OBJETIVO: Avaliar a marcação intracelular e o processo de quantificação por imagem por ressonância magnética usando nanopartículas magnéticas à base de óxido de ferro recobertas com materiais biocompatíveis em células da linhagem de glioma de rato C6 em experimentos in vitro. Esses métodos visam orientar ensaios futuros de indução de tumor in vivo, bem como possíveis aplicações da técnica de magneto-hipertermia. MÉTODOS: Na avaliação qualitativa da marcação de células C6, realizada mediante microscopia óptica comum, foram utilizadas nanopartículas magnéticas recobertas com aminosilana, dextrana, álcool polivinílico e amido. A influência do agente de transfecção poly-L-lisine na captação celular foi analisada. O processo de quantificação foi realizado mediante a análise de relaxometria em imagens ponderadas em T1 e T2 do phantom. RESULTADOS: A avaliação por microscopia óptica comum mostrou que nanopartículas magnéticas recobertas com aminosilana complexadas e não complexadas com poly-L-lisine apresentam melhor captação pelas células. As relaxatividades de nanopartículas magnéticas recobertas com aminosilana com diâmetro hidrodinâmico de 50nm para um campo de 3T foram: r1=(6,1±0,3)×10-5ms-1mL/µg, r2=(5,3±0,1)×10-4ms-1mL/µg; com uma razão de r2 / r1 ≅ 9. O ferro captado pelas células foi calculado pela análise das taxas de relaxação (R1 e R2) mediante relação matemática. CONCLUSÕES: Linhagem de células C6 marcadas com nanopartículas magnéticas revestidas com aminosilana e complexadas com o agente de transfecção poly-L-lisine tem uma alta eficiência de captação das nanopartículas magnéticas. A grande razão r2 / r1 ≅ 9 determina que essas nanopartículas magnéticas sejam ideais para estudar o processo de quantificação por imagem por ressonância magnética com técnicas de imagem ponderadas em T2.

OBJECTIVE: To assess intracellular labeling and quantification by magnetic resonance imaging using iron oxide magnetic nanoparticles coated with biocompatible materials in rat C6 glioma cells in vitro. These methods will provide direction for future trials of tumor induction in vivo as well as possible magnetic hyperthermia applications. METHODS: Aminosilane, dextran, polyvinyl alcohol, and starch-coated magnetic nanoparticles were used in the qualitative assessment of C6 cell labeling via light microscopy. The influence of the transfection agent poly-L-lysine on cellular uptake was examined. The quantification process was performed by relaxometry analysis in T1 and T2weighted phantom images. RESULTS: Light microscopy revealed that the aminosilane-coated magnetic nanoparticles alone or complexed with poly-L-lysine showed higher cellular uptake than did the uncoated magnetic particles. The relaxivities of the aminosilane-coated magnetic nanoparticles with a hydrodynamic diameter of 50nm to a 3-T field were r1=(6.1±0.3)×10-5 ms-1mL/µg, r2=(5.3±0.1)× 10-4 ms-1mL/µg, with a ratio of r2 / r1 ≅ 9. The iron uptake in the cells was calculated by analyzing the relaxation rates (R1 and R2) using a mathematical relationship. CONCLUSIONS: C6 glioma cells have a high uptake efficiency for aminosilane-coated magnetic nanoparticles complexed with the transfection agent poly-L-lysine. The large ratio r2 / r1 ≅ 9 indicates that these magnetic nanoparticles are ideal for quantification by magnetic resonance imaging with T2-weighted imaging techniques.

OBJETIVO: O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da marcação de células-tronco mesenquimais obtidas da parede da veia do cordão umbilical com nanopartículas de óxido de ferro superparamagnéticas recobertas com dextran e complexadas a um agente transfector não viral denominado de Poli-L-Lisina. MÉTODOS: A marcação das células-tronco mesenquimais foi realizada utilizando as nanopartículas de óxido de ferro superparamagnéticas recobertas com dextran complexadas e não complexadas a Poli-L-Lisina. As nanopartículas de óxido de ferro superparamagnéticas recobertas com dextran foram incubadas com o Poli-L-Lisina em um sonicador ultrassonico a 37ºC por 10 minutos, para a formação do complexo através de interação eletrostática. Em seguida, as células-tronco mesenquimais foram incubadas overnight com as nanopartículas de óxido de ferro superparamagnéticas complexadas e não com Poli-L-Lisina. Após o período de incubação as células-tronco mesenquimais foram avaliadas quanto à internalização do complexo nanopartícula de óxido de ferro superparamagnéticas /dextran/Poli-L-Lisina e nanopartícula de óxido de ferro superparamagnéticas /dextran através de ensaio citoquímico com azul de prússia. A viabilidade celular das células-tronco mesenquimais marcadas foi avaliada através do ensaio de proliferação celular utilizando o método de 5,6-carboxy-fluorescein-succinimidyl-ester e de morte celular através do método de anexina-iodeto de propídeo, ambos utilizando o recurso de citometria de fluxo. RESULTADOS: Observamos nos ensaios citoquímicos que as células-tronco mesenquimais que foram marcadas com as nanopartícula de óxido de ferro superparamagnéticas /dextran sem a Poli-L-Lisina, não internalizaram com eficiência as nanopartículas devido pouca detecção de sua presença no interior das células. As células-tronco mesenquimais marcadas com o complexo nanopartícula de óxido de ferro superparamagnéticas /dextran/Poli-L-Lisina internalizaram com eficiência as nanopartículas devido à maior presença destas no interior das células. Os ensaios de viabilidade e morte celular demonstraram respectivamente que as células-tronco mesenquimais marcadas com as nanopartícula de óxido de ferro superparamagnéticas /dextran/Poli-L-Lisina continuam proliferando ao longo de sete dias e a porcentagem de células em apoptose inicial e tardia é baixa em relação à porcentagem de células vivas ao longo de três dias. CONCLUSÃO: Evidenciamos através de nossos resultados a necessidade da utilização da Poli-L-Lisina complexada com a nanopartícula de óxido de ferro superparamagnéticas /dextran para melhor internalização nas células-tronco mesenquimais. Paralelamente, demonstramos que este tipo de marcação não é citotóxico para as células-tronco mesenquimais já que os testes de morte e viabilidade celular mostraram que as células continuam vivas e proliferando.

OBJECTIVE: The objective of this study was to evaluate the effect of the labeling of umbilical cord vein derived mesenchymal stem cells with superparamagnetic iron oxide nanoparticles coated with dextran and complexed to a non-viral transfector agent transfector poly-L-lysine. METHODS: The labeling of mesenchymal stem cells was performed using the superparamagnetic iron oxide nanoparticles/dextran complexed and not complexed to poly-L-lysine. Superparamagnetic iron oxide nanoparticles/dextran was incubated with poly-L-lysine in an ultrasonic sonicator at 37°C for 10 minutes for complex formation superparamagnetic iron oxide nanoparticles/dextran/poly-L-lysine by electrostatic interaction. Then, the mesenchymal stem cells were incubated overnight with the complex superparamagnetic iron oxide nanoparticles/dextran/poly-L-lysine and superparamagnetic iron oxide nanoparticles/dextran. After the incubation period the mesenchymal stem cells were evaluated by internalization of the complex superparamagnetic iron oxide nanoparticles/dextran/poly-L-lysine and superparamagnetic iron oxide nanoparticles/dextran by Prussian Blue stain. Cellular viability of labeled mesenchymal stem cells was evaluated by cellular proliferation assay using 5,6-carboxy-fluorescein-succinimidyl ester method and apoptosis detection by Annexin V- Propidium Iodide assay. RESULTS: mesenchymal stem cells labeled with superparamagnetic iron oxide nanoparticles/dextran without poly-L-lysine not internalized efficiently the superparamagnetic iron oxide nanoparticles due to its low presence detected within cells. Mesenchymal stem cells labeled with the complex superparamagnetic iron oxide nanoparticles/dextran/poly-L-lysine efficiently internalized the superparamagnetic iron oxide nanoparticles due to greater presence in the cells interior. The viability and apoptosis assays demonstrated that the mesenchymal stem cells labeled and not labeled respectively with the superparamagnetic iron oxide nanoparticles/dextran/poly-L-lysine continue to proliferate over seven days and the percentage of cells in early or late apoptosis is low compared to the percentage of live cells over the three days. CONCLUSION: Our results showed that the use of poly-L-lysine complexed with superparamagnetic iron oxide nanoparticles/dextran provides better internalization of these superparamagnetic iron oxide nanoparticles in mesenchymal stem cells Thus, we demonstrated that this type of labeling is not cytotoxic to the mesenchymal stem cells, since the viability and apoptosis assays showed that the cells remain alive and proliferating. The efficiency of this type of labeling in mesenchymal stem cells can provide non-invasive methods for monitoring these cells in vivo.

OBJETIVO: Analisar a estabilidade das nanopartículas magnéticas multimodais-Rhodamine B em meios de cultura para marcação celular e, consequentemente, estabelecer o estudo de detecção intracelular de nanopartículas magnéticas multimodais-Rhodamine B nas células marcadas, avaliando a viabilidade celular nas concentrações de 10µg Fe/mL e 100µg Fe/mL. MÉTODOS: Foram realizados: análise da estabilidade das nanopartículas magnéticas multimodais-Rhodamine B em meios de cultura diferentes; marcação das células-tronco mesenquimais com nanopartículas magnéticas multimodais-Rhodamine B; detecção intracelular das nanopartículas magnéticas multimodais-Rhodamine B nas células-tronco mesenquimais e avaliação da viabilidade das células marcadas por meio da cinética de proliferação. RESULTADOS: A análise de estabilidade determinou que as nanopartículas magnéticas multimodais-Rhodamine B presentes nos meios de cultura Dulbecco's Modified Eagle's-Low Glucose e RPMI Medium 1640 apresentaram boa estabilidade. A marcação das células-tronco mesenquimais com nanopartículas magnéticas multimodais-Rhodamine B descreveu localização intracelular das nanopartículas, as quais se mostraram como grânulos azulados colocalizados nos grumos fluorescentes, caracterizando, assim, as propriedades magnéticas e fluorescentes das nanopartículas magnéticas multimodais-Rhodamine B. CONCLUSÃO: A estabilidade das nanopartículas magnéticas multimodais-Rhodamine B, presentes nos meios de cultura Dulbecco's Modified Eagle's-Low Glucose e RPMI Medium 1640, garantiu a eficiente marcação intracelular das células-tronco mesenquimais. Esse tipo de marcação não afetou viabilidade das células-tronco mesenquimais marcadas, já que as mesmas continuaram proliferando ao longo de 5 dias.

OBJECTIVE: To analyze multimodal magnetic nanoparticles-Rhodamine B in culture media for cell labeling, and to establish a study of multimodal magnetic nanoparticles-Rhodamine B detection at labeled cells evaluating they viability at concentrations of 10µg Fe/mL and 100µg Fe/mL. METHODS: We performed the analysis of stability of multimodal magnetic nanoparticles-Rhodamine B in different culture media; the mesenchymal stem cells labeling with multimodal magnetic nanoparticles-Rhodamine B; the intracellular detection of multimodal magnetic nanoparticles-Rhodamine B in mesenchymal stem cells, and assessment of the viability of labeled cells by kinetic proliferation. RESULTS: The stability analysis showed that multimodal magnetic nanoparticles-Rhodamine B had good stability in cultured Dulbecco's Modified Eagle's-Low Glucose medium and RPMI 1640 medium. The mesenchymal stem cell with multimodal magnetic nanoparticles-Rhodamine B described location of intracellular nanoparticles, which were shown as blue granules co-localized in fluorescent clusters, thus characterizing magnetic and fluorescent properties of multimodal magnetic nanoparticles-Rhodamine B. CONCLUSION: The stability of multimodal magnetic nanoparticles-Rhodamine B found in cultured Dulbecco's Modified Eagle's-Low Glucose medium and RPMI 1640 medium assured intracellular mesenchymal stem cells labeling. This cell labeling did not affect viability of labeled mesenchymal stem cells since they continued to proliferate for five days.

OBJETIVO: Estabelecer o método de isolamento e cultivo das neuroesferas de glioblastoma humano, bem como purificação de suas células-tronco, seguido do processo de obtenção de subesferas tumorais, caracterizando imunofenotipicamente esse conjunto clonogênico. MÉTODOS: Por meio do processamento de amostras de glioblastomas (n=3), cumpriu-se a seguinte estratégia de ação: (i) estabelecimento da cultura primária de glioblastoma; (ii) isolamento e cultura de neuroesferas tumorais; (iii) purificação das células que iniciam os tumores (CD133+) por sistema de separação magnética (MACS); (iv) obtenção subesferas tumorais; (v) estudo da expressão de marcadores GFAP, CD133 e nestina. RESULTADOS: Este estudo descreveu com sucesso o processo de isolamento e cultivo de subesferas de glioblastoma, as quais são constituídas por um conjunto clonogênico de células caracterizadas imunofenotipicamente como neurais, capazes de iniciar a formação tumoral. CONCLUSÃO: Estes achados poderão contribuir para a compreensão do processo de gliomagênese.

OBJECTIVE: To establish the method of isolation and culture of human glioblastoma neurospheres, and the purification of their stem cells, followed by the process of obtaining tumor subspheres, immunophenotypically characterizing this clonogenic set. METHODS: Through the processing of glioblastoma samples (n=3), the following strategy of action was adopted: (i) establish primary culture of glioblastoma; (ii) isolation and culture of tumor neurospheres; (iii) purify cells that initiate tumors (CD133+) by magnetic separation system (MACS); (iv) obtain tumor subspheres; (v) study the expression of the markers nestin, CD133, and GFAP. RESULTS: The study successfully described the process of isolation and culture of glioblastoma subspheres, which consist of a number of clonogenic cells immunophenotypically characterized as neural, which are able to initiate tumor formation. CONCLUSION: These findings may contribute to a better understanding of the process of gliomagenesis.

OBJETIVO: Estabelecer um padrão de crescimento tumoral (volume) em ratos Wistar submetidos ao modelo C6 de glioblastoma multiforme por meio de imagens de ressonância magnética para posterior verificação de redução de volume tumoral com a terapia de magnetohipertermia. MÉTODOS: Para o modelo C6, utilizamos ratos Wistar, machos, jovens, pesando entre 250 e 300 g. Após anestesiados (cetamina 55 mg/kg e xilazina 11 mg/kg) foram injetadas estereotaxicamente células tumorigênicas linhagem C6 suspensas em meio de cultura (10(5) células em 10 µL) no córtex frontal direito (coordenadas a partir do bregma: anteroposterior = 2,0 mm; látero-lateral = 3,0 mm; profundidade = 2,5 mm) com uma seringa Hamilton. No Grupo Controle, houve a injeção do meio de cultura sem as células. Posteriormente, foram feitas imagens mediante a técnica de imagem por ressonância magnética em 14, 21 e 28 dias após a injeção em um escâner de imagem por ressonância magnética 2.0 T (Bruker BioSpec, Germany). Para o exame, os animais foram anestesiados com cetamina 55 mg/kg e xilazina 11 mg/kg. Multifatias coronais foram adquiridas utilizando uma sequência spin-echo padrão com os seguintes parâmetros: TR/TE = 4,000 ms/67,1 ms, FOV = 3,50, Matrix 192, slice thickness = 0,4 mm e slice separation = 0 mm. RESULTADOS: A análise das imagens de ressonância magnética do tumor possibilitou a clara visualização da massa tumoral, sendo possível ainda estabelecer parâmetros de volume tumoral nos diferentes dias analisados. O volume de 14 dias após a indução do foi de 13,7 ± 2,5 mm³. Aos 21 dias, o volume alcançado foi de 31,7 ± 6,5 mm³ e, aos 28 dias, a massa tumoral atingiu 122,1 ± 11,8 mm³. CONCLUSÃO: Estes resultados mostraram a possiblidade de avaliação do volume tumoral no modelo C6 em ratos, o que possibilitará, no futuro, a aplicação da terapia de magnetohipertermia bem como verificação de seus resultados.

OBJECTIVE: The objective was to establish a pattern of tumor growth of the C6 model of glioblastoma multiform in Wistar rats via magnetic resonance imaging (MRI) for the subsequent verification of tumor volume reduction due to magnetic hyperthermia therapy. METHODS: Young male Wistar rats weighing between 250 and 300 g were used for the C6 model. After the rates were anesthetized (55 mg/kg ketamine and 11 mg/kg xylazine), C6 lineage tumorigenic cells suspended in culture medium (10(5) cells in 10 µl) were stereotaxically injected into the right frontal cortex (bregma coordinates: 2.0 mm anteroposterior, 3.0 mm laterolateral, and 2.5 mm depth) of the rats using a Hamilton syringe. For the control group, the rats were injected with culture medium without cells. MRI scans were performed at 14, 21, and 28 d after the injection using a 2.0 T MRI scanner (Bruker BioSpec, Germany). The animals were anesthetized with 55 mg/kg ketamine and 11 mg/kg xylazine before being examined. Coronal multilayers were acquired using a standard spin echo sequence with the following parameters: repetition/echo time = 4.000 ms/67.1 ms, field of view = 3.50, matrix = 192, slice thickness = 0.4 mm, and slice separation = 0 mm. RESULTS: The MRI analysis enabled a clear visualization of the tumor mass, and it was possible to establish the tumor volume parameters on the various days that were examined. The volume at 14 d after induction was 13.7 ± 2.5 mm³. On days 21 and 28, the tumor volumes were 31.7 ± 6.5 mm³ and 122.1 ± 11.8 mm³, respectively. CONCLUSION: These results demonstrated that it is possible to evaluate the C6 model tumor volume in rats, which will allow for the future implementation and verification of magnetic hyperthermia therapy.

RESUMO Gliomas compõem um grupo de tumores primários heterogêneos do sistema nervoso central (SNC) derivados de células gliais. Gliomas malignos representam a maioria dos tumores primários malignos do SNC e estão associados a índices altos de morbidade e mortalidade. Glioblastoma é o glioma mais frequente e maligno e, apesar dos avanços recentes no diagnóstico e das novas opções de tratamento, seu prognóstico permanece obscuro. Novas oportunidades para o desenvolvimento de terapias efetivas para gliomas malignos são urgentemente necessárias. A magnetohipertermia, a qual consiste na geração de calor na região do tumor por meio da aplicação de nanopartículas magnéticas submetidas a um campo magnético alternado, tem apresentado resultados positivos em testes pré-clínicos e clínicos. O objetivo desta revisão foi verificar a relevância da hipertermia induzida por nanopartículas magnéticas no tratamento de gliomas e notar as possíveis variações da técnica e sua implicação na efetividade do tratamento. Realizamos uma busca eletrônica na literatura científica de publicações de Janeiro de 1990 a Novembro de 2009, nos bancos de dados ISI Web of Science e PubMed e, após a aplicação do critério de inclusão, obtivemos um total de 11 artigos. Estudos baseados em modelos animais demonstraram que a magnetohipertermia foi efetiva em promover a morte celular tumoral e reduzir a massa do tumor ou aumentar a sobrevida dos animais. Um estudo clínico mostrou que a magnetohipertermia pode ser aplicada seguramente e com poucos efeitos adversos. Alguns estudos sugerem que mecanismos de morte celular, tais como apoptose, necrose e resposta imune antitumoral foram desencadeadas por magnetohipertermia. Com base nesses dados podemos concluir que a magnetohipertermia foi efetiva na maioria dos experimentos e que o aperfeiçoamento dos nanocompostos, assim como dos equipamentos de campo magnético alternado, podem contribuir para o estabelecimento da magnetohipertermia como uma ferramenta promissora no tratamento dos gliomas malignos.

ABSTRACT Gliomas comprise a group of heterogeneous primary tumors of the central nervous system that originate from glial cells. Malignant gliomas account for the majority of primary malignant CNS tumors and are associated with high morbidity and mortality. Glioblastoma is the most frequent malignant glioma, and despite recent advances in diagnosis and new treatment options, its prognosis remains dismal. New opportunities for the development of effective therapies for malignant gliomas are urgently needed. Magnetohyperthermia consists of heat generation in the region of the tumor through the application of magnetic nanoparticles subjected to an alternating magnetic field and has shown positive results in both preclinical and clinical assays. The aim of this review was to assess the relevance of hyperthermia induced by magnetic nanoparticles in treating gliomas and to describe possible variations of the technique and its implication in the effectiveness of treatment. An electronic search in the literature of articles published from January 1990 to November 2009 was performed, in databases ISI Web of Science and PubMed, and after screening according to the inclusion criteria, 11 articles were selected. Animal models showed that magnetohyperthermia was effective in promoting tumor cell death and reducing tumor mass or increasing survival of the animals. One clinical study demonstrated that magnetohyperthermia could be applied safely and with few adverse effects. Some studies suggested that mechanisms of cell death, such as apoptosis, necrosis, and antitumor immune response were triggered by magnetohyperthermia. Based on these data, it was concluded that the technique proved to be effective in most experiments, and improvement of the nanocomposites, as well as of the alternating magnetic field equipment, can contribute towards establishing magnetohyperthermia as a promising tool to treat malignant gliomas.