Teşhis ve Tedavi İzleme Nanomalzemelerin Kayıtlı bio

Bu prosedürün genel amacı, manyetik olarak etiketlenmiş veya ilaç formüle edilmiş nanopartiküllerin dağılımını görüntülemek ve terapötik etkinliğini değerlendirmektir. Bu, önce partiküllerin üretilmesi, laboratuvar model sistemlerinde hücre alımı için biyolojik özelliklerinin test edilmesi, daha sonra hücre yüklü formülasyonların enjekte edilmesi ve biyogörüntüleme yoluyla doku dağılımlarının değerlendirilmesi ile gerçekleştirilir. Etkilenen beyin bölgeleri, virüs ile enfekte monosit türevi makrofajların enjeksiyonundan önce ve sonra görüntülendi.

Prosedürün ikinci adımı, hücre yüklü, manyetik olarak etiketlenmiş veya terapötik nanopartiküller içeren beyin alt bölgelerini görüntülemektir. Bu, manyetik olarak işaretlenmiş nanopartiküller veya nano formüle edilmiş ilaçlar içeren hücrelerin enjeksiyonlarından sonra çeşitli zamanlarda yapılır. Prosedürün üçüncü adımı, nanopartikül, biyodağılım ve hücresel değişikliklerin son nokta histolojik analizini yapmaktır.

Görüntüleme sonuçlarının birlikte kaydı histoloji ile birlikte yapılır. Prosedürün son adımı, nanopartiküllerin biyolojik dağılımını ölçmek ve görüntülemek, spektroskopik anormallikleri belirlemek ve hücre enjeksiyonunun yerleştirilmesinden sonraki zamanın bir fonksiyonu olarak difüzyon tensör anormalliklerini değerlendirmektir. Sonuç olarak, histolojik analizlere eş zamanlı olarak kaydedilen manyetik rezonans görüntüleme ve spektroskopi yoluyla terapötik ve tanısal nanomalzeme tedavisinin bir sonucu olarak ortaya çıkan beyin kimyası ve hücre morfolojisi üzerindeki biyolojik dağılımı ve etkileri gösteren sonuçlar elde edilebilir.

Merhaba, ben Dr.Michael Bosca, Nebraska Üniversitesi Tıp Merkezi'nde Biyogörüntüleme Programı direktörüyüm. Bu çalışma, laboratuvarım ve Dr.Howard Gendelman'ın laboratuvarı arasında devam eden bir işbirliğinin parçasıdır. Non-invaziv görüntülemenin konfokal mikroskopi, floresan nanopartiküller gibi yaygın olarak kullanılan yöntemlere göre en büyük avantajı, tüm beynin tek bir muayenede kapsanabilmesi ve aynı hayvan üzerinde uzunlamasına çalışmaların mümkün olmasıdır.

Bu, biyolojik değişkenliği azaltır, daha az hayvan gerektirir ve çoğu durumda insan kullanımına çevrilebilir. Bu yöntem, biyodağılım farmakokinetik profilleri ve terapötik etkinlik dahil olmak üzere yeni türetilmiş nanopartiküllerle ilgili temel sorunların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Histolojik ortak kayıt ile birleştirilen sağlam görüntüleme prosedürlerinin kombinasyonu benzersizdir ve karmaşık hayvan hastalık modellerinde zamanla çözülen biyo dağılım ve ilaç etkinliği çalışmalarını gerçekleştirmek için gereklidir ve bu prosedürlerin laboratuvarımdaki teknisyenler Lindsey ve Melissa ve doktora sonrası araştırmacı Dr.P. Laboratuvardaki hayvanlardan görüntüleme verileri elde etmekten onlar sorumludur.

Aaron ve Mariano, difüzyon tensör görüntüleme ve histolojik ortak kayıt dahil olmak üzere görüntü işlemeden sorumludur. Merhaba, benim adım Dr.Howard Delman ve Nebraska Üniversitesi Tıp Merkezi'ndeki Carol Schwartz Gelişmekte Olan Sinirbilim Laboratuvarı'nın şefiyim. Dr.Basca ve laboratuvarı ile yapılan bu disiplinler arası işbirliği, bir dizi nörodejeneratif hastalığın tedavisi ve teşhisi için geniş etkilere sahiptir.

Manyetik yerleşik spektroskopi ve difüzyon tenor görüntüleme anormallikleri, hastalık sırasında nöronal ve nöro süreç hasarını izlemek için kullanılır. Mevcut proje için yöntemler, tüm vücut ilaç dağılımları ve sinir sistemi için terapötik etkinlik gibi nano ilaçların biyolojik dağıtım etkinliğini analiz etmektedir. Hastalık sırasında hücre dağılımının tespitini iyileştirebilecek ve partikül boyutu, kaplama ve yük değişikliklerini içeren bir dizi partikül üretim tekniği geliştirilmektedir.

Bunların hepsi laboratuvarlarımızda aktif araştırma alanları olarak kalacaktır. İlk olarak, bu sayıdaki paralel bir makalenin konusu olan ilaç dağıtımı ve biyodağıtım için nanomalzemeler hazırlanmalıdır. İlk olarak, uygun yüzey aktif madde ile kaplamadan önce ilaç çekirdeğini veya damlacığını aynı boyutta bir parçacık veya öğütülmüş süper paramanyetik demir oksit parçası ile değiştirerek in vivo kullanım için aday nano formülasyonları çoğaltın.

Daha sonra, SPIO model sisteminin aday nano formüle edilmiş ilaçla aynı özelliklere sahip olup olmadığını belirlemek için boyutu, yük şeklini ve sitotoksisiteyi ölçün. Son olarak, aday SPIO modeli ile inkübasyon yoluyla hücre yükleme testleri gerçekleştirin, agar jeli içinde süspanse edilmiş etiketli hücrelerden oluşan fantomlar kullanılarak hücreler içindeki aktiviteyi belirlemek için nano formülasyon, hücrelerdeki SPIO alımına bağlı aktiviteyi ölçmek için bir dizi konsantrasyonda üç kopya halinde hazırlanmalıdır. Bu, bir duyarlılık indeksi sağlar ve nano formülasyonların oksidasyon durumunu ve dolayısıyla manyetik rezonans görüntüleme taramalarında SPIO'nun görünürlüğünü etkileyip etkilemeyeceğini belirler.

Taramadan önce, hayvanı anestezik gazlarla önceden doldurulmuş bir anestezi odasına yerleştirin. Bu, anestezinin başlamasını hızlandıracak ve hayvanın odadan çıkarıldıktan sonra uyanmamasını sağlamak için gereken süreyi en aza indirecektir. Tamamen anestezi uygulandıktan sonra, hayvanı odadan çıkarın ve nefes hızını ve sıcaklığını izlemek için donatılmış stereotaktik tutucuya yerleştirin.

Hayvanın kafasını baş tutucuya yerleştirin, kulak bantlarını sabitleyin ve vücudu gazlı bezle bantlayın. Hayvan tutucu, başın dikey ve yatay olarak hizalanmasına izin veren ayarlanabilir bir diş çubuğu ile donatılmalı, başın kordal rostral yönde düzgün bir şekilde konumlandırıldığından ve başın döndürülmediğinden emin olmalıdır. Yüzey bobininin, hayvan tutucunun dönmesine izin verecek şekilde kafaya düzgün bir şekilde yerleştirildiğini kontrol edin.

Mıknatısın içindeyken, hayvandan hayvana meydana gelebilecek küçük dönüşler için tazminat sağlayacaktır. Hayvan tutucuya sabitlendikten sonra, tutucuyu MRI tarayıcısına yerleştirin. Şimdi tutucuyu yüzey bobini ile tarayıcının ortasına hareket ettirin.

Kafa bobini sinyal alımı için kullanılırken, sinyali oluşturmak için RF enerjisini iletmek için aktif olarak ayrılmış 72 milimetrelik bir rezonatör kullanılır. Şimdi kordal rostral yönde gerçek zamanlı tek boyutlu bir okuma kullanarak başlangıç konumunu belirleyin. Yüzey bobini alımının kullanılması, sinyali yüzey bobininin etrafındaki alana kısıtlar ve gözlemlenen dalga formlarının yorumlanması ihtiyacını sınırlar.

Ardından, hayvanın tarayıcıdaki kesin konumunu belirlemek için üç düzlemli bir yerelleştirici edinin. Daha sonra şimleme veya manyetik alanın homojenliğine ayarlama gereklidir. Bunu yapmak için, Dr.Hobie Heatherington tarafından geliştirilen, homojenlik bölgelerini her bir görüntüleme yöntemi tarafından incelenen bölgeyle eşleştiren çok gradyanlı bir yankı dizisi ve haritalama yazılımı kullanıyoruz.

Şimleme tamamlandıktan sonra, ilgilenilen taramalar elde edilebilir. SPIO içeren nanopartiküllerin biyodağılımı, yüksek çözünürlüklü üç DT iki yıldız ağırlıklı MRG'de sinyal kaybı bölgeleri olarak tespit edilebilir, ilk olarak, hayvana enjekte edilmeden önce, LOCALIZER taramalarından taranacak beyin bölgesini belirleyin. Ardından, 150 mikron izotropik çözünürlüğe sahip yankı dizisini geri çağıran yüksek çözünürlüklü bir 3D gradyanı reçete edin.

Bir temel tarama elde edin, ardından hayvana enjekte edin ve aynı diziyi tekrar elde edin. Nano ilaçların terapötik etkinliğini belirlemek için paralel çalışmalar, difüzyon tensör görüntüleme ve hidrojen manyetik rezonans spektroskopisi incelemeleri kullanılarak gerçekleştirilebilir. Önce S izci görüntülerini alın ve taranacak bölgeyi şimleyin.

Ardından, taramalarımızda solunum kapılı spin eko difüzyonu, ağırlıklı eko düzlemsel görüntüleme dizisi kullanarak DTI elde edin. Kullanılan difüzyon kodlaması, 12 yöne sahip dengeli bir rotasyonel ve değişken ve alternatif polarite ISO katedral şemasıydı ve kodlama şeması, arka plan difüzyon gradyan eşleşmelerini azaltmak için tasarlandı. Toplam çekim süresi solunum hızına bağlı olarak 20 ila 40 dakika idi.

Ardından, Mr.Spectroscopy'yi edinin. Daha önce elde edilen görüntülerde ilgilenilen bölgeyi bulun, seçilen bölge üzerinde şimleme yapın, ardından su bastırma darbelerinin gücünü optimize edin. Rezonans su sinyalini sağlamak için su frekansını ölçün ve spektrumların kalitesi yetersizse kalite kontrolünü sağlamak için kısa bir test spektrumu elde edin.

Radyo frekansı, güç ve şim ayarları dahil olmak üzere sistem ayarlarını kontrol edin. Son olarak, manyetik alan kaymasının etkilerini ortadan kaldırmak için alımlar arasında sistem frekansının sıfırlanmasıyla spektrumları kısa bloklar halinde elde edin. Satın alma işleminin sonunda.

Kantitatif bir sinyal genliği referansı olarak önceden tanımlanmış bir ön amplifikatör kazancı olarak tek bir darbeli su spektrumu kullanın. Serideki son MRI taramasından sonra, fareyi perfüze edin, beyni çıkarın ve bir damla Hindistan mürekkebi kullanılarak karartılmış bir OCT bileşiği bloğuna gömün. Daha sonra bu bloğu dilimleme ve histolojik analiz için bir kriyostat içine yerleştirin.

Kriyostatın önüne monte edilmiş bir dijital kamera kullanarak blok yüz görüntüleri elde edin. Görüntüler, tüm beyin hacim numarası boyunca her 50 mikrometrede bir, hacim içinde kayda izin verecek dilimler boyunca alınmalıdır. Histolojik işleme ve boyamadan sonra, 3D hacmi yeniden oluşturmak için tek tek blok yüz dilimlerini hizalayın.

Kriyostat kafasının konumundaki titremeyi hesaba katmak için blok ana hatlarını kullanın, ardından analiz yazılım paketinde tohum tabanlı bir bölge büyütme algoritması kullanarak beyin hacmini otomatik olarak bölümlere ayırın. Süper paramanyetik demir oksit, T iki yıldız ağırlıklı MRG'de sinyal kaybına neden olur ve bu nedenle, MRG sinyal boşluğu, varlığı için hassas ancak spesifik olmayan bir belirteçtir. Beyinde SPIO varlığı için hem duyarlılık hem de özgüllük sağlamak.

Çalışmamız için enjeksiyon öncesi ve sonrası 3D MRG taramalarından çıkarma görüntüleri oluşturulmalıdır. Taramalar, laboratuvarımızda geliştirilen kısıtlı seviye belirleme yöntemi kullanılarak alt görüntülere alındı. Alt görüntülenen beyin hacimleri daha sonra birlikte kaydedilen sinyal yoğunluğu normalize edildi ve beyindeki sinyal kaybı olan bölgeleri tespit etmek için hacim çıkarıldı, bu da herhangi bir alt piksel kayıt hatasından gelen kuvvet pozitif sinyalini ortadan kaldırmak için kenarlar boyunca değildi.

Daha sonra, histoloji ve MRG arasındaki ortak kayıt, blok yüz görüntüsünün ortak bir referans olarak kullanılmasıyla gerçekleştirilir. Bu iki sinyalin doğru bir şekilde kolokalizasyonu, histolojinin dilimlerin orijinal şekillerine geri dönmesi ve birlikte kayıt doğruluğunun bir ölçüsünü sağlar. DTI taramaları, belirli bir anatomik alt yapıdaki dokunun ortalama difüzyon özelliklerini belirlemek için önce ilgilenilen anatomik bölge seçilerek analiz edilebilir.

Çalışmalarımızda, difüzyon ağırlıklı verilerin analizleri daha sonra Dr.Cada Hassan tarafından sağlanan etkileşimli veri dilinde yazılmış özel programlar kullanılarak gerçekleştirilmektedir. San analizleri, tensör difüzyonu, ortalama difüzyon ve fraksiyonel anes atrofisinin haritalarını üretir. Difüzyon tensörünün enine ve boyuna bileşenleri, haritalar oluşturulduktan sonra da elde edilebilir.

Renk kodlu yönlülük haritaları ile kaplanmış T iki ağırlıklı MRG'de ilgi alanlarını çizin. HIV fare modelinde analiz için yaptığımız deneylerde seçilen bölgelerin örnekleri burada gösterilmektedir. İlgilenilen her bölgeden gelen veriler, daha sonra bir veritabanına girilmek üzere bir metin dosyası olarak indirilir.

Tek bir spektrumdan elde edilen örnek bir MRS eğrisi uyum sonucu burada laboratuvarımızda gösterilmektedir. Quest adı verilen bir zaman alanı uydurma yöntemi kullanıyoruz. J-M-R-U-I sinyal işleme paketinde.

Quest, uyarılan ve gerçek spektrum arasında en az kareler en aza indirgemek için bireysel metabolit spektrumlarının doğrusal bir kombinasyonunu kullanarak spektrumlara uyar. Potansiyel katkıda bulunan faktörler olarak 22 ayrı metabolitten oluşan bir temel set kullanıyoruz. Temel spektrumlar, bireysel metabolitlerin çözeltilerinin spektrumları kullanılarak simüle edilir ve doğrulanır.

Bu yöntemler kullanılarak SPIO etiketli makrofajların biyo dağılımının örnekleri, MRG tarafından tespit edilen etiketli hücrelerin konumunun kırmızı olarak yer kaplaması, mavi ve örtüşen sarı renkte ortak kayıtlı histoloji kullanılarak etiketli hücrelerin konumu ile burada görülmektedir. Fare, kuyruk damarına enjekte edilen monosit türevli makrofajları işaretlemişti. Beş gün sonra, T iki yıldız ağırlıklı MRG alındı ve tarif edildiği gibi işlendi.

Fare, HIV ile enfekte insan makrofajlarının beyne enjekte edilmesiyle hazırlandı ve bu, tespit edilen fare monositinden türetilmiş makrofajların bir çizgisi olarak görülüyor. Hem etiketli hücrelerin tespiti hem de histoloji ile birlikte kayıt ile ilgili daha fazla örnek önceki yayınlarımızda görülebilir. Parçacıkların üreticisi ve laboratuvar model sistemlerinde hücre alımı için biyolojik özelliklerinin test edilmesi gereklidir ve bu hayvan araştırmalarında kullanılmak üzere steril prosedürler altında gerçekleştirilmelidir.

Hücre yüklü formülasyonların enjeksiyonları, beyin ve diğer doku bölgelerini etkileyeceği için damar erişiminden ödün vermeden yapılmalıdır, hücre biyolojisinin biyogörüntüleme teknikleriyle entegrasyonunu görselleştirdi ve güçlü çapraz işbirliği sahnesi, genel projenin başarısı için hayati önem taşıdı. Bir kez ustalaştıktan sonra, prosedürler, prosedürün gerçekleştirilmesi sırasında sistemleri ayarlamak ve kalibre etmek için eğitimli personelin mevcudiyetine bağlı olarak iki saat içinde tamamlanabilir. Kırılgan bağışıklık sistemi baskılanmış farelerin, bazıları aylarca sürebilen seri çalışmaların süresi boyunca canlı tutulması için steriliteyi korumayı hatırlamak önemlidir.

Bu yöntemler, araştırmacıların histoloji kullanılarak görselleştirilen hücresel değişiklikler ile tespit edilen morfolojik, fizyolojik ve biyokimyasal anormallikler arasındaki ilişkiyi nasıl keşfedebilecekleri için zemin hazırlamıştır. Histolojinin beyin birlikte kaydedilmesinde nörogörüntüleme yöntemlerinin kullanılması zordur ve sadece birkaç grup tarafından başarılmıştır. Bu videoyu izledikten sonra.

Beyin görüntüleme deneylerinin nasıl yapıldığını ve bir kemirgen hastalık modeli üzerinde histoloji ile birlikte nasıl kaydedildiğini anlamalısınız. Bu, süper paramanyetik demir oksit parçacıklarının biyolojik dağılımını ölçmek için kullanılabilir. Alternatif olarak, MRG ve lokalize Mr.Spectroskopi, hastalık süreçleri sırasında görülen nörodejenerasyonu izlemek için kullanılabilir.

Beyin hasarını iyileştirmek için terapötik etkiler daha sonra seri olarak değerlendirilebilir. Görüntüleme, deneysel bulguları doğrulamak için histoloji ile birlikte kullanılabilir. Genel olarak, bu yöntemler nanoparçacık, biyodağılım ve terapötik etkinlik için dinamik ve kesin bir dizi önlem sağlayacaktır.