Doğrudan Serebral emboli görselleştirme için Kombine Yakın kızılötesi Floresan Görüntüleme ve Mikro bilgisayarlı Tomografi
Summary
Bu protokol serebral emboli görselleştirmek için kombine yakın kızılötesi floresan (NIRF) görüntüleme ve mikro-bilgisayarlı tomografi (mikroBT) uygulanmasını açıklar. Bu teknik trombüs yükü ve evrim ölçümü sağlar. MikroBT'lerin tekniği altın nanopartiküller kullanarak canlı hayvan içinde trombüs görüntüler ise NIRF görüntüleme tekniği floresan, eksize beyinde trombüs etiketli görselleştirir.
Abstract
Doğrudan trombüs görüntüleme tromboembolik enfarktüsü kök nedenini görüntüler. Görüntü trombüs edememek doğrudan dolaylı ölçümlere dayanarak daha inme çok daha iyi soruşturma sağlar ve güçlü ve sağlam damar araştırma aracı olacak. Biz bir moleküler görüntüleme trombüs işaretleyici ile trombüs etiketler optik görüntüleme yaklaşımı kullanmak – kovalent pıhtı olgunlaşma sürecinde aktif pıhtılaşma faktörü XIIIa fibrine çapraz bağlama enzimatik etkisi ile trombus fibrin bantlar ile bağlantılı olan bir Cy5.5 yakın kızılötesi flüoresan (NIRF) probu. fibrin: Bir mikro-bilgisayarlı tomografi (MikroBT'lerin) tabanlı bir yaklaşım pıhtı önemli bileşenini hedef fonksiyonalize trombüs arayan altın nanopartiküller (AuNPs) kullanır. Bu çalışma, in vivo mikroBT içinde birleştirildi ve embolik inme, bir fare modelinde, tromboemboli ex vivo NIRF görüntüleme için ayrıntılı bir protokol açıklamaktadır. Bu, in vivo olarak göstermektedir </ em> MikroBT'lerin ve fibrin hedefli glikol-kitosan AuNPs (yalan-GC-AuNPs) in situ trombüs ve serebral emboli trombüs hem görselleştirmek için kullanılabilir. Ayrıca seri doku plazminojen etkinleştirici aracılı trombolitik tedavi etkilerinin izlenmesi için in vivo MikroBT'lerin-bazlı direkt trombüs görüntüleme kullanımını tarif eder. Geçen görüntüleme seansından sonra, biz ex vivo NIRF ölçüde ve beyinde kalıntı tromboemboli dağılımının görüntülenmesi ile göstermektedir. Son olarak, biz niceliksel görüntü MikroBT'lerin ve NIRF görüntüleme verileri analiz açıklar. Doğrudan trombüs görüntüleme kombine teknik trombüs görselleştirme iki bağımsız yöntemler karşılaştırıldığında sağlar: on trombüs ilgili floresan sinyal alan ex vivo olarak NIRF görüntüleme vs in vivo hiperdens MikroBT'lerin trombüslerinin hacmi.
Introduction
6 kişiden biri hayatlarının bir noktasında felç olacak. İskemik inme farkla en yaygın inme tipine göre ve tüm inme vakalarının yaklaşık yüzde 80 oluşturuyor. tromboemboli bu iskemik inme çoğunluğu neden olduğundan, direkt trombüs görüntülemede artan bir ilgi var.
Yaklaşık 2 milyondan fazla beyin hücreleri sloganı "Zaman Brain olduğunu" lider, orta serebral arter tıkanıklığı 1 her dakika boyunca öldüğü tahmin edilmiştir. Bilgisayarlı tomografi (BT) çalışmaları hızla yapılır ve yaygın olarak mevcuttur edilebilir; Bu nedenle, CT, ilk teşhis ve hiperakut iskemik inme tedavisi için tercih edilen görüntü olmaya devam etmektedir. Trombolitik için doku plazminojen aktivatörü (tPA) uygulanmasını ve / veya endovasküler pıhtı-alma 2 triaging: BT kritik erken kararlar bilgilendirme için özellikle değerlidir. Güncel BT tabanlı trombüs görüntüleme, ancak, seri Cerebra'ya izleyemezin vivo l tromboemboli, dolaylı yöntemler kullanır çünkü trombüs göstermek için: İyotlu kontrast kan havuzunun opasifikasyon sonra, trombüs damarlarda dolma defekti olarak gösterilmiştir. Bu şekilde trombüsün görüntüleme tekrarlanan engel iyotlu kontrast tekrarlanan uygulaması ile ilişkili doz limitleri ve riskleri vardır.
Böylece, daha hızlı ve daha iyi tedavi kararları izin vermek için inmeli hastalarda serebral trombüs için doğrudan görüntüleme metodolojisi için kritik bir ihtiyaç vardır. Biz bir trombüs arayan nanopamküllü moleküler görüntüleme ajanı kullanımı ile, CT, inme, şu anda kullanılan cephe görüntüleme yöntemi değerini artırarak, bunu gerçekleştirmek için öneriyoruz.
Biz mikro-bilgisayarlı tomografi (MikroBT'lerin), hızlı veri toplama <sağlayan yüksek çözünürlüklü ex vivo ya da in vivo (küçük hayvan) BT görüntüleme sürümü kullanarak bu maddenin kullanımını göstermiştirsup> 3,4. Hatta (insan ölçekli tarayıcılardan mevcut çok daha kötü) küçük hayvan mikroBT için göreceli olarak zayıf yumuşak doku kontrast, görüntüleme ajanı aramak ve BT, moleküler tarafından geliştirilmiş bir 'yoğun damar işareti' üzerine onlara hiperdens yaparak trombüs işaretlemek başardı görüntüleme.
BT tekniği tamamlayan grubumuz serebral trombüs yükü 5 görselleştirmek için Cy5.5 yakın kızıl ötesi floresan (NIRF) prob kullanılarak optik direkt trombüs görüntüleme tekniği geliştirdi önce gelmiştir. Bu otopsi beyinleri üzerinde bir ex vivo tekniktir, ancak çok hassas olduğunu ve araştırma ortamında in vivo veriler onaylamak için hizmet vermektedir.
BT ve NIRF hem trombüs arayan görüntüleme teknikleri dayalı olması bizi karşılaştırmak ve iskemik inme gelişim süreci trombüs ve trombüs görüntüleme rolünü son derece bilgilendirici veri elde etmek bu teknikleri kontrast sağlar.
Here, in vivo ve ex vivo mikroBT NIRF görüntüleme birleştirilmiş bir tekniğin ayrıntılı bir protokol doğrudan embolik inme, bir fare modelinde embolisi görselleştirmek için tarif etmektedir. Bu basit ve sağlam yöntemler vermektedir ex vivo veriler, ardından tedavi sırasında in vivo bir istem ve kantitatif olarak trombüs yükü / dağıtım ve dinamik trombüs evrim karakterizasyonu in vivo değerlendirilmesi doğru etkinleştirerek trombotik hastalıkların anlayışımızı ilerletmek için yararlıdır in vivo görüntüleme bulguları teyit için bir kontrol ve referans standardı olarak.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bir fibrin in vivo MikroBT'lerin tabanlı görüntüleme için altın nanoparçacık (yalan-GC-AuNP) hedefli ve FXIIIa ex optik görüntüleme prob hedef: Biz embolik inme deneysel modellerde direkt trombüs görüntüleme için birbirini tamamlayan iki moleküler görüntüleme tekniklerinin kullanılması gösterdi floresan görüntüleme vivo.
FIB GC-AuNPs intravenöz uygulanmasından sonra, trombüs konsantrasyona gradyan sonraki (parçacıklarının yüzey…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser Kore Sağlık Teknoloji Ar-Ge Projesi, Sağlık ve Refah Bakanlığı (HI12C1847, HI12C0066) tarafından desteklenmiştir, Bio & Tıbbi Teknoloji Geliştirme Programı (2010-0019862) ve Global Araştırma Laboratuvarı (GRL) programı (ÇKS-2015K1A1A2028228) Kore hükümeti tarafından finanse edilen ulusal Araştırma Vakfı.
Materials
| Machines | |||
| microCT | NanoFocusRay, JeonJu, Korea | NFR Polaris-G90 | |
| NIRF imaging system | Roper-scientific,Tucson, AZ | coolsnap-Ez | |
| Laser Doppler flowmeter | Perimed, Stockholm, Sweden | PeriFlux System 5000 | |
| Surgical microscope | Leica Microsystems, Seoul, Korea | EZ4HD | |
| Inhalation anesthesia machine | PerkinElmer, Massachusetts, USA | XGI-8 | |
| Software | |||
| NFR control | NanoFocusRay, JeonJu, Korea | NFR Polaris-G90 | microCT control software |
| Lucion | Infinitt, Seoul, Korea | Lucion | 3D render imaging software |
| Lab chart 7 | ADInstruments, Colorado, USA | Lab chart 7 | rCBF |
| Image J software | Wanye Rasband, NIH, USA | 1.49d | imaging analysis |
| Devices/Instruments | |||
| Infusion pump | Harvard, Massachusetts, USA | pump 22(55-2226) | |
| Homeothermic blanket | Panlab, Barcelona, Spain | HB101 | |
| Pocket cautery | Daejong, Seoul, Korea | DJE-39 | |
| Brain matrice | Ted pella, CA, USA | 15003 | coronal section |
| PE-50 tubing | Natsume, Tokyo, Japan | SP-45(PE-50) | I.D. 0.58 mm O.D. 0.96 mm |
| PE-10 tubing | Natsume, Tokyo, Japan | SP-10(PE-10) | I.D. 0.28mm O.D. 0.61 mm |
| 30 gauge needle | sungshim-medical, Seoul, Korea | ||
| Syringe | CPL-medical, Ansan, Korea | 1 & 3 cc | |
| Gauze | Panamedic, Cheonan, Korea | ||
| Tape | Scotch, Seoul, Korea | 3M-810 | |
| Micro forceps | Fine Science Tools, Vancouver, Canada | 11253-27 | Dumont #L5 |
| Micro scissor | Fine Science Tools, Vancouver, Canada | 15000-03 | Vannas spring |
| Scissor | Fine Science Tools, Vancouver, Canada | 14084-08 | 8.5 cm |
| Black silk suture | Ailee, Busan, Korea | SK6071, SK728 | 6-0 and 7-0 |
| Reagents | |||
| meloxicam | Yuhan, Seoul, Korea | ||
| vet ointment | Novartis, Basel, Swiss | ||
| 10% Povidone-iodine (betadine) | Firson, Cheon-an, Korea | ||
| FeCl3 | Sigma, Missouri, United States | 157740-5G | |
| TTC | Amresco, Ohio, USA | 0765-100g | |
| Isoflurane | Hana-Pham, Gyeonggi, Korea | Ifran | 100 mL |
| PBS | Welgene, Daegu, Korea | LB001-02 | 500 mL |
| Gold nanoparticles | Synthesis | ||
| C15 optical agent | Synthesis | ||
| Tissue plasminogen activator | Boehringer Ingelheim, Biberach, Germany | rtPA(actilyse) | 20 mg |
| Normal saline | Daihan Pham, Seoul, Korea | 48N3AF3 | 20 mL |
Riferimenti
- Saver, J. L. Time is brain–quantified. Stroke. 37 (1), 263-266 (2006).
- Latchaw, R. E., et al. Recommendations for imaging of acute ischemic stroke: a scientific statement from the American Heart Association. Stroke. 40 (11), 3646-3678 (2009).
- Kim, D. E., et al. Hyperacute direct thrombus imaging using computed tomography and gold nanoparticles. Ann Neurol. 73 (5), 617-625 (2013).
- Kim, J. Y., et al. Direct Imaging of Cerebral Thromboemboli Using Computed Tomography and Fibrin-targeted Gold Nanoparticles. Theranostics. 5 (10), 1098-1114 (2015).
- Kim, D. E., et al. Direct thrombus imaging as a means to control the variability of mouse embolic infarct models: the role of optical molecular imaging. Stroke. 42 (12), 3566-3573 (2011).
- Parasuraman, S., Raveendran, R., Kesavan, R. Blood sample collection in small laboratory animals. J Pharmacol Pharmacother. 1 (2), 87-93 (2010).
- Durukan, A., Tatlisumak, T., Fisher, M. Animal models of ischemic stroke. Handbook of clinical neurology: Stroke Part 1: Basic and epidemiological aspects.Volume 92. 92, 43-66 (2009).
- Overoye-Chan, K., et al. EP-2104R: a fibrin-specific gadolinium-Based MRI contrast agent for detection of thrombus. J Am Chem Soc. 130 (18), 6025-6039 (2008).
- Kim, D. E., Schellingerhout, D., Jaffer, F. A., Weissleder, R., Tung, C. H. Near-infrared fluorescent imaging of cerebral thrombi and blood-brain barrier disruption in a mouse model of cerebral venous sinus thrombosis. J Cereb Blood Flow Metab. 25 (2), 226-233 (2005).
- Tung, C. H., et al. Novel factor XIII probes for blood coagulation imaging. Chembiochem. 4 (9), 897-899 (2003).
- Robinson, B. R., Houng, A. K., Reed, G. L. Catalytic life of activated factor XIII in thrombi. Implications for fibrinolytic resistance and thrombus aging. Circulation. 102 (10), 1151-1157 (2000).
- Reed, G. L., Houng, A. K. The contribution of activated factor XIII to fibrinolytic resistance in experimental pulmonary embolism. Circulation. 99 (2), 299-304 (1999).
- Sun, I. C., et al. Biocompatible glycol chitosan-coated gold nanoparticles for tumor-targeting CT imaging. Pharm Res. 31 (6), 1418-1425 (2014).
- Celi, A., et al. Thrombus formation: direct real-time observation and digital analysis of thrombus assembly in a living mouse by confocal and widefield intravital microscopy. J Thromb Haemost. 1 (1), 60-68 (2003).
- Chen, I. Y., Wu, J. C. Cardiovascular molecular imaging: focus on clinical translation. Circulation. 123 (4), 425-443 (2011).
- Wintermark, M., et al. Imaging recommendations for acute stroke and transient ischemic attack patients: a joint statement by the American Society of Neuroradiology, the American College of Radiology and the Society of NeuroInterventional Surgery. J Am Coll Radiol. 10 (11), 828-832 (2013).
- Weissleder, R., Tung, C. H., Mahmood, U., Bogdanov, A. In vivo imaging of tumors with protease-activated near-infrared fluorescent probes. Nat Biotechnol. 17 (4), 375-378 (1999).
- Narayanan, S., et al. Biocompatible magnetite/gold nanohybrid contrast agents via green chemistry for MRI and CT bioimaging. ACS Appl Mater Interfaces. 4 (1), 251-260 (2012).
- Amendola, V., et al. Magneto-plasmonic Au-Fe alloy nanoparticles designed for multimodal SERS-MRI-CT imaging. Small. 10 (12), 2476-2486 (2014).
- Zhu, J., et al. Synthesis of Au-Fe3O4 heterostructured nanoparticles for in vivo computed tomography and magnetic resonance dual model imaging. Nanoscale. 6 (1), 199-202 (2014).
