos significativamente mejoradas de destrucción de células para la dirección elegida de gradientes, G
z, paralelo al campo magnético. Esta orientación induce el movimiento de los agregados a lo largo de su eje longitudinal con una resistencia mínima a partir del medio, lo que resulta en el aumento de la amplitud del movimiento y los efectos de células presumiblemente mejoradas. Es importante destacar que el campo magnético alterno en este caso debería producir el efecto más alto después de la alineación de los agregados magnéticos con el B
0 es completa, como se ha asegurado en nuestros experimentos.
Por lo tanto, los principales efectos de la el campo magnético estático B
0, que son de importancia crítica para los efectos celulares de los gradientes oscilantes son: (i) la saturación de la magnetización MNP, lo que maximiza la fuerza magnética aplicada a la MNP la ecuación (1); y (ii) formación de agregados supramoleculares que constan de múltiples MNP, que amplifica significativamente las fuerzas magnéticas en comparación con la fuerza en una sola nanopartícula magnética
.
Otros posibles mecanismos de daño celular debido a la interacción de la magnético oscilante campo con células marcadas con MNP, como histéresis, de calentamiento por inducción por corrientes de Foucault, y resonancia ferromagnética, se describen en S4 apéndice y revelar efectos insignificantes de calefacción en MNP magnéticamente saturado o medios de crecimiento celular conductora, como se ha confirmado por nuestros experimentos de control . El contenido de hierro de la célula marcada fue significativamente menor que el nivel citotóxico de MNP, recubierto o no en las células del cáncer [32]. El almidón de recubrimiento de la nanopartícula es químicamente reticulado y el tratamiento de gradiente, que sólo induce movimiento mayor de la nanopartícula-conjuntos, no destruye el revestimiento.
selectiva la muerte de células por el movimiento de rotación de nanopartículas magnéticas adjunto a la membrana lisosomal a través de anticuerpos anti-LÁMPARA1 fue demostrado por Zhang et al. [34]. De baja frecuencia (30 mT, 20 Hz) campos magnéticos dinámicos inducidos rotación de la 100 nm de diámetro LAMP1-SPION y la muerte celular apoptótica, aparentemente debido a la rotura de la membrana lisosomal [34]. Sin embargo, en este enfoque, se MNP no magnéticamente saturada por el campo magnético aplicado y no formar agregados que podrían generar par de torsión y fuerzas mecánicas amplificado significativamente en comparación con nanopartículas magnéticas individuales. De hecho, el análisis de Carrey y col. sugiere que se requiere una MNP con un diámetro en el rango de micras para producir fuerzas mecánicas en el picoNewton (10
-12 N) Rango de cuando se expone a la pendiente de un campo magnético de
G = 1 T /m
[6]. El daño letal a la membrana celular producido por un anticuerpo monoclonal conjugado con el colorante fotosensibilizante ftalocianina, IRDye 700DX, también se ha relacionado con efectos mecánicos en la membrana celular [35,36].
Conclusión
en general, nuestros resultados demuestran que los gradientes oscilante puede destruir selectivamente células marcadas con MNP posicionado en un campo magnético saturado. La técnica no se basa en la hipertermia inducida por el MPF, y se sugiere que el efecto se debe a fuerzas mecánicas generadas por internalizada MNP agregados. Es importante tener en cuenta que, por un campo magnético externo B
0 que está por encima del campo de saturación, la fuerza magnética no depende explícitamente en B
0 y el método debería proporcionar una eficacia similar para B
0 ≥ ~ 1.5T, que es el intervalo típico para MRI clínico. Este informe tiene un importante primer paso hacia el futuro múltiples aplicaciones biomédicas, incluyendo la destrucción de cáncer y células trasplantadas. Además, las células marcadas con MNP generan fuerte contraste de resonancia magnética, lo que facilita las aplicaciones de imagen guiada por este método.
Apoyo a la Información
S1 apéndice. LIVE /DEAD
® imágenes de células de los controles.
(A) LIVE /DEAD
® ensayo de células en células no marcadas y tratadas magnéticamente. (B) LIVE /DEAD
® ensayo de células en el MPF-etiquetados y las células no tratadas expuestos al campo magnético estático B
0 solamente
doi:. 10.1371 /journal.pone.0156294.s001 gratis ( PDF)
S2 apéndice. . Estabilidad de MNPs durante el tratamiento gradiente
Estabilidad de la MNPs y su almidón-recubrimiento se estudió midiendo el diámetro hidrodinámico
doi:. 10.1371 /journal.pone.0156294.s002
(PDF)
S3 apéndice. Las fuerzas magnéticas.
La fuerza magnética generada por un gradiente de campo magnético en el MPF
doi:. 10.1371 /journal.pone.0156294.s003 gratis (PDF)
S4 apéndice. efectos de calentamiento y Francia El calentamiento del MNP conductor de campo magnético variable
doi: 10.1371.. /journal.pone.0156294.s004 gratis (PDF)
Reconocimientos
La autores desean agradecer a la Sra Mary McAllister por su ayuda en la preparación del manuscrito.