Магнитные наночастицы готовы к прогрессу в лабораторных исследованиях рака молочной железы

]

В течение 15 лет химик материалов Дейл Хубер из Сандийских национальных лабораторий был вовлечен в задачу создания наночастиц на основе железа, измеряющих одинаковые размеры.

Химик материалов Sandia National Laboratories Дейл Хубер работал над тем, чтобы наночастицы имели такой же размер в течение 15 лет. Его долгосрочные сотрудники Imagion Biosystems будут использовать эти магнитные наночастицы для своего первого клинического исследования рака молочной железы в этом году. Он держит микрожидкостный чип, который может создавать крошечные количества наночастиц. Круглодонную колбу рядом с ним можно использовать для изготовления гораздо большего количества наночастиц. (Фото: Рэнди Монтойя)

В настоящее время он и его долгосрочные сотрудники Imagion Biosystems будут использовать эти магнитные наночастицы для своего первого клинического исследования рака молочной железы в конце года. Наночастицы прилипают к клеткам рака молочной железы, что позволяет обнаруживать и удалять даже небольшие метастазы.

Imagion Biosystems и Huber сотрудничают в области синтеза наночастиц с момента открытия Центра интегрированных нанотехнологий в 2006 году.

Доступ к пулу талантов в CINT с такими экспертами, как Dale Huber, был полезен. Кроме того, тот факт, что CINT имеет пользовательскую программу, которая позволяет промышленности получать доступ к средствам и оборудованию, которое в противном случае было бы слишком дорого для такой небольшой компании, как наша, было ценным. Первоначальная работа, которую мы сделали с CINT, разработать метод, обеспечивающий точный контроль над размером наночастицы, была ключевой для нашей магнитной релаксометрической технологии MagSense для обнаружения рака.

Боб Проулькс, генеральный директор Imagion Biosystems

CINT – это пользовательский объект, совместно управляемый Сандией и Лос-Аламосской национальной лабораторией Министерства науки США. CINT предлагает бесплатный доступ к высокотехнологичному оборудованию и всемирно известным ученым для исследователей нанонауки в академических кругах и промышленности, при условии публикации публикаций в научных журналах.

Магнитные наночастицы покрыты раковыми антителами, которые особенно прилипают к раковым клеткам. Небольшой магнитный импульс – почти сила магнита холодильника и в сотни раз слабее, чем одна, созданная машиной МРТ, – может ощущать разницу между наночастицами, цепляющимися за раковые клетки, и теми, которые плавают по желанию, что позволяет обнаруживать крошечные метастазы.

Прецизионный синтез магнитных наночастиц

Тем не менее, для работы с методикой обнаружения рака Imagion Biosystems каждая наночастица должна быть практически точно такого же размера.

«2-процентное изменение – это разница между совершенным и почти бесполезным», – сказал Хубер. Он добавил, смеясь, «Это было для меня открытием, и если бы я знал, что в начале я мог бы не принять вызов».

Эрика Вреланд, которая работала с Хубером во время ее докторской диссертации по продвижению воспроизводимого синтеза и была нанята Imagion Biosystems в качестве своего главного научного сотрудника по наночастицам после ее окончания: « Мы устранили все колдовство реакции».

Стандартная методика создания железных наночастиц заключается в смешивании ингредиентов и нагревании смеси до примерно 650 ° F. Как быстро рост тепла определяет размер наночастицы, сказал Хубер. Однако, как и в духовке дома, она превысит критическую температуру, а затем остынет, пока она не опустится. Сколько температуры превышает эту критическую температуру, также влияет на размер, создавая наночастицы на 15% меньше или больше.

Вместо этого, Вреланд и Хубер разработали технику, в которой они постепенно добавляют ингредиенты в ванну расплавленного металла, температура которой меньше половины градуса. Это создает наночастицы с изменением размера менее 2%. Хубер сказал: « Это не самый простой способ сделать частицы, но именно поэтому они намного лучше».

. Не только команда сформулировала чрезвычайно воспроизводимую технику для получения частиц из мини-частиц, они также дважды перемещали этот процесс дважды в Imagion и один раз в ChemConnection, производитель наночастиц в Нидерландах, который может наносить наночастицы под строгую американскую пищу и Управления по контролю за наркотиками и Европейского союза, необходимых для использования в клинических испытаниях пациентов.

Синтез был перенесен в лабораторию в Нидерландах при сохранении контроля размера. Это огромен. Все меняется, даже точки кипения, потому что Нидерланды находятся в основном на уровне моря.

Дейл Хубер, Материалы Химик, Sandia National Laboratories

Клиническое исследование для выявления распространения рака молочной железы этой осенью

После того, как ChemConnection выпустит несколько партий, Imagion Biosystems проведет некоторые доклинические испытания, чтобы проверить, что частицы не токсичны. Затем ChemConnection создаст небольшую партию наночастиц – сравнимую с половиной чайной ложки сахара – для клинических испытаний рака молочной железы Imagion Biosystems.

«Поскольку наночастицы однородны и обладают отличными магнитными свойствами, нам не нужно многого. Мы ожидаем, что пациенту будет вводиться не более 1 миллиграмма частиц », – сказал Вреланд.

Пациенты для первого клинического испытания будут выбраны в отношении процедуры лечения онкологов, которая включает удаление лимфатических узлов и биопсию. Перед тем, как каждый пациент будет иметь многочисленные лимфатические узлы, выведенные хирургическим путем, магнитные наночастицы, покрытые антителами к раку молочной железы, будут введены на месте идентифицированных опухолей. После удаления, но до биопсии система обнаружения Imagion Biosystems проанализирует удаленные лимфатические узлы, чтобы проверить распространение рака.

Vreeland сказала, что она надеется, что техника Imagion Biosystems будет такой же точной, как патологоанатом, с конечной целью использования этого метода в первую очередь для поиска рака и искоренения необходимости удаления свободных от рака лимфатических узлов.

Наша задача № 1 – увидеть, как наночастицы превращают ее в обычное клиническое применение с нашей технологией обнаружения рака MagSense. Кроме того, мы считаем, что наночастицы могут играть важную роль в самых разнообразных биомедицинских применениях, включая применение в лечении рака или других заболеваний.

Боб Проулькс, генеральный директор Imagion Biosystems

Продолжающееся сотрудничество для характеристики наночастиц и решения проблем

CINT и Imagion Biosystems продолжили сотрудничество за пределами усилий по созданию магнитных наночастиц одинакового размера. Вреландия сказала: « Мы все время сталкиваемся со всевозможными проблемами, поэтому возможность поговорить с Дейлом или другими учеными о некоторых проблемах, с которыми мы сталкиваемся, действительно неоценима».

Санджийский биоинженер Джордж Бачанд помог с начальными исследованиями токсикологии и целенаправленности клеток. Исследователь Сандии Джон Рено помог в характеристике формы и размера наночастиц, используя малоугловое рассеяние рентгеновских лучей.

Малоугловое рассеяние рентгеновских лучей является методом определения размера и распределения размеров наноразмерных материалов. « С инструментом рентгеновского рассеяния CINT мы можем точно определить, насколько велики частицы за 15 минут. Семь или восемь лет назад понадобилось бы неделю, чтобы выяснить то же самое с помощью электронной микроскопии », – сказал Хубер.

Это почти измерение размера в реальном времени позволило Vreeland предсказать, как реакция закончится и подтвердит, что они были на правильном пути, сказала она. Команда использовала другие инструменты CINT для характеристики покрытий и магнитной прочности наночастиц.

Помимо доступа к экспертам и оборудованию CINT через свою пользовательскую программу, сотрудничество с Imagion Biosystems было поддержано рядом грантов Программы поддержки малого бизнеса в Нью-Мексико, которые могут помочь в исследованиях, связанных с собственностью.

Несколько работ были опубликованы командой из совместной работы, в том числе в области химии материалов в 2015 году.

Source link