Misura del potenziale zeta con TRPS (video intervista) - Un nuovo metodo per creare nanogocce - Colonnine qEV a 35nm presto in vendita

UN'INTERVISTA CON LA DR. DE GRACIA LUX – UT SOUTHWESTERN MEDICAL CENTER

La diagnostica per immagini dei tumori diventerà probabilmente più efficac e tramite l'uso di nanogocce prodotte da cambiamento di fase (liquido-gas). La Dr. Caroline de Gracia Lux, Assistant Professor nel Dipartimento di Radiologia all'UT Southwestern, spiega il perché di questa teoria in questa interessante intervista con Archana Senthikkumar di Izon.

Ci racconti qualcosa sulla vostra ricerca sulle nanogocce di perfluorocarboni come agenti di contrasto attivabili per ultrasuoni.

Quando sono entrata a far parte della UTSW, nel settembre del 2015, i miei sforzi erano dapprima focalizzati verso la creazione di emulsioni o nanogocce (NDs) di perfluorocarburi a basso punto di ebollizione. Queste nanogocce sarebbero poi state utilizzate come agenti di contrasto a cambio di fase (PCCA). Ero convinta che che il metodo preferito dalla letteratura, che consiste nel pressurizzare microbolle (MBs) preformate, non fosse in realtà un processo efficace, visto che il numero di NDs prodotto era limitato dal numero di microbolle precorritrici. Inoltre questa tecnica causava la creazione di liposomi con le stesse dimensioni delle NDs, ma che non contenevano perfluorocarburi liquidi.

Le emulsioni sulla nanoscala mostrano diversi vantaggi per l'imaging molecolare rispetto alle microbolle (MBs) su scala micrometrica. Le nanogocce hanno dimostrato di poter contare su tempi di permanenza in vivo più lunghi, nell'ordine delle 4-5 ore nel caso di dodecafluoropentano, laddove la circolazione delle MBs è limitata ai minuti. Tempi maggiori di circolazione fanno sì che le nanogocce siano preferibili alle microbolle, poiché è maggiore la possibilità, nel tempo e nello spazio, che vi sia interazione ligando-recettore. Le nanogocce, fino a 400nm, si trovano nel regime dimensionale che permette loro di stravasare nello spazio extracellulare dei tumori, creando la possibilità di un tumor targeting non specifico attraverso l'effetto di un'aumentata permeabilità e ritenzione (EPR), un chiaro vantaggio rispetto alle microbolle intravascolari. Le nanogocce risultano più resistenti agli effetti deterioranti degli ultrasuoni rispetto alle microbolle, visto che le nanogocce accumulatesi nel tessuto tumorale in vivo si vaporizzano solamente a seguito di ultrasuoni mirati ad alta intensità, mentre non risentono più di tanto di ultrasuoni diagnostici a bassa intensità. Per contro, è noto che le microbolle siano molto suscettibili di distruzione per effetto di imaging a ultrasuoni effettuato con pressioni normalmente utilizzate in ambito clinico.

Che cos'è l'Acoustic droplet vaporization (ADV)?
Acoustic droplet vaporization (ADV) fa riferimento alla conversione di gocce di PFC liquido in microbolle in fase gassosa. Questi agenti di contrasto per ultrasuoni sono chiamati phase-change contrast agents (PCCA) e sono molto promettenti per usi diagnostici e potenzialmente terapeutici, quali ultrasuoni immagine-guidata e ultrasuoni ad alta intensità focalizzati (HIFU), drug and gene delivery, sonoporazione e frammentazione del DNA.

Come riuscite a preparare emulsioni stabili di PFC surriscaldati? E come riuscite a migliorare il loro comportamento in vitro?
Abbiamo utilizzato il processo di omogeneizzazione ad alta pressione, che permette la produzione diretta di nanogocce di decafluorobutano (DFB) e di octafluoropropano OFP) che sono stabili a 37°C e che subiscono una transizione di fase generata dagli ultrasuoni a indici meccanici che sono rilevanti clinicamente. Questo è il primo resoconto nel quale l'omogeneizzazione ad alta pressione è stata applicata a dei liquidi con un punto di ebollizione più basso di 0°C, rendendo possibile la creazione di emulsioni di alta qualità riproducibili. Stiamo attualmente testando queste emulsioni in vivo.

Come caratterizzate e quantificate le nanogocce, per essere sicuri che siano monodisperse e stabili?
Le nanogocce sono caratterizzate con le tecnologie dynamic light scattering (DLS) e tunable resistive pulse sensing (TRPS) al momento della produzione e a seguire più o meno ogni 3 giorni lungo 18 giorni, e vengono valutate a differenti temperature. La tecnologia TRPS fornisce una valutazione della dimensione e della distribuzione dimensionale ad alta risoluzione, e allo stesso modo un accurato valore di concentrazione (particelle/mL), su un range dimensionale definito. In questo studio, la concentrazione delle nanoparticelle è stata utilizzata per determinare la stabilità della conservazione e la stabilità termica in diversi momenti

Stabilità di emulsioni di nanogocce di DFB conservate a 4 °C lungo 18 giorni. Diametro medio (A) e concentrazione (B) sono misurate tramite la TRPS.

Qual è il vostro approccio per ridurre al minimo la quantità di liposomi all'interno dello sviluppo di campioni contenenti nanogocce?
Il controllo della temperatura tramite l'utilizzo di cloruro di sodio/ghiaccio per rimanere sotto i -15 °C. Abbiamo dimostrato, grazie all'utilizzo di DLS/TRPS, che l'omogeneizzazione ad alta pressione sui campioni, senza perfluorocarburi, ha generato liposomi con una dimensione inferiore alle nostre nanogocce.

La vostra tecnica di sviluppo è davvero efficace e ha diversi vantaggi. Quale impatto avrà sulla ricerca in futuro nel campo delle microbolle e delle nanogocce?
La transizione di fase dalle nanogocce ha un ottimo potenziale per il rilevamento precoce della malattia e anche per la drug/gene delivery, in quanto le nanogocce possono essere utilizzate per il rilascio del carico tramite vaporizzazione. Riuscire a produrre campioni altamente concentrati e stabili è cruciale per accompagnare le future ricerche verso il raggiungimento di nuovi obiettivi.