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साइटोस्टैटिक्स के लक्षित वितरण के लिए चुंबकीय आयरन ऑक्साइड नैनोकणों की गति को नियंत्रित करें
लेखक तोरोपोवा वाई, कोरोलेव डी, इस्तोमिना एम, शुल्मिस्टर जी, पेटुखोव ए, मिशानिन वी, गोर्शकोव ए, पोड्याचेवा ई, गैरीव के, बगरोव ए, डेमिडोव ओ
याना तोरोपोवा, 1 दिमित्री कोरोलेव, 1 मारिया इस्तोमिना, 1,2 गैलिना शुल्मिस्टर, 1 एलेक्सी पेटुखोव, 1,3 व्लादिमीर मिशानिन, 1 एंड्री गोर्शकोव, 4 एकातेरिना पोडाचेवा, 1 कामिल गैरीव, 2 एलेक्सी बगरोव, 5 ओलेग डेमिडोव 6,71 अल्माज़ोव नेशनल मेडिकल रूसी संघ के स्वास्थ्य मंत्रालय का अनुसंधान केंद्र, सेंट पीटर्सबर्ग, 197341, रूसी संघ;2 सेंट पीटर्सबर्ग इलेक्ट्रोटेक्निकल यूनिवर्सिटी "एलईटीआई", सेंट पीटर्सबर्ग, 197376, रूसी संघ;3 वैयक्तिकृत चिकित्सा केंद्र, अल्माज़ोव राज्य चिकित्सा अनुसंधान केंद्र, रूसी संघ के स्वास्थ्य मंत्रालय, सेंट पीटर्सबर्ग, 197341, रूस संघ;4एफएसबीआई "इन्फ्लुएंजा अनुसंधान संस्थान का नाम एए स्मोरोडिंटसेव के नाम पर रखा गया" रूसी संघ के स्वास्थ्य मंत्रालय, सेंट पीटर्सबर्ग, रूसी संघ;5 सेचेनोव इंस्टीट्यूट ऑफ इवोल्यूशनरी फिजियोलॉजी एंड बायोकैमिस्ट्री, रूसी विज्ञान अकादमी, सेंट पीटर्सबर्ग, रूसी संघ;6 आरएएस इंस्टीट्यूट ऑफ साइटोलॉजी, सेंट पीटर्सबर्ग, 194064, रूसी संघ;7INSERM U1231, मेडिसिन और फार्मेसी संकाय, बौर्गोग्ने-फ्रेंच कॉम्टे यूनिवर्सिटी ऑफ डिजॉन, फ्रांस संचार: याना टोरोपोवा अल्माज़ोव नेशनल मेडिकल रिसर्च सेंटर, रूसी संघ के स्वास्थ्य मंत्रालय, सेंट-पीटर्सबर्ग, 197341, रूसी संघ फोन +7 981 95264800 4997069 ईमेल [ईमेल संरक्षित] पृष्ठभूमि: साइटोस्टैटिक विषाक्तता की समस्या के लिए एक आशाजनक दृष्टिकोण लक्षित दवा वितरण के लिए चुंबकीय नैनोकणों (एमएनपी) का उपयोग है।उद्देश्य: विवो में एमएनपी को नियंत्रित करने वाले चुंबकीय क्षेत्र की सर्वोत्तम विशेषताओं को निर्धारित करने के लिए गणना का उपयोग करना, और इन विट्रो और विवो में माउस ट्यूमर को एमएनपी के मैग्नेट्रोन वितरण की दक्षता का मूल्यांकन करना।(एमएनपी-आईसीजी) का उपयोग किया जाता है।रुचि के स्थान पर चुंबकीय क्षेत्र के साथ और उसके बिना, ट्यूमर चूहों में विवो ल्यूमिनेसेंस तीव्रता का अध्ययन किया गया।ये अध्ययन रूसी स्वास्थ्य मंत्रालय के अल्माज़ोव राज्य चिकित्सा अनुसंधान केंद्र के प्रायोगिक चिकित्सा संस्थान द्वारा विकसित एक हाइड्रोडायनामिक मचान पर किए गए थे।परिणाम: नियोडिमियम मैग्नेट के उपयोग ने एमएनपी के चयनात्मक संचय को बढ़ावा दिया।ट्यूमर वाले चूहों को एमएनपी-आईसीजी देने के एक मिनट बाद, एमएनपी-आईसीजी मुख्य रूप से यकृत में जमा हो जाता है।चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति और उपस्थिति में, यह इसके चयापचय मार्ग को इंगित करता है।यद्यपि चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में ट्यूमर में प्रतिदीप्ति में वृद्धि देखी गई, जानवर के जिगर में प्रतिदीप्ति तीव्रता समय के साथ नहीं बदली।निष्कर्ष: इस प्रकार की एमएनपी, गणना की गई चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के साथ मिलकर, ट्यूमर के ऊतकों तक साइटोस्टैटिक दवाओं की चुंबकीय रूप से नियंत्रित डिलीवरी के विकास का आधार हो सकती है।कीवर्ड: प्रतिदीप्ति विश्लेषण, इंडोसायनिन, आयरन ऑक्साइड नैनोकण, साइटोस्टैटिक्स की मैग्नेट्रोन डिलीवरी, ट्यूमर लक्ष्यीकरण
ट्यूमर रोग दुनिया भर में मौत के प्रमुख कारणों में से एक है।साथ ही, ट्यूमर रोगों की बढ़ती रुग्णता और मृत्यु दर की गतिशीलता अभी भी मौजूद है।1 आज भी इस्तेमाल की जाने वाली कीमोथेरेपी विभिन्न ट्यूमर के लिए मुख्य उपचारों में से एक है।साथ ही, साइटोस्टैटिक्स की प्रणालीगत विषाक्तता को कम करने के तरीकों का विकास अभी भी प्रासंगिक है।इसकी विषाक्तता की समस्या को हल करने का एक आशाजनक तरीका दवा वितरण विधियों को लक्षित करने के लिए नैनो-स्केल वाहक का उपयोग करना है, जो स्वस्थ अंगों और ऊतकों में उनके संचय को बढ़ाए बिना ट्यूमर के ऊतकों में दवाओं का स्थानीय संचय प्रदान कर सकता है।एकाग्रता।2 यह विधि ट्यूमर के ऊतकों पर कीमोथेराप्यूटिक दवाओं की दक्षता और लक्ष्यीकरण में सुधार करना संभव बनाती है, जबकि उनकी प्रणालीगत विषाक्तता को कम करती है।
साइटोस्टैटिक एजेंटों की लक्षित डिलीवरी के लिए विचार किए जाने वाले विभिन्न नैनोकणों में से, चुंबकीय नैनोकण (एमएनपी) अपने अद्वितीय रासायनिक, जैविक और चुंबकीय गुणों के कारण विशेष रुचि रखते हैं, जो उनकी बहुमुखी प्रतिभा सुनिश्चित करते हैं।इसलिए, हाइपरथर्मिया (चुंबकीय हाइपरथर्मिया) वाले ट्यूमर के इलाज के लिए चुंबकीय नैनोकणों का उपयोग हीटिंग सिस्टम के रूप में किया जा सकता है।इनका उपयोग नैदानिक ​​एजेंटों (चुंबकीय अनुनाद निदान) के रूप में भी किया जा सकता है।3-5 इन विशेषताओं का उपयोग करते हुए, एक विशिष्ट क्षेत्र में एमएनपी संचय की संभावना के साथ, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के उपयोग के माध्यम से, लक्षित फार्मास्युटिकल तैयारियों की डिलीवरी ट्यूमर साइट पर साइटोस्टैटिक्स को लक्षित करने के लिए एक बहुक्रियाशील मैग्नेट्रोन प्रणाली के निर्माण को खोलती है। संभावनाओं।ऐसी प्रणाली में शरीर में उनकी गति को नियंत्रित करने के लिए एमएनपी और चुंबकीय क्षेत्र शामिल होंगे।इस मामले में, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र और ट्यूमर वाले शरीर क्षेत्र में रखे गए चुंबकीय प्रत्यारोपण दोनों को चुंबकीय क्षेत्र के स्रोत के रूप में उपयोग किया जा सकता है।6 पहली विधि में गंभीर कमियाँ हैं, जिनमें दवाओं के चुंबकीय लक्ष्यीकरण के लिए विशेष उपकरणों का उपयोग करने की आवश्यकता और सर्जरी करने के लिए कर्मियों को प्रशिक्षित करने की आवश्यकता शामिल है।इसके अलावा, यह विधि उच्च लागत से सीमित है और केवल शरीर की सतह के करीब "सतही" ट्यूमर के लिए उपयुक्त है।चुंबकीय प्रत्यारोपण का उपयोग करने की वैकल्पिक विधि इस तकनीक के अनुप्रयोग के दायरे का विस्तार करती है, जिससे शरीर के विभिन्न हिस्सों में स्थित ट्यूमर पर इसके उपयोग की सुविधा मिलती है।इंट्राल्यूमिनल स्टेंट में एकीकृत व्यक्तिगत मैग्नेट और मैग्नेट दोनों का उपयोग खोखले अंगों में ट्यूमर क्षति के लिए प्रत्यारोपण के रूप में किया जा सकता है ताकि उनकी सहनशीलता सुनिश्चित की जा सके।हालाँकि, हमारे अपने अप्रकाशित शोध के अनुसार, ये रक्तप्रवाह से एमएनपी की अवधारण सुनिश्चित करने के लिए पर्याप्त चुंबकीय नहीं हैं।
मैग्नेट्रोन दवा वितरण की प्रभावशीलता कई कारकों पर निर्भर करती है: चुंबकीय वाहक की विशेषताएं, और चुंबकीय क्षेत्र स्रोत की विशेषताएं (स्थायी मैग्नेट के ज्यामितीय पैरामीटर और उनके द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र की ताकत सहित)।सफल चुंबकीय रूप से निर्देशित सेल अवरोधक वितरण तकनीक के विकास में उपयुक्त चुंबकीय नैनोस्केल दवा वाहक का विकास, उनकी सुरक्षा का आकलन करना और एक विज़ुअलाइज़ेशन प्रोटोकॉल विकसित करना शामिल होना चाहिए जो शरीर में उनके आंदोलनों को ट्रैक करने की अनुमति देता है।
इस अध्ययन में, हमने गणितीय रूप से शरीर में चुंबकीय नैनो-स्केल दवा वाहक को नियंत्रित करने के लिए इष्टतम चुंबकीय क्षेत्र विशेषताओं की गणना की।इन कम्प्यूटेशनल विशेषताओं के साथ एक लागू चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में रक्त वाहिका की दीवार के माध्यम से एमएनपी को बनाए रखने की संभावना का अध्ययन पृथक चूहे की रक्त वाहिकाओं में भी किया गया था।इसके अलावा, हमने एमएनपी और फ्लोरोसेंट एजेंटों के संयुग्मों को संश्लेषित किया और विवो में उनके विज़ुअलाइज़ेशन के लिए एक प्रोटोकॉल विकसित किया।विवो परिस्थितियों में, ट्यूमर मॉडल चूहों में, चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में व्यवस्थित रूप से प्रशासित होने पर ट्यूमर के ऊतकों में एमएनपी की संचय दक्षता का अध्ययन किया गया था।
इन विट्रो अध्ययन में, हमने संदर्भ एमएनपी का उपयोग किया, और इन विवो अध्ययन में, हमने लैक्टिक एसिड पॉलिएस्टर (पॉलीलैक्टिक एसिड, पीएलए) के साथ लेपित एमएनपी का उपयोग किया जिसमें एक फ्लोरोसेंट एजेंट (इंडोलेसायनिन; आईसीजी) होता है।एमएनपी-आईसीजी को मामले में शामिल किया गया है, (एमएनपी-पीएलए-ईडीए-आईसीजी) का उपयोग करें।
एमएनपी के संश्लेषण और भौतिक और रासायनिक गुणों का अन्यत्र विस्तार से वर्णन किया गया है।7,8
एमएनपी-आईसीजी को संश्लेषित करने के लिए, सबसे पहले पीएलए-आईसीजी संयुग्मों का उत्पादन किया गया था।60 kDa के आणविक भार के साथ PLA-D और PLA-L के पाउडर रेसमिक मिश्रण का उपयोग किया गया था।
चूंकि पीएलए और आईसीजी दोनों एसिड हैं, पीएलए-आईसीजी संयुग्मों को संश्लेषित करने के लिए, पहले पीएलए पर एक एमिनो-टर्मिनेटेड स्पेसर को संश्लेषित करने की आवश्यकता होती है, जो आईसीजी केमिसोर्ब को स्पेसर में मदद करता है।स्पेसर को एथिलीन डायमाइन (EDA), कार्बोडायमाइड विधि और पानी में घुलनशील कार्बोडायमाइड, 1-एथिल-3- (3-डाइमिथाइलामिनोप्रोपाइल) कार्बोडायमाइड (EDAC) का उपयोग करके संश्लेषित किया गया था।PLA-EDA स्पेसर को निम्नानुसार संश्लेषित किया गया है।0.1 ग्राम/एमएल पीएलए क्लोरोफॉर्म घोल के 2 एमएल में ईडीए की 20 गुना अधिक दाढ़ और ईडीएसी की 20 गुना अधिक दाढ़ जोड़ें।संश्लेषण 15 एमएल पॉलीप्रोपाइलीन टेस्ट ट्यूब में 2 घंटे के लिए 300 मिनट-1 की गति से एक शेकर पर किया गया था।संश्लेषण योजना चित्र 1 में दिखाई गई है। संश्लेषण योजना को अनुकूलित करने के लिए 200 गुना अधिक अभिकर्मकों के साथ संश्लेषण को दोहराएं।
संश्लेषण के अंत में, अतिरिक्त अवक्षेपित पॉलीथीन डेरिवेटिव को हटाने के लिए समाधान को 5 मिनट के लिए 3000 मिनट-1 की गति से सेंट्रीफ्यूज किया गया था।फिर, डाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड (डीएमएसओ) में 0.5 मिलीग्राम/एमएल आईसीजी समाधान के 2 एमएल को 2 एमएल समाधान में जोड़ा गया था।एजिटेटर को 2 घंटे के लिए 300 मिनट-1 की सरगर्मी गति पर स्थिर किया जाता है।प्राप्त संयुग्म का योजनाबद्ध आरेख चित्र 2 में दिखाया गया है।
200 मिलीग्राम एमएनपी में, हमने 4 एमएल PLA-EDA-ICG संयुग्म जोड़ा।सस्पेंशन को 300 मिनट-1 की आवृत्ति पर 30 मिनट तक हिलाने के लिए एलएस-220 शेकर (एलओआईपी, रूस) का उपयोग करें।फिर, इसे तीन बार आइसोप्रोपेनॉल से धोया गया और चुंबकीय पृथक्करण के अधीन किया गया।निरंतर अल्ट्रासोनिक कार्रवाई के तहत 5-10 मिनट के लिए निलंबन में आईपीए जोड़ने के लिए यूजेडडी-2 अल्ट्रासोनिक डिस्पर्सर (एफएसयूई एनआईआई टीवीसीएच, रूस) का उपयोग करें।तीसरे आईपीए धोने के बाद, अवक्षेप को आसुत जल से धोया गया और 2 मिलीग्राम/एमएल की सांद्रता पर शारीरिक खारा में पुनः निलंबित कर दिया गया।
जलीय घोल में प्राप्त एमएनपी के आकार वितरण का अध्ययन करने के लिए ज़ेटासाइज़र अल्ट्रा उपकरण (माल्वर्न इंस्ट्रूमेंट्स, यूके) का उपयोग किया गया था।एमएनपी के आकार और आकार का अध्ययन करने के लिए जेईएम-1400 एसटीईएम क्षेत्र उत्सर्जन कैथोड (जेईओएल, जापान) के साथ एक ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (टीईएम) का उपयोग किया गया था।
इस अध्ययन में, हम बेलनाकार स्थायी चुंबक (N35 ग्रेड; निकल सुरक्षात्मक कोटिंग के साथ) और निम्नलिखित मानक आकार (लंबी अक्ष लंबाई × सिलेंडर व्यास) का उपयोग करते हैं: 0.5×2 मिमी, 2×2 मिमी, 3×2 मिमी और 5×2 मिमी.
मॉडल प्रणाली में एमएनपी परिवहन का इन विट्रो अध्ययन रूसी स्वास्थ्य मंत्रालय के अल्माज़ोव राज्य चिकित्सा अनुसंधान केंद्र के प्रायोगिक चिकित्सा संस्थान द्वारा विकसित एक हाइड्रोडायनामिक मचान पर किया गया था।परिसंचारी तरल (आसुत जल या क्रेब्स-हेन्सेलिट समाधान) की मात्रा 225 एमएल है।अक्षीय रूप से चुम्बकित बेलनाकार चुम्बकों का उपयोग स्थायी चुम्बकों के रूप में किया जाता है।चुंबक को केंद्रीय ग्लास ट्यूब की भीतरी दीवार से 1.5 मिमी दूर एक होल्डर पर रखें, जिसका सिरा ट्यूब की दिशा (ऊर्ध्वाधर) की ओर हो।बंद लूप में द्रव प्रवाह दर 60 L/h (0.225 m/s के रैखिक वेग के अनुरूप) है।क्रेब्स-हेन्सेलिट समाधान का उपयोग परिसंचारी तरल पदार्थ के रूप में किया जाता है क्योंकि यह प्लाज्मा का एक एनालॉग है।प्लाज्मा का गतिशील चिपचिपापन गुणांक 1.1-1.3 mPa∙s है।9 चुंबकीय क्षेत्र में अधिशोषित एमएनपी की मात्रा प्रयोग के बाद परिसंचारी तरल में लोहे की सांद्रता से स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री द्वारा निर्धारित की जाती है।
इसके अलावा, रक्त वाहिकाओं की सापेक्ष पारगम्यता निर्धारित करने के लिए एक बेहतर द्रव यांत्रिकी तालिका पर प्रायोगिक अध्ययन किए गए हैं।हाइड्रोडायनामिक समर्थन के मुख्य घटक चित्र 3 में दिखाए गए हैं। हाइड्रोडायनामिक स्टेंट के मुख्य घटक एक बंद लूप हैं जो मॉडल संवहनी प्रणाली और एक भंडारण टैंक के क्रॉस-सेक्शन का अनुकरण करते हैं।रक्त वाहिका मॉड्यूल के समोच्च के साथ मॉडल द्रव की गति एक पेरिस्टाल्टिक पंप द्वारा प्रदान की जाती है।प्रयोग के दौरान, वाष्पीकरण और आवश्यक तापमान सीमा बनाए रखें, और सिस्टम पैरामीटर (तापमान, दबाव, तरल प्रवाह दर और पीएच मान) की निगरानी करें।
चित्र 3 कैरोटिड धमनी की दीवार की पारगम्यता का अध्ययन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले सेटअप का ब्लॉक आरेख।1-स्टोरेज टैंक, 2-पेरिस्टाल्टिक पंप, 3-लूप में एमएनपी युक्त सस्पेंशन डालने के लिए तंत्र, 4-फ्लो मीटर, लूप में 5-प्रेशर सेंसर, 6-हीट एक्सचेंजर, कंटेनर के साथ 7-चेंबर, 8-स्रोत चुंबकीय क्षेत्र का, 9-हाइड्रोकार्बन वाला गुब्बारा।
कंटेनर वाले कक्ष में तीन कंटेनर होते हैं: एक बाहरी बड़ा कंटेनर और दो छोटे कंटेनर, जिसके माध्यम से केंद्रीय सर्किट की भुजाएं गुजरती हैं।कैनुला को छोटे कंटेनर में डाला जाता है, कंटेनर को छोटे कंटेनर पर तार दिया जाता है, और कैनुला की नोक को एक पतले तार से कसकर बांध दिया जाता है।बड़े कंटेनर और छोटे कंटेनर के बीच का स्थान आसुत जल से भरा होता है, और हीट एक्सचेंजर से जुड़े होने के कारण तापमान स्थिर रहता है।रक्त वाहिका कोशिकाओं की व्यवहार्यता बनाए रखने के लिए छोटे कंटेनर में जगह क्रेब्स-हेन्सेलिट समाधान से भरी हुई है।टैंक क्रेब्स-हेंसेलिट घोल से भी भरा हुआ है।गैस (कार्बन) आपूर्ति प्रणाली का उपयोग भंडारण टैंक में छोटे कंटेनर और कंटेनर वाले कक्ष में समाधान को वाष्पीकृत करने के लिए किया जाता है (चित्रा 4)।
चित्र 4 वह कक्ष जहां कंटेनर रखा गया है।1-रक्त वाहिकाओं को नीचे करने के लिए प्रवेशनी, 2-बाहरी कक्ष, 3-छोटा कक्ष।तीर मॉडल द्रव की दिशा को इंगित करता है.
पोत की दीवार के सापेक्ष पारगम्यता सूचकांक को निर्धारित करने के लिए चूहे की कैरोटिड धमनी का उपयोग किया गया था।
सिस्टम में एमएनपी सस्पेंशन (0.5 एमएल) की शुरूआत में निम्नलिखित विशेषताएं हैं: टैंक की कुल आंतरिक मात्रा और लूप में कनेक्टिंग पाइप 20 एमएल है, और प्रत्येक कक्ष की आंतरिक मात्रा 120 एमएल है।बाहरी चुंबकीय क्षेत्र स्रोत 2×3 मिमी के मानक आकार वाला एक स्थायी चुंबक है।इसे कंटेनर से 1 सेमी दूर, छोटे कक्षों में से एक के ऊपर स्थापित किया गया है, जिसका एक सिरा कंटेनर की दीवार की ओर है।तापमान 37°C पर रखा जाता है.रोलर पंप की शक्ति 50% पर सेट है, जो 17 सेमी/सेकेंड की गति से मेल खाती है।नियंत्रण के रूप में, नमूने बिना स्थायी चुम्बक वाले सेल में लिए गए।
एमएनपी की दी गई सांद्रता के प्रशासन के एक घंटे बाद, कक्ष से एक तरल नमूना लिया गया।कण सांद्रता को यूनिको 2802S यूवी-विज़ स्पेक्ट्रोफोटोमीटर (यूनाइटेड प्रोडक्ट्स एंड इंस्ट्रूमेंट्स, यूएसए) का उपयोग करके स्पेक्ट्रोफोटोमीटर द्वारा मापा गया था।एमएनपी निलंबन के अवशोषण स्पेक्ट्रम को ध्यान में रखते हुए, माप 450 एनएम पर किया गया था।
Rus-LASA-FELASA दिशानिर्देशों के अनुसार, सभी जानवरों को विशिष्ट रोगज़नक़-मुक्त सुविधाओं में पाला और बड़ा किया जाता है।यह अध्ययन पशु प्रयोगों और अनुसंधान के लिए सभी प्रासंगिक नैतिक नियमों का अनुपालन करता है, और अल्माज़ोव नेशनल मेडिकल रिसर्च सेंटर (आईएसीयूसी) से नैतिक अनुमोदन प्राप्त किया है।जानवर बिना सोचे-समझे पानी पीते थे और नियमित रूप से भोजन करते थे।
यह अध्ययन 10 एनेस्थेटाइज्ड 12-सप्ताह के पुरुष इम्युनोडेफिशिएंसी एनएसजी चूहों (एनओडी.सीजी-पीआरकेडीएससीआईडी ​​​​आईएल2आरजीटीएम1डब्लूजेएल/एसजेडजे, जैक्सन लेबोरेटरी, यूएसए) 10 पर आयोजित किया गया था, जिनका वजन 22 ग्राम ± 10% था।चूँकि इम्युनोडेफिशिएंसी चूहों की प्रतिरक्षा दबा दी जाती है, इस पंक्ति के इम्युनोडेफिशिएंसी चूहे प्रत्यारोपण अस्वीकृति के बिना मानव कोशिकाओं और ऊतकों के प्रत्यारोपण की अनुमति देते हैं।अलग-अलग पिंजरों से कूड़े के साथियों को बेतरतीब ढंग से प्रायोगिक समूह को सौंपा गया था, और सामान्य माइक्रोबायोटा के समान जोखिम को सुनिश्चित करने के लिए उन्हें सह-प्रजनन किया गया था या व्यवस्थित रूप से अन्य समूहों के बिस्तर पर उजागर किया गया था।
हेला मानव कैंसर कोशिका लाइन का उपयोग ज़ेनोग्राफ़्ट मॉडल स्थापित करने के लिए किया जाता है।कोशिकाओं को ग्लूटामाइन (पैनइको, रूस) युक्त डीएमईएम में संवर्धित किया गया, जिसे 10% भ्रूण गोजातीय सीरम (हाइक्लोन, यूएसए), 100 सीएफयू/एमएल पेनिसिलिन और 100 μg/एमएल स्ट्रेप्टोमाइसिन के साथ पूरक किया गया।सेल लाइन रूसी विज्ञान अकादमी के सेल अनुसंधान संस्थान की जीन अभिव्यक्ति विनियमन प्रयोगशाला द्वारा प्रदान की गई थी।इंजेक्शन से पहले, हेला कोशिकाओं को 1:1 ट्रिप्सिन:वर्सेन समाधान (बायोलोट, रूस) के साथ कल्चर प्लास्टिक से हटा दिया गया था।धोने के बाद, कोशिकाओं को पूर्ण माध्यम में 5×106 कोशिकाओं प्रति 200 μL की सांद्रता में निलंबित कर दिया गया, और बेसमेंट झिल्ली मैट्रिक्स (LDEV-FREE, MATRIGEL® CORNING®) (1: 1, बर्फ पर) के साथ पतला कर दिया गया।तैयार सेल सस्पेंशन को चूहे की जांघ की त्वचा में चमड़े के नीचे इंजेक्ट किया गया।हर 3 दिन में ट्यूमर के विकास की निगरानी के लिए इलेक्ट्रॉनिक कैलीपर्स का उपयोग करें।
जब ट्यूमर 500 मिमी3 तक पहुंच गया, तो ट्यूमर के पास प्रायोगिक जानवर के मांसपेशी ऊतक में एक स्थायी चुंबक प्रत्यारोपित किया गया।प्रायोगिक समूह (एमएनपी-आईसीजी + ट्यूमर-एम) में, एमएनपी निलंबन का 0.1 एमएल इंजेक्ट किया गया और चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में लाया गया।अनुपचारित पूरे जानवरों को नियंत्रण (पृष्ठभूमि) के रूप में उपयोग किया गया था।इसके अलावा, जानवरों को एमएनपी के 0.1 एमएल इंजेक्शन लगाए गए लेकिन मैग्नेट (एमएनपी-आईसीजी + ट्यूमर-बीएम) के साथ प्रत्यारोपित नहीं किया गया।
इन विवो और इन विट्रो नमूनों का प्रतिदीप्ति दृश्य आईवीआईएस ल्यूमिना एलटी श्रृंखला III बायोइमेजर (पर्किनएल्मर इंक, यूएसए) पर किया गया था।इन विट्रो विज़ुअलाइज़ेशन के लिए, प्लेट कुओं में सिंथेटिक PLA-EDA-ICG और MNP-PLA-EDA-ICG संयुग्म की 1 एमएल की मात्रा जोड़ी गई थी।आईसीजी डाई की प्रतिदीप्ति विशेषताओं को ध्यान में रखते हुए, नमूने की चमकदार तीव्रता निर्धारित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले सबसे अच्छे फिल्टर का चयन किया जाता है: अधिकतम उत्तेजना तरंग दैर्ध्य 745 एनएम है, और उत्सर्जन तरंग दैर्ध्य 815 एनएम है।लिविंग इमेज 4.5.5 सॉफ्टवेयर (पर्किनएल्मर इंक.) का उपयोग संयुग्म युक्त कुओं की प्रतिदीप्ति तीव्रता को मात्रात्मक रूप से मापने के लिए किया गया था।
एमएनपी-पीएलए-ईडीए-आईसीजी संयुग्म की प्रतिदीप्ति तीव्रता और संचय को विवो ट्यूमर मॉडल चूहों में, रुचि के स्थल पर चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति और अनुप्रयोग के बिना मापा गया था।चूहों को आइसोफ्लुरेन से एनेस्थेटाइज किया गया और फिर 0.1 एमएल एमएनपी-पीएलए-ईडीए-आईसीजी संयुग्म को पूंछ की नस के माध्यम से इंजेक्ट किया गया।फ्लोरोसेंट पृष्ठभूमि प्राप्त करने के लिए अनुपचारित चूहों को नकारात्मक नियंत्रण के रूप में उपयोग किया गया था।संयुग्म को अंतःशिरा में प्रशासित करने के बाद, पशु को 2% आइसोफ्लुरेन एनेस्थेटाइजेशन के साथ इनहेलेशन बनाए रखते हुए आईवीआईएस ल्यूमिना एलटी श्रृंखला III प्रतिदीप्ति इमेजर (पर्किनएल्मर इंक) के कक्ष में हीटिंग चरण (37 डिग्री सेल्सियस) पर रखें।एमएनपी की शुरूआत के 1 मिनट और 15 मिनट बाद सिग्नल का पता लगाने के लिए आईसीजी के अंतर्निर्मित फिल्टर (745-815 एनएम) का उपयोग करें।
ट्यूमर में संयुग्म के संचय का आकलन करने के लिए, जानवर के पेरिटोनियल क्षेत्र को कागज से ढक दिया गया, जिससे यकृत में कणों के संचय से जुड़े उज्ज्वल प्रतिदीप्ति को खत्म करना संभव हो गया।एमएनपी-पीएलए-ईडीए-आईसीजी के जैव वितरण का अध्ययन करने के बाद, जानवरों को बाद में ट्यूमर क्षेत्रों को अलग करने और प्रतिदीप्ति विकिरण के मात्रात्मक मूल्यांकन के लिए आइसोफ्लुरेन एनेस्थेसिया की अधिक मात्रा द्वारा मानवीय रूप से इच्छामृत्यु दी गई।रुचि के चयनित क्षेत्र से सिग्नल विश्लेषण को मैन्युअल रूप से संसाधित करने के लिए लिविंग इमेज 4.5.5 सॉफ़्टवेयर (पर्किनएल्मर इंक.) का उपयोग करें।प्रत्येक जानवर के लिए तीन माप लिए गए (n = 9)।
इस अध्ययन में, हमने एमएनपी-आईसीजी पर आईसीजी की सफल लोडिंग की मात्रा निर्धारित नहीं की।इसके अलावा, हमने विभिन्न आकृतियों के स्थायी चुम्बकों के प्रभाव में नैनोकणों की अवधारण दक्षता की तुलना नहीं की।इसके अलावा, हमने ट्यूमर के ऊतकों में नैनोकणों की अवधारण पर चुंबकीय क्षेत्र के दीर्घकालिक प्रभाव का मूल्यांकन नहीं किया।
195.4 एनएम के औसत आकार के साथ नैनोकण हावी हैं।इसके अलावा, निलंबन में 1176.0 एनएम (चित्रा 5ए) के औसत आकार के साथ एग्लोमेरेट्स शामिल थे।इसके बाद, हिस्से को एक केन्द्रापसारक फिल्टर के माध्यम से फ़िल्टर किया गया था।कणों की जीटा क्षमता -15.69 mV है (चित्र 5B)।
चित्र 5 निलंबन के भौतिक गुण: (ए) कण आकार वितरण;(बी) जीटा क्षमता पर कण वितरण;(सी) नैनोकणों की टीईएम तस्वीर।
कण का आकार मूल रूप से 200 एनएम (चित्र 5सी) है, जो 20 एनएम के आकार के साथ एक एकल एमएनपी और कम इलेक्ट्रॉन घनत्व के साथ एक पीएलए-ईडीए-आईसीजी संयुग्मित कार्बनिक शेल से बना है।जलीय घोलों में एग्लोमेरेट्स के गठन को व्यक्तिगत नैनोकणों के इलेक्ट्रोमोटिव बल के अपेक्षाकृत कम मापांक द्वारा समझाया जा सकता है।
स्थायी चुम्बकों के लिए, जब चुम्बकत्व आयतन V में केंद्रित होता है, तो अभिन्न अभिव्यक्ति को दो अभिन्नों, अर्थात् आयतन और सतह में विभाजित किया जाता है:
निरंतर चुंबकत्व वाले नमूने के मामले में, वर्तमान घनत्व शून्य है।फिर, चुंबकीय प्रेरण वेक्टर की अभिव्यक्ति निम्नलिखित रूप लेगी:
संख्यात्मक गणना के लिए MATLAB प्रोग्राम (मैथवर्क्स, इंक., यूएसए) का उपयोग करें, ETU "LETI" शैक्षणिक लाइसेंस संख्या 40502181।
जैसा कि चित्र 7 चित्र 8 चित्र 9 चित्र-10 में दिखाया गया है, सबसे मजबूत चुंबकीय क्षेत्र सिलेंडर के अंत से अक्षीय रूप से उन्मुख चुंबक द्वारा उत्पन्न होता है।क्रिया की प्रभावी त्रिज्या चुंबक की ज्यामिति के बराबर होती है।एक सिलेंडर वाले बेलनाकार चुम्बकों में जिसकी लंबाई उसके व्यास से अधिक होती है, सबसे मजबूत चुंबकीय क्षेत्र अक्षीय-रेडियल दिशा (संबंधित घटक के लिए) में देखा जाता है;इसलिए, बड़े पहलू अनुपात (व्यास और लंबाई) एमएनपी सोखना वाले सिलेंडरों की एक जोड़ी सबसे प्रभावी है।
चित्र 7 चुंबक के ओज़ अक्ष के अनुदिश चुंबकीय प्रेरण तीव्रता Bz का घटक;चुंबक का मानक आकार: काली रेखा 0.5×2 मिमी, नीली रेखा 2×2 मिमी, हरी रेखा 3×2 मिमी, लाल रेखा 5×2 मिमी।
चित्र 8 चुंबकीय प्रेरण घटक Br चुंबक अक्ष Oz के लंबवत है;चुंबक का मानक आकार: काली रेखा 0.5×2 मिमी, नीली रेखा 2×2 मिमी, हरी रेखा 3×2 मिमी, लाल रेखा 5×2 मिमी।
चित्र 9 चुंबक के अंतिम अक्ष (z=0) से दूरी r पर चुंबकीय प्रेरण तीव्रता Bz घटक;चुंबक का मानक आकार: काली रेखा 0.5×2 मिमी, नीली रेखा 2×2 मिमी, हरी रेखा 3×2 मिमी, लाल रेखा 5×2 मिमी।
चित्र 10 रेडियल दिशा के साथ चुंबकीय प्रेरण घटक;मानक चुंबक आकार: काली रेखा 0.5×2 मिमी, नीली रेखा 2×2 मिमी, हरी रेखा 3×2 मिमी, लाल रेखा 5×2 मिमी।
विशेष हाइड्रोडायनामिक मॉडल का उपयोग ट्यूमर के ऊतकों तक एमएनपी वितरण की विधि का अध्ययन करने, लक्ष्य क्षेत्र में नैनोकणों को केंद्रित करने और संचार प्रणाली में हाइड्रोडायनामिक स्थितियों के तहत नैनोकणों के व्यवहार को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है।स्थायी चुम्बकों का उपयोग बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के रूप में किया जा सकता है।यदि हम नैनोकणों के बीच मैग्नेटोस्टैटिक इंटरैक्शन को नजरअंदाज करते हैं और चुंबकीय द्रव मॉडल पर विचार नहीं करते हैं, तो यह द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय सन्निकटन के साथ चुंबक और एकल नैनोकण के बीच बातचीत का अनुमान लगाने के लिए पर्याप्त है।
जहां m चुंबक का चुंबकीय क्षण है, r उस बिंदु का त्रिज्या वेक्टर है जहां नैनोकण स्थित है, और k सिस्टम कारक है।द्विध्रुवीय सन्निकटन में, चुंबक के क्षेत्र का विन्यास समान होता है (चित्र 11)।
एक समान चुंबकीय क्षेत्र में, नैनोकण केवल बल की रेखाओं के साथ घूमते हैं।एक असमान चुंबकीय क्षेत्र में, बल उस पर कार्य करता है:
किसी दी गई दिशा l का व्युत्पन्न कहां है।इसके अलावा, बल नैनोकणों को क्षेत्र के सबसे असमान क्षेत्रों में खींचता है, यानी बल की रेखाओं की वक्रता और घनत्व बढ़ जाता है।
इसलिए, उस क्षेत्र में जहां कण स्थित हैं, स्पष्ट अक्षीय अनिसोट्रॉपी के साथ पर्याप्त रूप से मजबूत चुंबक (या चुंबक श्रृंखला) का उपयोग करना वांछनीय है।
तालिका 1 अनुप्रयोग क्षेत्र के संवहनी बिस्तर में एमएनपी को पकड़ने और बनाए रखने के लिए पर्याप्त चुंबकीय क्षेत्र स्रोत के रूप में एकल चुंबक की क्षमता को दर्शाती है।