تاثیر دما و ماده احیاکننده بر نشاندارسازی مگنتوزوم‌ها با رنیوم-188 و توزیع زیستی نانوذرات مغناطیسی نشاندارشده

نویسندگان

1 گروه پرتو پزشکی، دانشکده مهندسی هسته‌ای، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 پژوهشکده مواد و سوخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، تهران، ایران

3 پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، تهران، ایران

چکیده
اهداف: در سال‌های اخیر باکتری‌های مگنتوتاکتیک و نانوذرات مغناطیسی آنها (مگنتوزوم‌ها) به‌دلیل داشتن خاصیت مغناطیسی بدیع و منحصربه‌فردشان در زمینه‌های مختلف علوم از جمله پزشکی، بیوتکنولوژی و نانوبیوتکنولوژی مورد توجه قرار گرفته‌اند. هدف این پژوهش، بررسی تاثیر دما و ماده احیاکننده بر نشاندارسازی مگنتوزوم‌ها با ۱۸۸Re و توزیع زیستی نانوذرات مغناطیسی نشاندارشده بود.

مواد و روش‌ها: در پژوهش تجربی حاضر از باکتری مگنتوتاکتیک آلفاپروتئوباکتریوم MTB-KTN۹۰ و روش استخراج ترکیبی سونیکیشن برای استخراج نانوذرات مغناطیسی استفاده شد. پس از لیز سلول باکتریایی، نانوذرات مغناطیسی تولیدشده توسط میکروسکوپ الکترونی، بررسی و از عامل احیاکننده کلرید قلع (II) برای بررسی بازده نشاندارسازی و از موش‌های صحرایی برای بررسی توزیع زیستی مگنتوزوم‌های نشاندارشده استفاده شد.

یافته‌ها: بیشترین بازده در آزمایشات نشاندارسازی مگنتوزوم‌ها در اکتیویته اولیه ۱۱۱۰۰کیلوبکرل بود که بازده با افزایش اکتیویته، کاهش یافت. افزایش دما تاثیر چندانی روی افزایش بازده نشاندارسازی نداشت. مقدار نشاندارسازی در نبود ماده احیاکننده برابر با ۷۲۱/۵کیلوبکرل بود، در حالی که در غلظت ۲میلی‌گرم از این ماده مقدار نشاندارسازی به ۱۰۷۴۵/۹۱کیلوبکرل افزایش پیدا کرد. پس از تزریق مگنتوزوم‌ها از طریق ورید زیرزبانی موش، مگنتوزوم‌ها در کبد تجمع یافتند.

نتیجه‌گیری: مگنتوزوم‌های استخراج‌شده از باکتری مگنتوتاکتیک آلفاپروتئوباکتریوم MTB-KTN۹۰ قابلیت بالایی برای نشاندارسازی توسط ۱۸۸Re دارند. افزایش دما روی بازده نشاندارسازی تاثیر ندارد، ولی ماده احیاکننده کلرید قلع (II) یک فاکتور بسیار مهم در بهینه‌سازی بازده نشاندارسازی است و بیشترین تجمع مگنتوزوم‌های نشاندارشده با ۱۸۸Re پس از تزریق، در کبد موش وجود دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Sun J, Li Y, Liang XJ, Wang PC. Bacterial magnetosome: A novel biogenetic magnetic targeted drug carrier with potential multifunctions. J Nanomater. 2011;2011:469031. [Link]
Bazylinski DA, Frankel RB. Magnetosome formation in prokaryotes. Nat Rev Microbiol. 2004;2(3):217-30. [Link] [DOI:10.1038/nrmicro842]
Faivre D, Schüler D. Magnetotactic bacteria and magnetosomes. Chem Rev. 2008;108(11):4875-98. [Link] [DOI:10.1021/cr078258w]
Tajer Mohammad Ghazvini P, Kasra Kermanshahi R, Nozad Golikand A, Sadeghizadeh M. Isolation and characterization of a novel magnetotactic bacterium from Iran: Iron uptake and producing magnetic nanoparticles in alphaproteobacterium MTB-KTN90. Jundishapur J Microbiol. 2014;7(9):e19343. [Link] [DOI:10.5812/jjm.19343]
Matsunaga T, Arakaki A. Molecular bioengineering of bacterial magnetic particles for biotechnological applications. In: Schüler D, editor. Magnetoreception and magnetosomes in bacteria. Heidelberg: Springer Science & Business Media; 2006. pp. 227-54. [Link]
Xie J, Chen K, Chen X. Production, modification and bio-applications of magnetic nanoparticles gestated by magnetotactic bacteria. Nano Res. 2009;2(4):261-78. [Link] [DOI:10.1007/s12274-009-9025-8]
Banerjee IA, Yu L, Shima M, Yoshino T, Takeyama H, Matsunaga T, et al. Magnetic nanotube fabrication by using bacterial magnetic nanocrystals. Adv Mater. 2005;17(9):1128-31. [Link] [DOI:10.1002/adma.200400724]
Hartung A, Lisy MR, Herrmann KH, Hilger I, Schüler D, Lang C, et al. Labeling of macrophages using bacterial magnetosomes and their characterization by magnetic resonance imaging. J Magn Magn Mater. 2007;311(1):454-9. [Link] [DOI:10.1016/j.jmmm.2006.10.1153]
Hergt R, Dutz S. Magnetic particle hyperthermia - biophysical limitations of a visionary tumour therapy. J Magn Magn Mater. 2007;311(1):187-92. [Link] [DOI:10.1016/j.jmmm.2006.10.1156]
Hergt R, Hiergeist R, Zeisberger M, Schüler D, Heyen U, Hilger I, et al. Magnetic properties of bacterial magnetosomes as potential diagnostic and therapeutic tools. J Magn Magn Mater. 2005;293(1):80-6. [Link] [DOI:10.1016/j.jmmm.2005.01.047]
Sun JB, Duan JH, Dai SL, Ren J, Zhang YD, Tian JS, et al. In vitro and in vivo antitumor effects of doxorubicin loaded with bacterial magnetosomes (DBMs) on H22 cells: The magnetic bio-nanoparticles as drug carriers. Cancer Lett. 2007;258(1):109-17. [Link] [DOI:10.1016/j.canlet.2007.08.018]
Tanaka T, Matsunaga T. Fully automated chemiluminescence immunoassay of insulin using antibody protein a-bacterial magnetic particle complexes. Anal Chem. 2000;72(15):3518-22. [Link] [DOI:10.1021/ac9912505]
Tanaka T, Takeda H, Kokuryu Y, Matsunaga T. Spontaneous integration of transmembrane peptides into a bacterial magnetic particle membrane and its application to display of useful proteins. Anal Chem. 2004;76(13):3764-9. [Link] [DOI:10.1021/ac035361m]
Kuhara M, Takeyama H, Tanaka T, Matsunaga T. Magnetic cell separation using antibody binding with protein a expressed on bacterial magnetic particles. Anal Chem. 2004;76(21):6207-13. [Link] [DOI:10.1021/ac0493727]
Tajer Mohammad Ghazvini P. Isolation of magnetic nanoparticles producer bacteria for evaluation in bioremediation processes [Dissertation]. Tehran: Alzahra University; 2014. [Persian] [Link]
Neacsu B, Cimpeanu C, Barna C. Radionuclidic purity - an essential parameter in quality control of radiopharmaceuticals. Romanian Rep Phys. 2013;65(1):155-67. [Link]
Smith BT, editor. Nuclear pharmacy concepts and applications. Yavari K, Ghannadi Maragheh M, translators. Tehran: Nuclear Science and Technology Research Center; 2011. [Persian] [Link]
Saha GB. Fundamentals of nuclear pharmacy. Ghannadi Maragheh M, Gholipoor Peyvandi R, Bahrami Samani A, translators. Tehran: Nuclear Science and Technology Research Center; 2008. [Persian] [Link]
Zhang L, Chen H, Wang L, Liu T, Yeh J, Lu G, et al. Delivery of therapeutic radioisotopes using nanoparticle platforms: Potential benefit in systemic radiation therapy. Nanotechnol Sci Appl. 2010;3:159-70. [Link]
Ghannadi Maragheh M, editor. In nuclear technology. Tehran: Nuclear Science and Technology Research Institute; 2011. [Link]
Tajer Mohammad Ghazvini P, Kasra Kermanshahi R, Nozad Golikand A, Sadeghizadeh M. A green chemical technique for the synthesis of magnetic nanoparticles by magnetotactic bacteria. Int J Biol Biomol Agric Food Biotechnol Eng. 2013;7(2):129-32. [Link]
Ghorbanzadeh Mashkani S, Tajer Mohammad Ghazvini P, Nozad Golikand A, Kasra Kermanshahi R, Davarpanah MR. Synthesis of sterile and pyrogen free biogenic magnetic nanoparticles: Biotechnological potential of magnetotactic bacteria for production of nanomaterials. Int J Biol Biomol Agric Food Biotechnol Eng. 2013;7(2):133-7. [Link]
Alphandéry E, Faure S, Seksek O, Guyot F, Chebbi I. Chains of magnetosomes extracted from AMB-1 magnetotactic bacteria for application in alternative magnetic field cancer therapy. ACS Nano. 2011;5(8):6279-96. [Link] [DOI:10.1021/nn201290k]
Grünberg K, Wawer C, Tebo BM, Schüler D. A large gene cluster encoding several magnetosome proteins is conserved in different species of magnetotactic bacteria. Appl Environ Microbiol. 2001;67(10):4573-82. [Link] [DOI:10.1128/AEM.67.10.4573-4582.2001]
Adeli R, Ghannadi Maragheh M, Shamsaei Zafarghandi M, Bahrami Samani A, Salimi B. Production, quality control and biological evaluation of 90Y-EDTMP in rats. J Nucl Sci Technol. 2010;(52):40-3. [Persian] 28- Häfeli U, Pauer G, Failing S, Tapolsky G. Radiolabeling of magnetic particles with rhenium-188 for cancer therapy. J Magn Magn Mater. 2001;225(1-2):73-8. [Link]
Tsai CS, Liu WC, Chen HY, Hsu WC. Preparation and characterization of Fe3O4 magnetic nanoparticles labeled with technetium-99m pertectnetate. Appl Mech Mater. 2014;459:51-9. [Link] [DOI:10.4028/www.scientific.net/AMM.459.51]
Corchero JL, Villaverde A. Biomedical applications of distally controlled magnetic nanoparticles. Trends Biotechnol. 2009;27(8):468-76. [Link] [DOI:10.1016/j.tibtech.2009.04.003]
Häfeli U, Pauer G, Failing S, Tapolsky G. Radiolabeling of magnetic particles with rhenium-188 for cancer therapy. J Magn Magn Mater. 2001;225(1-2):73-8. [Link] [DOI:10.1016/S0304-8853(00)01230-0]
Chunfu Z, Jinquan C, Duanzhi Y, Yongxian W, Yanlin F, Jiajü T. Preparation and radiolabeling of human serum albumin (HSA)-coated magnetite nanoparticles for magnetically targeted therapy. Appl Radiat Isot. 2004;61(6):1255-9. [Link] [DOI:10.1016/j.apradiso.2004.03.114]