DE202023100732U1

DE202023100732U1 - System zur Röntgenbildgebung von Wachteleiern mit superparamagnetischen Nanopartikeln für medizinische Anwendungen

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Publication number: DE202023100732U1
Application number: DE202023100732.5U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2023-02-16
Filing date: 2023-02-16
Publication date: 2023-04-21
Anticipated expiration: 2033-02-17

Abstract

System zur Röntgenabbildung von Wachteleiern unter Verwendung von superparamagnetischen Nanopartikeln (SPIONs) in medizinischen Anwendungen, umfassend:
ein Mittel zum Sammeln von 0,1 g FeCl3.6H2O und FeSO4.7H2O, wobei die gesammelten Eisenlösungen separat in 1 ml stickstoffhaltigem, doppelt destilliertem Wasser gelöst und miteinander vermischt werden;
wobei die 500 µl der Eisenlösungen zu 500 µl Tetramethylammoniumhydroxid gegeben und 5 Minuten lang geschüttelt werden; und
eine Absorptionseinheit mit unterschiedlichen Konzentrationen der erhaltenen schwarzen Niederschläge, die mit Aceton gewaschen werden;
wobei das Magnetfeld an die schwarzen Präzipitate angelegt wird und dann das Aceton langsam abpipettiert wird;
wobei jedes gewonnene Pellet im Heißluftofen bei 600 C eine halbe Stunde lang getrocknet wird, so dass das erhaltene Pellet in 700 µl Formaldehyd aufgelöst wird;
wobei 300 µl stickstoffhaltiges doppelt destilliertes Wasser unter gleichzeitigem Vortexen tropfenweise zugegeben werden und wiederum 500 µl Formaldehydlösung unter gleichzeitigem Vortexen tropfenweise zugegeben werden;
wobei die verschiedenen Konzentrationen der Lösungen hergestellt werden, um die optimale Bedingung für die Herstellung von monodispersen Nanopartikeln zu finden, wodurch die Vorläufereisenmoleküllösung hergestellt wird.

Description

UMFANG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenlegung bezieht sich auf den Bereich des Gesundheitswesens und insbesondere auf ein System zur Röntgenbildgebung von Wachteleiern unter Verwendung von superparamagnetischen Nanopartikeln (SPIONs) in medizinischen Anwendungen wie Theranostik, Hyperthermie, Medikamentenverabreichung und magnetbeeinflusste Radionuklidtherapie, Kontrastmittel für Bildgebungszwecke und Magnetresonanztomographie (MRT). Darüber hinaus wird das vorliegende System in der Bildgebung eingesetzt, insbesondere als Kontrastmittel, da diese die hochenergetischen Gamma- und Röntgenstrahlen streuen und/oder absorbieren können, wodurch Tumorgewebe mit Hilfe von Röntgenstrahlen in tieferen Bereichen abgebildet bzw. erfasst werden kann.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Superparamagnetische Eisenoxid-Nanopartikel (SPIONs), die durch Alginat stabilisiert sind (SPION-Alginat), wurden als Kontrastmittel entwickelt, um die Empfindlichkeit der Magnetresonanztomographie (MRT) bei der Erkennung des hepatozellulären Karzinoms (HCC) zu verbessern.
Bei der MRT handelt es sich um ein bildgebendes Verfahren, mit dem Bilder des Kernspinresonanzsignals (NMR-Signal) erstellt werden, das in erster Linie von den Wasserstoffatomen in einem Objekt stammt. Der Bildkontrast wird durch die Unterschiede in der NMR-Signalintensität in verschiedenen Bereichen des Objekts erreicht, und die NMR-Signalintensität hängt weitgehend von der Kerndichte (Protonenspins), den Relaxationszeiten (T1, T2) und der magnetischen Umgebung des Gewebes ab. Kontrastmittel dienen zur Verstärkung des Bildkontrasts und verbessern so die Empfindlichkeit und Spezifität der MRT bei der Abbildung von Informationen aus dem Gewebe. Die SPIONs sind eine Klasse neuartiger MRT-Kontrastmittel, die aus einem Kern aus Eisen (Fe3+) und Eisen (Fe2+) und einer Schicht aus Dextran oder einem anderen Polysaccharid bestehen. Die Eisennanopartikel haben ein sehr großes magnetisches Moment, was zu einer lokalen Magnetfeldinhomogenität führt. Darüber hinaus werden USPIO-Nanopartikel mit einem Eisenoxidkern, der von Natur aus monokristallin ist, als monokristalline Eisenoxid-Nanopartikel (MION) bezeichnet, und MION mit einer chemisch vernetzten und aminierten Polysaccharidhülle werden als vernetzte Eisenoxid-Nanopartikel (CLIO) bezeichnet.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher ein System zur Röntgenbildgebung von Wachteleiern unter Verwendung von superparamagnetischen Nanopartikeln (SPIONs).
Es ist daher erwünscht, die oben erwähnten Nachteile oder andere Unzulänglichkeiten zu beheben oder zumindest eine nützliche Alternative bereitzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird eine vereinfachte Zusammenfassung gegeben, um ein grundlegendes Verständnis für einige Aspekte der offengelegten Erfindung zu vermitteln. Diese Zusammenfassung ist kein umfassender Überblick, und es ist nicht beabsichtigt, wichtige/kritische Elemente zu identifizieren oder den Umfang der Erfindung abzugrenzen. Ihr einziger Zweck ist es, einige Konzepte in vereinfachter Form als Auftakt zu der später folgenden detaillierteren Beschreibung darzustellen.
Dementsprechend wird ein System zur Röntgenabbildung von Wachteleiern unter Verwendung von superparamagnetischen Nanopartikeln (SPIONs) in medizinischen Anwendungen wie Theranostik, Hyperthermie, Medikamentenverabreichung und magnetbeeinflusster Radionuklidtherapie, Kontrastmittel für Abbildungszwecke und Magnetresonanztomographie (MRT) bereitgestellt. Darüber hinaus wird das vorliegende System in der Bildgebung eingesetzt, insbesondere als Kontrastmittel, da diese die hochenergetischen Gamma- und Röntgenstrahlen streuen und/oder absorbieren können, wodurch die Bildgebung bzw. das Anvisieren von Tumorgewebe in tieferen Bereichen mit Röntgenstrahlen möglich ist.
Eine Ausführungsform des vorliegenden Gegenstands betrifft ein System zur Röntgenbildgebung von Wachteleiern unter Verwendung von superparamagnetischen Nanopartikeln (SPIONs) in medizinischen Anwendungen, das Folgendes umfasst: ein Mittel zum Sammeln von 0,1 g FeCl3.6H2O und FeSO4.7H2O. Die gesammelten Eisenlösungen werden getrennt in 1 ml stickstoffhaltigem, doppelt destilliertem Wasser aufgelöst und miteinander vermischt. Anschließend werden 500 µl der Eisenlösungen zu 500 µl Tetramethylammoniumhydroxid gegeben und 5 Minuten lang geschüttelt, und eine Absorptionseinheit mit verschiedenen Konzentrationen der erhaltenen schwarzen Niederschläge wird mit Aceton gewaschen. Das Magnetfeld wird an die schwarzen Niederschläge angelegt, und dann wird das Aceton langsam abpipettiert. Jedes gewonnene Pellet wird im Heißluftofen bei 600 C eine halbe Stunde lang getrocknet, so dass das erhaltene Pellet in 700 µl Formaldehyd aufgelöst wird. 300 µl stickstoffhaltiges bidestilliertes Wasser werden tropfenweise unter gleichzeitigem Vortexen zugegeben, und wiederum 500 µl Formaldehydlösung werden tropfenweise unter gleichzeitigem Vortexen zugegeben.
Anschließend werden die Lösungen in verschiedenen Konzentrationen hergestellt, um die optimale Bedingung für die Herstellung von monodispersen Nanopartikeln zu finden und somit die Eisenvorläuferlösung vorzubereiten. Die Eisenmolekularvorläuferlösung wird für die Synthese von SPIONs 2 Tage lang im Magnetfeld gehalten. Die erhaltenen SPIONs werden in der gleichen Lösung dispergiert, nachdem die Vorläufereisenmoleküllösung 2 Tage lang bebrütet wurde, so dass die optimale Konzentration der Vorläufereisenmoleküllösung für die Synthese der SPIONs durch Analyse des pH-Werts und der kalorimetrischen Messung bei 720 nm bestimmt wird.
Diese und andere Aspekte der hier beschriebenen Ausführungsformen werden besser verstanden, wenn sie in Verbindung mit der folgenden Beschreibung betrachtet werden. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die folgenden Beschreibungen, obwohl sie bevorzugte Ausführungsformen und zahlreiche spezifische Details davon aufzeigen, zur Veranschaulichung und nicht zur Einschränkung dienen. Viele Änderungen und Modifikationen können im Rahmen der hierin beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Anwendungsbereich abzuweichen, und die hierin beschriebenen Ausführungsformen schließen alle derartigen Modifikationen ein.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegenden Ausführungsformen und die verschiedenen Merkmale und vorteilhaften Details werden unter Bezugnahme auf die nicht begrenzten Ausführungsformen ausführlicher erläutert. Beschreibungen bekannter Komponenten und Verarbeitungstechniken werden weggelassen, um die hier beschriebenen Ausführungsformen nicht unnötig zu verschleiern. Außerdem schließen sich die verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsformen nicht unbedingt gegenseitig aus, da einige Ausführungsformen mit einer oder mehreren anderen Ausführungsformen kombiniert werden können, um neue Ausführungsformen zu bilden. Der hier verwendete Begriff „oder“ bezieht sich, sofern nicht anders angegeben, auf ein nicht ausschließendes „oder“. Die hierin verwendeten Beispiele sollen lediglich das Verständnis dafür erleichtern, wie die hierin beschriebenen Ausführungsformen umgesetzt werden können, und es dem Fachmann ermöglichen, die hierin beschriebenen Ausführungsformen umzusetzen. Dementsprechend sollten die Beispiele nicht als Einschränkung des Umfangs der hierin beschriebenen Ausführungsformen verstanden werden.
Als solche sollte die vorliegende Offenbarung so ausgelegt werden, dass sie sich auf alle Änderungen, Äquivalente und Substitute erstreckt. Obwohl die Begriffe „erstes“, „zweites“ usw. hier zur Beschreibung verschiedener Elemente verwendet werden können, sollten diese Elemente nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden. Diese Begriffe werden im Allgemeinen nur verwendet, um ein Element von einem anderen zu unterscheiden.
Dementsprechend werden hier Ausführungsformen eines Systems zur Röntgenbildgebung von Wachteleiern unter Verwendung superparamagnetischer Nanopartikel (SPIONs) in medizinischen Anwendungen wie Theranostik, Hyperthermie, Medikamentenverabreichung und magnetbeeinflusste Radionuklidtherapie, Kontrastmittel für Bildgebungszwecke und Magnetresonanztomographie (MRT) vorgestellt. Darüber hinaus wird das vorliegende System in der Bildgebung eingesetzt, insbesondere als Kontrastmittel, da diese die hochenergetischen Gamma- und Röntgenstrahlen streuen und/oder absorbieren können, wodurch die Bildgebung bzw. das Anvisieren von Tumorgewebe in tieferen Bereichen mit Röntgenstrahlen möglich ist.
Eine Ausführungsform des vorliegenden Gegenstands betrifft ein System zur Röntgenbildgebung von Wachteleiern unter Verwendung von superparamagnetischen Nanopartikeln (SPIONs) in medizinischen Anwendungen, das Folgendes umfasst: ein Mittel zum Sammeln von 0,1 g FeCl3.6H2O und FeSO4.7H2O. Die gesammelten Eisenlösungen werden getrennt in 1 ml stickstoffhaltigem, doppelt destilliertem Wasser aufgelöst und miteinander vermischt. Anschließend werden 500 µl der Eisenlösungen zu 500 µl Tetramethylammoniumhydroxid gegeben und 5 Minuten lang geschüttelt, und eine Absorptionseinheit mit verschiedenen Konzentrationen der erhaltenen schwarzen Niederschläge wird mit Aceton gewaschen. Das Magnetfeld wird an die schwarzen Niederschläge angelegt, und dann wird das Aceton langsam abpipettiert. Jedes gewonnene Pellet wird im Heißluftofen bei 600 C eine halbe Stunde lang getrocknet, so dass das erhaltene Pellet in 700 µl Formaldehyd aufgelöst wird. 300 µl stickstoffhaltiges bidestilliertes Wasser werden tropfenweise unter gleichzeitigem Vortexen zugegeben, und wiederum 500 µl Formaldehydlösung werden tropfenweise unter gleichzeitigem Vortexen zugegeben.
Anschließend werden die Lösungen in verschiedenen Konzentrationen hergestellt, um die optimale Bedingung für die Herstellung von monodispersen Nanopartikeln zu finden und somit die Eisenvorläuferlösung vorzubereiten. Die Eisenmolekularvorläuferlösung wird für die Synthese von SPIONs 2 Tage lang im Magnetfeld gehalten. Die erhaltenen SPIONs werden nach 2 Tagen Inkubation der Eisenvorläuferlösung in derselben Lösung dispergiert, so dass die optimale Konzentration der Eisenvorläuferlösung für die Synthese der SPIONs durch Analyse des pH-Werts und der kalorimetrischen Messung bei 720 nm bestimmt wird. Der Prozentsatz der Lösung ergibt sich wie folgt: 0,2, 0,166, 0,133, 0,1, 0,066, und 0,033%.
Außerdem werden Wachteleier verwendet, um die kontrastierende Wirkung der SPIONs zu beobachten. Mit Hilfe einer Spritze werden 2 ml der Eiersubstanz aus dem Ei entnommen und 1/1,8 ml SPIONs in destilliertem Wasser in das Ei injiziert. Anschließend wird das Ei eine Minute lang leicht mit der Hand geschüttelt, damit sich die Partikel im Ei verteilen. Das Ei wird einer Röntgenaufnahme im Krankenhaus unterzogen. Das vorliegende System kann ein Wipro G-Gerät mit einer Kapazität von 300 Milliampere (ma) umfassen, das für die Beobachtung des Kontrasteffekts verwendet wird, sowie ein computergestütztes Röntgengerät (CR) von Fujifilm FCR Prima T für die Aufnahme des Röntgenfilms. Die SPIONEN werden mit der magnetischen Eigenschaft im Inneren des Systems oder mit einem Stabmagneten beobachtet, der in der Nähe der verstreuten SPIONen und des Röntgenbildes gehalten wird. Während der Aufnahme werden die Eier über eine Baumwollunterlage gehalten, um zu verhindern, dass sie in der Röntgenkassette herunterrollen.
Die vorstehende Beschreibung der spezifischen Ausführungsformen wird die allgemeine Natur der hierin enthaltenen Ausführungsformen so vollständig offenbaren, dass andere unter Anwendung des gegenwärtigen Wissensstandes solche spezifischen Ausführungsformen ohne weiteres modifizieren und/oder für verschiedene Anwendungen anpassen können, ohne vom allgemeinen Konzept abzuweichen, und daher sollten und sollen solche Anpassungen und Modifikationen im Rahmen der Bedeutung und des Bereichs der Äquivalente der offenbarten Ausführungsformen verstanden werden. Es ist zu verstehen, dass die hier verwendete Phraseologie oder Terminologie der Beschreibung und nicht der Einschränkung dient. Obwohl die Ausführungsformen hier in Form von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurden, wird der Fachmann erkennen, dass die Ausführungsformen hier mit Modifikationen innerhalb des Geistes und des Umfangs der hier beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt werden können.

Claims

System zur Röntgenabbildung von Wachteleiern unter Verwendung von superparamagnetischen Nanopartikeln (SPIONs) in medizinischen Anwendungen, umfassend: ein Mittel zum Sammeln von 0,1 g FeCl3.6H2O und FeSO4.7H2O, wobei die gesammelten Eisenlösungen separat in 1 ml stickstoffhaltigem, doppelt destilliertem Wasser gelöst und miteinander vermischt werden; wobei die 500 µl der Eisenlösungen zu 500 µl Tetramethylammoniumhydroxid gegeben und 5 Minuten lang geschüttelt werden; und eine Absorptionseinheit mit unterschiedlichen Konzentrationen der erhaltenen schwarzen Niederschläge, die mit Aceton gewaschen werden; wobei das Magnetfeld an die schwarzen Präzipitate angelegt wird und dann das Aceton langsam abpipettiert wird; wobei jedes gewonnene Pellet im Heißluftofen bei 600 C eine halbe Stunde lang getrocknet wird, so dass das erhaltene Pellet in 700 µl Formaldehyd aufgelöst wird; wobei 300 µl stickstoffhaltiges doppelt destilliertes Wasser unter gleichzeitigem Vortexen tropfenweise zugegeben werden und wiederum 500 µl Formaldehydlösung unter gleichzeitigem Vortexen tropfenweise zugegeben werden; wobei die verschiedenen Konzentrationen der Lösungen hergestellt werden, um die optimale Bedingung für die Herstellung von monodispersen Nanopartikeln zu finden, wodurch die Vorläufereisenmoleküllösung hergestellt wird.
System nach Anspruch 1, wobei die Vorläufereisenmoleküllösung für die Synthese von SPIONs 2 Tage lang im Magnetfeld gehalten wird.
System nach Anspruch 1, bei dem die erhaltenen SPIONs nach zweitägiger Inkubation der Eisenvorläufer-Moleküllösung in derselben Lösung dispergiert werden, so dass die optimale Konzentration der Eisenvorläufer-Moleküllösung für die Synthese von SPIONs durch Analyse des pH-Werts und der kalorimetrischen Messung bei 720 nm bestimmt wird.
System nach Anspruch 1 umfasst ferner Wachteleier, die zur Beobachtung des Kontrasteffekts der SPIONs verwendet werden.
System nach Anspruch 4, bei dem 2 ml der Eiersubstanz mit Hilfe einer Spritze aus dem Ei entnommen werden und 1/1,8 ml SPIONs in destilliertem Wasser in das Ei injiziert werden, so dass das Ei eine Minute lang sanft von Hand geschüttelt wird, um die Partikel im Ei zu dispergieren.
System nach Anspruch 1 umfasst ferner eine computerisierte Radiographie (CR) von Fujifilm FCR Prima T, die zur Aufnahme eines Röntgenfilms verwendet wird.
System nach Anspruch 1, wobei der Prozentsatz der erhaltenen Lösung wie folgt ist: 0,2, 0,166, 0,133, 0,1, 0,066 und 0,033%.