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磁熱療效應(yīng)分析儀
磁熱療效應(yīng)分析儀

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MagneTherm™磁流體熱療測試系統(tǒng)

MagneTherm™磁流體熱療分析系統(tǒng)是Nanotherics公司的一種高精度磁流體熱療測試系統(tǒng)該系統(tǒng)通過控制表面功能化的磁性納米顆粒產(chǎn)熱用于熱療治療。

MagneTherm™磁流體熱療分析系統(tǒng)使用交變磁場(AMF)和磁納米顆粒(MNPs)作為腫瘤和其他細(xì)胞的加熱方法,通過施加一定強(qiáng)度的交變磁場,磁性微粒在交變磁場作用下能吸收電磁波能量轉(zhuǎn)化為熱能,系統(tǒng)控制熱能局限于腫瘤組織,可導(dǎo)致細(xì)胞的凋亡及壞死,從而實現(xiàn)對腫瘤的熱療和相關(guān)研究。該系統(tǒng)還能控制納米磁流體運動的組織靶向性和細(xì)胞特異靶向性,進(jìn)行細(xì)胞外和細(xì)胞內(nèi)多重磁流體熱療分析。

系統(tǒng)原理通過控制納米尺度的磁性顆粒定位于腫瘤組織,然后施加一外部交變磁場,使材料因產(chǎn)生磁滯、馳豫或感應(yīng)渦流而被加熱,這些熱量再傳遞到材料周邊的腫瘤組織中,使腫瘤組織溫度超過42并導(dǎo)致細(xì)胞的凋亡及壞死,從而實現(xiàn)對腫瘤的治療。MagneTherm™磁流體熱療測試系統(tǒng)殺傷腫瘤細(xì)胞的主要原理有:1)高溫使瘤細(xì)胞線粒體膜的流動性改變,破壞DNA合成所需的酶系導(dǎo)致瘤細(xì)胞死亡;受熱后腫瘤組織的pH值降低,增加了對瘤細(xì)胞的殺傷作用;2)腫瘤血管不規(guī)則,散熱能力低,增加了高溫作用于腫瘤組織的選擇性,增加了NK細(xì)胞的活性,NK細(xì)胞無須經(jīng)腫瘤抗原激活就有殺傷腫瘤細(xì)胞活性,其殺傷作用主要通過其表面的腫瘤細(xì)胞受體與腫瘤細(xì)胞相結(jié)合,釋放溶細(xì)胞素。3)促進(jìn)樹突狀細(xì)胞(DC)的成熟,未成熟的樹突狀細(xì)胞是成熟樹突狀細(xì)胞的前體,具有強(qiáng)大的抗原攝取能力。但因其表面表達(dá)低水平的MHC、及共刺激分子,因而不能有效地將抗原提呈給T淋巴細(xì)胞,對T細(xì)胞的刺激能力降低。成熟的樹突狀細(xì)胞能夠顯著刺激初始樹突狀細(xì)胞細(xì)胞進(jìn)行增值,因此樹突狀細(xì)胞是機(jī)體免疫應(yīng)答的始動者。4)磁流體熱療還能增加腫瘤細(xì)胞表面MHC表達(dá),從而激活了T細(xì)胞介導(dǎo)的抗腫瘤免疫反應(yīng)。

上圖為不同濃度的磁流體 (Fe3O4)在交流磁場中的加熱性能對比

產(chǎn)品優(yōu)勢:magneTherm ™有超過安全和可耐受的磁場劑量,而且具有很大的靈活性,方便研究者根據(jù)要求改變頻率和場強(qiáng)來應(yīng)用不同的細(xì)胞和組織體系??梢詫?xì)胞(貼壁或懸浮液)和三維細(xì)胞培養(yǎng)體系進(jìn)行磁流體熱療分析。

  1. 10種不同的標(biāo)準(zhǔn)頻率,頻率范圍從50千赫茲至1兆赫茲

包括 110 kHz, 168 kHz 176 kHz 262 kHz, 335 kHz,474kHz, 523 kHz 633 kHz 739 kHz, 987 kHz

  1. 擁有高達(dá)25毫特斯拉(mT)的磁場強(qiáng)度,且磁場強(qiáng)度可變

  2. 優(yōu)良的保溫隔熱

  3. 運行PCR小瓶或小管(容量從1毫升到50毫升)

  4. 可運行35毫米培養(yǎng)皿(培養(yǎng)生物膜/細(xì)胞/ 三維組織

  5. 臺式裝置,占用較小的工作面積

  6. 低溫制冷系統(tǒng)輕便,沒有笨重的附屬設(shè)施

4、應(yīng)用領(lǐng)域腫瘤治療研究熱療正成為繼手術(shù)、放療、化療和免疫療法后出現(xiàn)的第五種癌癥治療手段。目前已在臨床上得到應(yīng)用,但是由于其加熱受到部位和組織的限制,而且對腫瘤的加熱也不均勻,嚴(yán)重影響了熱療的效果。已有的研究表明,磁熱療可以起到很好的組織內(nèi)靶向熱療作用,而且也不受腫瘤體積和部位的影響,特別是近年來還發(fā)現(xiàn)磁熱療具熱旁觀者效應(yīng),從而引起人們的廣泛關(guān)注,熱療用的不同磁性材料更成為國內(nèi)外的研究熱點。

熱休克蛋白研究熱療聯(lián)合化療藥物能提高機(jī)體的免疫功能,避免放、化療的毒副作用。熱休克蛋白(heat shock protein HSP),主要參與腫瘤抗原的加工呈遞,可作為抗原呈遞分子直接將腫瘤的抗原肽呈遞給T細(xì)胞,激發(fā)T細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞免疫,其中HSP70*為引人關(guān)注。機(jī)體免疫能力和腫瘤之間的作用是相互的,一方面機(jī)體免疫影響腫瘤的發(fā)展,另一方面腫瘤也能改變機(jī)體的免疫功能。對于惡性腫瘤的治療,除外科手術(shù)外,化療和放療也是目前*主要的治療方法。但化、放療除耐藥性及劑量受限外,它們在殺傷腫瘤的同時,正常組織和細(xì)胞也受到損傷,甚至引起致死性并發(fā)癥。

藥物釋放控制研究控制藥物釋放的技術(shù)可以保證藥物緩慢長期的效用,保持**血液中藥物濃度,從而達(dá)到**的治療效果。其優(yōu)點在于利于藥物吸收和新陳代謝,優(yōu)化療法的效果。通過控制獨特的納米微粒攜帶藥物輸送技術(shù),可以更有效的藥物控制釋放,將藥物滲透到實體腫瘤,通過利用磁性納米粒藥系統(tǒng)結(jié)合磁流體熱療分析可以控制藥物釋放使得藥物在定點區(qū)域殺傷靶標(biāo)癌細(xì)胞。

Sophie Laurent, et al. Magnetic ?uid hyperthermia: Focus on superparamagnetic iron oxide nanoparticles. Advances in Colloid and Interface Science 166 (2011) 8–23

磁性納米顆粒介導(dǎo)的生物膜處理細(xì)菌群落附著到表面上,通過分泌細(xì)胞外聚合物基質(zhì)形成生物膜。生物膜的形成提供了病原性細(xì)菌對抗生素的抗性,還會促進(jìn)微生物慢性感染的發(fā)展。超順磁性氧化鐵納米顆粒( SPIONs )的應(yīng)用可以顯著降低治療的生物材料介導(dǎo)的感染幾率。SPIONs的磁性靶向性,可允許它們滲透到生物膜內(nèi)部,通過使用交流磁場加熱降低細(xì)菌群落的生存能力。這種處理是非常有效的,特別是對抗生素耐藥菌株和抗生素抗性生物膜的治療中已經(jīng)顯示出其應(yīng)用前景。

已應(yīng)用的磁流體納米顆粒類型包括

  1. 表面官能化的磁鐵礦( Fe3O4

  2. 涂覆有銀磁赤鐵礦(氧化鐵)

  3. 磁鐵礦( Fe3O4

  4. 鈷摻雜磁鐵礦

  5. 鐵核心/鐵氧化物殼納米顆粒

  6. 涂有金的磁赤鐵礦(氧化鐵)

  7. 氧化鐵納米晶體( IONCs

  8. 膠體Greigite Fe3S4 )納米片

系統(tǒng)組成部分包括直流電源供應(yīng)系統(tǒng),函數(shù)信號發(fā)生器,示波器等直流電源供應(yīng)系統(tǒng):600px (W) x 800px (D) x 325px (H)??? 重量: 6 kg 函數(shù)信號發(fā)生器:550px (W) x 725px (D) x 250px (H)??? 重量: 2.8kg 示波器:875px (W) x 1100px (D) x 425px (H)??? 重量: 8 kg

主要配件17匝線圈9匝線圈帶有萬用表功能的熱電偶適配器示波器函數(shù)信號發(fā)生器溫度探頭( T型熱電偶)直流穩(wěn)壓電源聚苯乙烯試管樣品管線和墊片冷卻水連接管連接電纜1 系統(tǒng)所能提供的頻率和磁場強(qiáng)度

頻率FREQUENCY **磁場強(qiáng)度(毫特斯拉)Maximum Field Strength (mT) **場強(qiáng)(奧斯特)Maximum Field Strength (Oersted) **磁場強(qiáng)度(kA/m)Maximum Field Strength (kA/m) 110 25 250 19.9 168 17 170 13.5 176 23 230 18.3 262 23 230 18.3 335 17 170 13.5 474 11 110 8.7 523 20 200 15.9 633 9 90 7.2 739 16 160 12.7 987 12 120 9.5

注:如果需要,所有的場強(qiáng)均可以由操作者從**減小到零

上圖17繞圈和9繞圈的繞組方式選配配件:較大的樣品線圈盒( 60毫米)較低的頻率配件: 90KHz、87kHz 70kHz、64kHz、50kHz水夾套樣品孔徑(通常用于體內(nèi)應(yīng)用)2通道光纖信號處理器和溫度探頭。

應(yīng)用案例1)磁熱效應(yīng)分析:先將含磁性納米顆粒的培養(yǎng)液在 37恒溫培養(yǎng)箱中孵育 1 h,再在交變磁場下處理不同時間,用精密溫度計測量溶液溫度,考察不同濃度磁納米顆粒在磁場作用下的處理時間與環(huán)境溫度的變化情況.

2)動物實驗應(yīng)用:在腫瘤四周向瘤體進(jìn)行多點注射Fe2O3納米磁流體(以提高材料均勻彌散度),用0.5%無菌苯巴比妥鈉溶液60mg/kg體重腹腔注射的方法進(jìn)行麻醉,待完全麻醉后將上述注Fe2O3納米磁流體的熱療組荷瘤鼠腫瘤放在輸出電流I=300 A的高頻磁感應(yīng)加熱器照射1 h,用同樣方法前后共處理3次,每兩次間隔時間為24 h,從熱療后的第2天開始觀察各組荷瘤鼠及腫瘤的生長情況并分別予以記錄和拍照,至治療周期結(jié)束(7)后,用脫臼法處死荷瘤鼠并剝離出腫瘤,測量腫瘤的長徑(a)及腫瘤的短徑(b),稱瘤重。

3)細(xì)胞學(xué)實驗應(yīng)用:光學(xué)及電子顯微鏡觀察細(xì)胞形態(tài):細(xì)胞貼璧生長24 h,棄去各培養(yǎng)瓶中的培養(yǎng)液;對照組加入5 ml 8 g/LFe2O3納米磁流體,熱療組分別加入24、6、8 g/L Fe2O3納米磁流體各5 ml,熱療組分別在(200 kHZ,4 kW,輸出電流300安培)高頻交變磁場下照射各1 h;繼續(xù)培養(yǎng)48h,倒置顯微鏡下拍照,然后用0.25%胰酶消化細(xì)胞,800r/min離心5 min、PBS(pH7.4)2次、4%預(yù)冷戊二醛固定24 h,EPON812包埋、60e聚合72 h,細(xì)胞被切成60nm的超薄切片、檸檬酸鉛及醋酸鈾染色,透射電鏡下觀察細(xì)胞形態(tài)變化。

4MTT還原法檢測細(xì)胞增殖抑制率: 96孔培養(yǎng)板中每孔接種103個細(xì)胞,24 h后分別加入4、6、8、10 g/LFe2O3納米磁流體100uL,繼續(xù)培養(yǎng),參照文獻(xiàn)方法進(jìn)行四甲基偶氮唑藍(lán)(MTT)實驗。用自動酶標(biāo)檢測儀(Thermo Labsystems-Multiskam MK3美國BD公司)493 nm處檢測96孔的吸光度。

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