Summary

Teşhis ve Tedavi İzleme Nanomalzemelerin Kayıtlı bio

Published: December 09, 2010
doi:

Summary

Nanoparçacıkların hücre biodistribution değerlendirmek için kullanılan bio-görüntüleme yöntemleri, nanoformulated bileşikler tedavi ve teşhis izleme için geçerlidir. Burada açıklanan yöntemler, histolojik coregistration tarafından değerlendirilir, hassas ve özeldir. Metodolojileri kemirgen insan uygulamaları bir translasyonel yol sağlar.

Abstract

Nanomedications retiküloendotelyal sistem (RES, dalak, karaciğer, lenf düğümleri) kan yoluyla bulaşan monosit-makrofaj tarafından yapılacak ve organları sonuna kadar. İkincisi akciğer, RES ve beyin içerir ve insan immün yetmezlik virüsü tipi (HIV-1) enfeksiyonu sırasında ameliyat. Dokulara Makrofaj giriş alanlarında aktif HIV-1 çoğaltma ve inflamasyon sitelere dikkat çekicidir. Nanocarriers süperparamanyetik, demir-oksit ve / veya yüzey ile kaplanmış ilaç yüklü parçacıklar olarak makrofajların potansiyeli değerlendirmek amacıyla parenteral HIV-1 encephalitic farelere enjekte edildi. Bu parçacık ve ilaç biodistribution kantitatif olarak değerlendirmek için yapıldı. Manyetik rezonans görüntüleme (MRG) test sonuçları, histolojik coregistration ve geliştirilmiş görüntü işleme tarafından doğrulandığı. Uç organ hastalığı gibi değişmiş beyin histoloji tiplemesindeki MRG ile değerlendirildi. Fokal ensefalit alana nanoformulations sağlam göç gösteri makrofaj migrasyon izlemek için gelişmiş bio-görüntüleme teknikleri kullanmak için "konsept kanıtı" sağlar. Önemlisi, beyin histopatolojik sapmaları mümkün hastalığı hücre dağılımı çalışmaları MRI genel yarar parametreleri bio ile ilişkilidir. Biz varsaymak translasyonel potansiyeline sahip insanlar için hastalık yükü ve tedavi edici etkinliği gibi yöntemleri kullanarak gerçek zamanlı bir dizin sağlayabilir.

Protocol

1. Giriş Ilaç ve tedavi makromoleküllerin (peptidler, proteinler ve nükleik asitler), aktif hastalık ve devam eden mikrobik enfeksiyonlar hücresel ve doku sitelerine seçici teslim hastalık 1-3 sırasında ilaç yanıtları artıracaktır . Belirli bir hücresel site yapan, son derece mobil ve bağışıklık ve insan immün yetmezlik virüsü (HIV) için tutarlı bir temel hedefi olan makrofaj 4 önemlisi, makrofaj meşgul inflamasyon aynı zamanda dejeneratif, inflamatuar, enfeksiyöz içeren geniş bir yelpazede bozukluklarının altında yatan ve kanser hastalıkları ve hücre doku yaralanmaları hastalık 5-9 siteleri temelini ilerlemesi için hareket. Daha da önemlisi, ilaç, makromolekül ve sinyal taşıyıcıları gibi kan yoluyla bulaşan makrofajların translasyonel potansiyeli için son bir ilgi görmüştür. Ancak, terapötik potansiyelleri gerçekleştirilmesinde önemli bir tıkanıklığı, kan beyin bariyerini (BBB) ​​makromoleküllerin ve proteinlerin bir spektrum geçirmez olan diğer doku engelleri arasında. Bu, bariyerler, yine de, hücre geçişine izin yok. Bypass engelleri enfeksiyon veya inflamasyon sitelerine formüle ilaçlar, keçeli kalem ve peptitler taşıyabileceği hastalığı periferik makrofajların doğal seyri içinde hep birlikte tahmin edilmektedir. Bununla birlikte, bu tür teknolojilerin geliştirilmesinde kalır. Çalışmaları ile hücre-aracılı teslimat, insan hastalıklarına 10-12 laboratuvar ve hayvan modellerinde tarafından desteklenen tanı ve tedavi uygulamaları ve bu uygulamalar için geliştirilmiş olabilir . 2. Nanomalzemenin Hazırlıkları Ilaç dağıtım ve biodistribution çalışmaları için nanomalzemelerin hazırlanması, bu konuda paralel bir el yazması (referans paralel el yazması) bir konudur. Laminer akış kaputu kristal nanoparçacık üretimi için tüm işlemler yürütülmektedir. Tüm yüzeyler% 70 alkol ile kullanımdan önce dezenfekte edilmektedir. Bu çalışma yüzeyi, eldiven ve dış dökülen içerir. Tüm mendil ile hemen çoğaltmak% 70 alkol solüsyonu ile kaplıdır. Eldiven kullanıldıktan sonra atılır ve herhangi bir diğer laboratuvar alana girerken giyilen değildir. Prosedürleri için gerektiğinde ilaç yüklü parçacıkların üretimi için / / tüm reaktifleri içeren Yardımcı maddeler, ilaç, steril su sadece çalışma alanları içine getirilir. Steril sarılmış bir biyolojik tehlikeli atık kabı içine pipetler kullanılır ve kullanıldıktan sonra atılır. Islak istekli cihaz kullanımı sonrasında ve öncesinde alkol ile dezenfekte edilir. Çalışma alanı hemen önce ve sonrasında% 70 alkol ile temizlenir. Nanoparçacık çözüm pirojen için FDA kurallarına uygun olarak, hayvanlar için kullanılan ilaç parçacık çözümleri bakteriyel endotoksin yokluğunu değerlendirmek için test edilir. Kısaca, Aday nanoformulations in vivo kullanımı için uygun sürfaktan ile aynı boyuttaki bir parçacık veya kaplama öncesi süperparamanyetik demir oksit (SPIO) öğütülmüş parça ile ilaç çekirdekli veya damlacık değiştirerek çoğaltılır. Bu boyut, şarj, şekil ve sitotoksisite SPIO model sistem aday nanoformulated ilaç olarak aynı özelliklere sahip olup olmadığını belirlemek için tedbirler ile takip edilmektedir. Son olarak, hücre yükleme testleri agar jel askıya etiketli hücreleri oluşur hayaletler kullanarak hücrelerin içinde relaksivite belirlemek amacıyla aday SPIO modeli nanoformultation kuluçka tarafından yapılmaktadır. Hayaletler, üç nüsha olarak hazırlanır ve konsantrasyonlarının bir dizi hücrelerde SPIO alımı nedeniyle relaksivite ölçmek amacıyla hazırlanmıştır. Bu hassasiyet bir dizin sağlar ve dolayısıyla manyetik rezonans görüntüleme (MRI) taramaları SPIO görünürlüğünü nanoformulations oksidasyon durumunu etkiler ve olmadığını belirler. 3. Yöntem ve Usulleri: Hayvan Hazırlık Enjeksiyonlar / kateterler. Ilgi zaman bağlı olarak, enjeksiyon MR içinde hayvan enjekte etmek için bir kateter kullanımı gerekebilir. Kateterler, enjeksiyon hattı ölü alanı en aza indirmek için manyetik olmayan bir iğne ve minimum çap ile bir hortum uzantısı kullanılarak hazırlanmış. Kateter nanomalzemenin bağlı olarak ölü boşluk ve enjeksiyon kabul toplam hacmi, enjekte veya tuzlu olması içeren ya da çözümü ile önceden doldurulmuş olmalıdır. Mümkünse, enjeksiyon, serum fizyolojik floş ile takip edilebilir. Akut kez çok büyük bir öneme sahip değilseniz, bir ön tarama olabilir ve biodistribution önlemler tarar takip önce enjeksiyon mıknatıs dışında önceden belirlenmiş bir zamanda yapılabilir. Kateterler genellikle IV enjeksiyon için kuyruk damar içine eklenir. Anestezi ve izleme. Tarama öncesinde, hayvan anestezi ikna etmek için bir odaya yerleştirilir. Bu hazne n% 70,% 1.5 izofluran ile önceden doldurulmuşitrous oksit ve% 30 oksijen hayvan anestezi başlangıcında hız ve hayvan odasının çıkarıldıktan sonra uyanmak sağlamak için gerekli süreyi en aza indirmek için. Hayvan tamamen uyuşturulduktan sonra, hayvan odasından çıkarılır ve set-up sırasında izofluran sağlamak için devam eden ve tarama sırasında hayvanın nefes oranı ve sıcaklık izlemek için donanımlı stereotaktik sahibi yerleştirilir. Hayvan Sahiplerine ve Uyum Hususlar: Set-up, gözün kornea ülserlerine karşı korumak için yağ içerir. Hayvan, gazlı bez ile hafifçe sarılır ve gazlı bez, tarama sırasında ısı kaybını en aza indirmek ve solunum monitörü karşı pozitif basınç sağlamak için bantlanmış. Hayvan sahipleri, başın dikey ve yatay hizalama için izin ayarlanabilir diş çubukları ile donatılmıştır. Rostral kaudal yönde kafa açılanma manyetik duyarlılık nedeniyle manyetik alan homojen ile ek zorluklara neden olarak, yüksek alan MR için özellikle önemlidir. Manyetik alan homojen yüksek kaliteli T 2 zararlı * 1 H manyetik rezonans spektroskopi (1 H MRS) ve manyetik rezonans difüzyon tensör görüntüleme (DTG) yanı sıra MR. Rostral kaudal yönde kafa açısı uygun konumlandırma ek olarak, baş dönmeler, mümkün olduğu ölçüde kaçınılmalıdır. Mıknatıs hayvan sahibinin dönüş için izin hayvandan hayvana oluşabilir küçük dönmeler, tazminat sağlayacaktır. Bu da hayvan MR sistemi içine yerleştirmeden önce, açılanma baş ve dikkat dikkatli yerleştirme ile minimize edilebilir. Kalibrasyon ve layneri: hayvan sahibinin ve yüzey bobin düzgün kafa yerleştirilir, hayvan başlangıç ​​pozisyonuna rostral kaudal yönde bir gerçek zamanlı tek boyutlu okuma tarafından belirlenir. Sinyal alımı için kullanılan yüzey bobin çevresinde gözlenen dalga formlarının yorumlanması için ihtiyaç sınırlayıcı alanı ile sınırlıdır. Başlangıç ​​konumu belirlendikten sonra, bir 3-düzlem yerelleştiricisinin görüntü tarayıcı hayvanın kesin konumunu belirlemek ve ilgi tarama (ler) için gerekli olan hassas konum hareket için izin alınır. Bu manyetik alan homojenliği ayarlamalarına veya mıknatıs "layneri" tarafından takip edilmektedir. Bu elektromıknatıslar serisi veya alanında homojenlik ayarlamak için tasarlanmış sistem içinde "shim er bobinleri" ölçülen tepkiler dayanan hassas bir şekilde belirlenen mekansal düzeltme alanında dağıtım ve hesaplama haritalama tarafından yapılır. Layneri Dr Hetherington 13 tarafından geliştirilen bir çoklu-gradient eko sekansı ve haritalama yazılımları kullanarak gerçekleştirilir. Homojenlik Bölgeler her bir görüntüleme yöntemi ile incelenen bölgeye eşleştirilir. Bir kez layneri tamamlandıktan hayvan ilgi tarama (ler) satın alabilirsiniz. 4. Veri Toplama Yüksek Çözünürlüklü T 2 ağırlıklı MRG. SPIO içeren nanopartiküller Biodistribution yüksek çözünürlüklü 3D T 2 * ağırlıklı MRG sinyal kaybı bölgeleri tespit ederek tespit edilebilir. Beyin bölgesi yerelleştiricisinin taramaları belirlenir ve gerektiği gibi yerelleştiricisinin taramaları veya ek taramalar reçete edilir. 2 * 150 mikron izotropik çözünürlük ile ağırlıklı MRI tarama AT sonra elde edilir. Yüksek çözünürlüklü 3D gradyan eko MRG fare kafası edinimi parametreleri ile eko zamanı = 5 ms, tekrarlama zamanı = 50 ms,% 30 eko, flip angle = 35 derece, ortalama = 25 mm kuş kafesi ses bobini kullanılarak elde edilir hatırladı 2. Görüş, saha = 20 x 20 x 128 çözünürlüğe sahip 20 mm x 128 x 128 (voksel boyutu = 150 x 150 x 150 mikron 3), toplam satın alma süresi = 30 dk . Difüzyon Tensör Görüntüleme (DTI): Difüzyon tensör görüntüleri, yönü ve doku hücreleri içinde su difüzyon büyüklüğü nicel önlemler. Sonuç olarak, sinyal faz taramaları mikroskobik su hareketi için sensitize veya "ağırlıklı" olarak, hareket son derece duyarlıdır. Sonuç olarak, sinyal bulaşması neden tek çekim satın almalar, satın almalar arasında faz vardiya önlemek için istenen; solunum yolluk ve sinyal alımı sırasında brüt hareket önlemek için gereklidir. Bu nedenle, bir solunum kapılı spin-eko difüzyon ağırlıklı eko planar görüntüleme (EPI), MR dizisi istihdam edilmektedir. Yine, sinyal evrimi sırasında off-rezonans etkileri görüntü düzleminde, konum dolayısıyla sinyal frekansı kayıt hatası neden olur, ve taramaları bölge layneri çok önemlidir. EPI satın alma parametreleri 14 dilim, 200 KHz bant genişliği, 96 x 96, 256 x 256 düzlemde edinimi sıfır dolu ve bir 0.5 mm kalınlığında. Kullanılan difüzyon kodlama, rotasyonel-değişmeyen ve değişen dengeli bir polarite icosahedral şeması (12 DirecAfin grup) 14,15. Kodlama şeması arka plan difüzyon degrade kaplinler 16 azaltmak için tasarlanmıştır. Difüzyon ağırlık b-faktörü = 800 mm -2, δ = 4 ms, Δ = 15 ms, Gdmax = 40 G / cm, 200 uS yükselme zamanı, b = 0 elde etmek için 7 ortalamaları, her b = 800 kodlama için 3 ortalamaları yönü, toplam edinimi süresi 20-40 dakika, solunum hızı bağlı. Lokalize 1 H Manyetik Rezonans Spektroskopisi (1 H MRS): 1 H MRS beyin bölgelerinin aynı görüntüleme oturumu sırasında elde edilen görüntüler üzerinde reçete elde edilebilir. Lokalizasyonu ilgi bölge spektrumları elde etmek için reçete görüntüleri bulundu. Sonra bölgede lokalize bir su spektrumu kullanılarak kontrol layneri satın alma hacmi ile eşleşen bir bölge tanımlanır. Sonra, suya bastırma bakliyat gücünü optimize edilmiş, su frekans rezonans su sinyali sağlamak için ölçülen ve kalite kontrolü sağlamak için kısa bir test spektrumu elde edilir. Spektrumları yetersiz kalite, radyofrekans (RF) güç ve kama ayarları da dahil olmak üzere, sistem ayarları, kontrol edilir. Son olarak, kalitesi hala yeterli değilse, ikinci bir 3-düzlemi yerelleştiricisinin hayvan ilk taramaları taşınmış olduğundan emin olmak için çalıştırılır. Deneyimlerimize göre, bu spektroskopik satın almalar için tekrarlanabilirlik ve doğruluk çok yüksek derecede sağlar. Son olarak, spektrumları, manyetik alan sürüklenme etkisini ortadan kaldırmak için ve son taramaları tekrarlanabilirlik ve kalitesini sağlamak için satın almalar arasındaki sistem frekans sıfırlama kısa bloklar halinde elde edilir. Satın alma sonunda, önceden tanımlanmış bir preamplifikatör kazanç tek bir darbe su spektrum, kantitatif bir sinyal genlik referans olarak kullanılır. Histoloji ve Blockface Görüntüleme: deneylerin zaman serisi son MRI tarama seanstan sonra, fare perfüze, beyin kaldırılır ve Hindistan bir damla mürekkep kullanarak karartılmış bir OCT blok, bileşik içine gömülü. Blok dilimleme ve histolojik analiz için bir Kriyostat yerleştirilir. Blockface görüntüler bir dijital fotoğraf makinesi (Canon EOS Digital Rebel 300D Canon Ultrasonik EFS 60mm f/2.8 Macro USM mercek) özel bir montaj Kriyostat önüne monte edilmiş ve uzaktan bir switch ile tetiklenen kullanarak elde edilir. Dijital görüntüler tüm beyin hacmi ile her 50 mikrometre elde edilir. Dilimler histolojik işleme ve boyama sonrası hacmi içinde kayıt izin numaralandırılır. Bireysel blockface dilimleri blok Kriyostat baş pozisyonu jitter hesap özetliyor kullanarak 3B hacim yeniden uyumlu hale getirilmiştir. Beyin hacmi daha sonra otomatik olarak analiz yazılım paketi (AnalyzeDirect, Lexena, KS) segmente kullanarak tohum tabanlı bölgedeki büyüyen algoritması. 5. Veri Analizleri SPIO algılama MRI kullanarak: SPIO T 2 ağırlıklı MRG sinyal kaybına neden olur doku SPIO varlığı gibi, MRG sinyal void duyarlıdır, ancak spesifik değildir işaretleyici. Duyarlılığı, 100 mikron izotropik çözünürlüğü ile tespit edilen tek bir mikron boyutlu parçacık, MRI ve SPIO parçacık boyutu mekansal çözünürlükte bağlıdır. Bu çalışmalarda, 200 nanometre ölçekli SPIO parçacıklar ile 150 mikron izotropik çözünürlük kullanılır. Beyinde SPIO varlığı için duyarlılık ve özgüllük sağlamak için, fare çıkarma görüntüleri daha sonra zaman noktalarında, beyin hücrelerinin pozitif tanımlanması için kullanılmak üzere izin SPIO etiketli hücrelerinin enjeksiyonu önce tarandı. 3D MRI taramaları daha önce 17 açıklandığı gibi laboratuvarda geliştirilen kısıtlı düzeyini ayarlamak yöntemi kullanılarak subimaged. Subimaged beyin hacimleri, daha sonra normalize sinyal yoğunluğu coregistered, ve birimleri, herhangi bir subpixel kayıt hataları, yanlış pozitif sinyal ortadan kaldırmak için kenarları boyunca sinyal kaybı (SPIO varlığı) ile beyin hacmi içinde bölgeleri tespit etmek için çıkarılır. Histoloji ve MRG Coregistration: Coregistration histoloji ve MRG arasındaki ortak bir referans olarak blockface görüntü kullanılarak gerçekleştirildi. Bu yaklaşım, doku dilim asimetrik büzülme hazırlanması sırasında düzeltme ve önceki çalışmaları 18,19 açıklandığı gibi iki boyutlu bir soruna boyaması büyük sorunun karmaşıklığını azaltır . Burada, beyinde SPIO içeren makrofajların MRG ve histoloji algılama MRG sinyal kaybı ve yüksek hassasiyette, histoloji 12 gösterdiği birkaç hücre hacmi beklenen bir abartı ile mükemmel mekansal korelasyon göstermiştir. Bu iki sinyalleri doğru co-lokalizasyon dilimleri orijinal şekilleri, histoloji coregistration ve çözgü doğruluğu bir ölçü sağlar. DTI faiz getirisi (ROI) Analizi Bölgesi: DTI taramaları genellikle determ anatomik bir ROI seçimi ile analiz edilirbelirli bir anatomik altyapı doku ortalama difüzyon özellikleri ine. Difüzyon ağırlıklı veri analizi, IDL (Interactive Data Language, ITT Visual Bilişim Çözümleri, Boulder, CO) önceden 15,20 açıklanan yazılmış özel programlar kullanılarak yapılmaktadır . D av = (λ 1 + 2 + λ 3) / 3 ve fraksiyonel anizotropi (FA), λ: Analizler tensör diffusivities haritaları (λ 1, 2, λ λ 3), ortalama yayınım (D av) üretir Enine (l ⊥ = (λ 2 + λ 3) / 2) ve boyuna (λ ll = λ 1) başka bir yerde 21 açıklandığı gibi difüzyon tensör bileşenleri elde edilmiştir. Haritalar inşa edildikten sonra, ROI'ler T 2 ağırlıklı MRG overlaid renkli kodlanmış λ 1 yönlülük haritalar çizilir. HIV fare modeli analiz için seçilen bölgelerden örnekler Şekil 1'de gösterilir. Spektroskopik Analizi: beyin 1 H MRS doruklarına katkıda bulunan metabolik bileşiklerin kantitasyonu eğri uydurma yöntemleri çok çeşitli kullanılarak belirlenir. Çeşitli eğri uydurma teknikleri geliştirilmiştir. Laboratuvarımızda, biz son spektrumuna katkıda bulunan bireysel metaboliti spektrumlarının doğrusal bir kombinasyonu jMRUI 23 sinyal işleme paketi bir süre etki uydurma yöntemi (QUEST) 22 kullanmaktayız . Biz potansiyel katkıda bulunan faktörler olarak 22 ayrı metabolitlerin bir temel kullanır. Temelinde spektrumları simüle ve bireysel metabolitleri çözümleri spektrumları kullanılarak kontrol edilir. Tek bir yelpazenin bir eğri uygun sonuç bir örnek Şekil 2'de gösterilmiştir. 6. Temsilcisi Sonuçlar DTI ve 1HMRS örnekler Şekil 1 ve 2'de gösterilmiştir. 1H-MRS 24-26 ve DTI 27 sonuç Ek örnekler önceki yayınlarda görülebilir. Preinjection T 2 örnekleri * sarı etiketli hücrelerinin yerini bir kaplama ile ağırlıklı MRG Şekil 3'te gösterilmiştir. Fare monositler kuyruk damar içine enjekte kökenli makrofajlar etiketli vardı. Beş gün sonra, T 2 ağırlıklı MRG satın alındı ​​ve yukarıda açıklandığı gibi, işlenmiş. Fare tespit fare monositler kökenli makrofajlar bir çizgi olarak görülür beyin, HIV ile enfekte insan makrofaj enjeksiyonu tarafından hazırlanmıştır. Önceki yayınlar 10,12 histoloji ile işaretli hücrelerin ve coregistration iki algılama daha fazla örnekler görülebilir . Şekil 1 DTI ölçümlerini analiz bölgelerde tasviri. Şekil 2. JMRUI sinyal işleme paketi QUEST kullanarak Spektroskopik uydurma. Şekil 3 fokal ensefalit ile periferik kan beyin bölgeye göç SPIO işaretli hücrelerin tespiti. T 2 Hücre pozisyonlar (sarı) kaplama temsilcisi dilim * metinde ayrıntılı olarak ağırlıklı MRG satın alma.

Discussion

In vivo görüntüleme sonuçları histoloji doğru kaydı, sinirsel hastalığın tespiti ve evreleme için görüntüleme biyobelirteçleri gelişiminde kritik bir adımdır . Bazı görüntüleme ölçümlerini beyaz cevher hastalığı ve kanser varlığını tespit etmek için kullanılan doku manyetik rahatlama özellikleri değişiklikler de dahil olmak üzere, brüt morfolojik değişiklikler ile ilişkili olması muhtemeldir. Gibi DTI gibi daha ince yöntemler, hastalığın neden olduğu histolojik değişiklikler hastalığın daha sonraki aşamalarına kadar görünmez olarak algılanabilir olmayabilir erken hücresel değişiklikleri tespit etmek olasıdır. Yine de diğer belirteçler, spektroskopik işaretleyicileri gibi ince hücresel değişiklikler bile önce erken ve geri dönüşümlü değişiklikler, göstergeleri olabilir.

Biodistribution çeşitli yöntemler kullanılarak non-invaziv tespit edilebilir. Primer non-invaziv yöntemler pozitron emisyon tomografisi (PET), tek foton emisyonlu bilgisayarlı tomografi (SPECT), optik görüntüleme ve MR. Nükleer Tıp (PET ve SPECT) görüntüleme dayalı, yıllar boyunca birçok biodistribution için kullanılan, ancak bu yöntemler özellikle PET tracer bileşikler veya nanomalzemeleri, etiketlenmesi için kullanılan radyo-yarı ömrü ile sınırlı. Optik görüntüleme küçük kemirgenler için kullanılan olabilir ama ışık emilimi ve ışık saçılması nedeniyle yüzey tümörleri gibi kolayca erişilebilen bölgeler için hariç beşeri tercüme edilemez. Buna ek olarak, bu aynı nedenlerle optik sinyalleri ölçmek zordur. MRG, haftalık bir süre içinde vücut takip edilebilir gibi SPIO kalıcı etiketleri kullanır. Bu, etiket farklı hücreler veya vücut tarafından emilir., Çok dikkatli kullanılmalıdır gerekir.

MRG'de SPIO Tespit özgüllük çeşitli yöntemler ile temin edilebilir. Olumlu ve olumsuz sinyaller veren algılama yöntemleri, dokuda SPIO varlığını tespit etmek için MRI özgüllüğü iyileştirilmesi için kullanılır. Bu çalışmada kullanılan çıkarma yöntemi de 28 olarak, başkaları tarafından kullanıldı. Diğer yaklaşımlar rezonans algılama 29-31, faz SPIO boşlukları 32 ve T1 ağırlık SPIO 33 bölgede olumlu bir sinyal yoğunluğu üretmek için kullanır sıfır eko zamanlı görüntü yanında belirli bir model üreten hassas görüntüleme içerir. Etiket kantitatif iyileştirilmesi için bu yöntemlerin ilerlemesi, duyarlılık ve özgüllük aktif bir araştırma alanı bugün.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Çalışma Ulusal Sağlık Enstitüleri hibe 1K25MH089851 1P01DA028555-01A1, 2R01 NS034239 2R37 NS36126, P01 NS31492, P20RR 15635, P01MH64570 ve P01 NS43985 tarafından da desteklenmiştir. Yazarlar eleştirel okuma yazması ve üstün grafik ve edebi destek için teşekkür ederim Bayan Robin Taş. Yazarlar ayrıca Erin McIntyre, Melissa Mellon, ve Lindsay Rice, teknik destek için teşekkür etmek istiyorum.

Materials

Material Name Type Company Catalogue Number Comment
Isoflurane        
Medical Oxygen        
Isoflurane vaporizer        
Rodent gas anesthesia mask        
MRI compatible Stereotactic head holder        
Syringe        
Polyethylene catheter tubing        
Non-magnetic needle        
Eye lubricant        
Gauze        
Tape        
Perfusion media        
OCT compound for embedding tissue        
MRI system        
Digital Camera        
Tissue Sectioning Cryostat        

References

  1. Nowacek, A., Gendelman, H. E. NanoART neuroAIDS and CNS drug delivery. Nanomedicine (Lond). 4, 557-574 (2009).
  2. Nowacek, A., Kosloski, L. M., Gendelman, H. E. Neurodegenerative disorders and nanoformulated drug development. Nanomedicine (Lond). 4, 541-555 (2009).
  3. Nowacek, A. S., Miller, R. L., McMillan, J. NanoART synthesis, characterization, uptake, release and toxicology for human monocyte-macrophage drug delivery. Nanomedicine (Lond). 4, 903-917 (2009).
  4. Herbein, G., Varin, A. The macrophage in HIV-1 infection: from activation to deactivation. Retrovirology. 7, 33-33 (2010).
  5. Qian, B. Z., Pollard, J. W. Macrophage diversity enhances tumor progression and metastasis. Cell. 141, 39-51 (2010).
  6. Nathan, C., Ding, A. Nonresolving inflammation. Cell. 140, 871-882 (2010).
  7. McNeill, E., Channon, K. M., Greaves, D. R. Inflammatory cell recruitment in cardiovascular disease: murine models and potential clinical applications. Clin Sci (Lond). 118, 641-655 (2010).
  8. Bondeson, J. Activated synovial macrophages as targets for osteoarthritis drug therapy. Curr Drug Targets. 11, 576-585 (2010).
  9. Benoit, L. A., Holtzman, M. J. New immune pathways from chronic post-viral lung disease. Ann N Y Acad Sci. 1183, 195-210 (2010).
  10. Beduneau, A., Ma, Z., Grotepas, C. B. Facilitated monocyte-macrophage uptake and tissue distribution of superparmagnetic iron-oxide nanoparticles. PLoS One. 4, e4343-e4343 (2009).
  11. Dou, H., Grotepas, C. B., McMillan, J. M. Macrophage delivery of nanoformulated antiretroviral drug to the brain in a murine model of neuroAIDS. J Immunol. 183, 661-669 (2009).
  12. Liu, Y., Uberti, M. G., Dou, H. Ingress of blood-borne macrophages across the blood-brain barrier in murine HIV-1 encephalitis. J Neuroimmunol. 200, 41-52 (2008).
  13. Hetherington, H. P., Chu, W. J., Gonen, O., Pan, J. W. Robust fully automated shimming of the human brain for high-field 1H spectroscopic imaging. Magn Reson Med. 56, 26-33 (2006).
  14. Hasan, K. M., Parker, D. L., Alexander, A. L. Comparison of gradient encoding schemes for diffusion-tensor MRI. J Magn Reson Imaging. 13, 769-780 (2001).
  15. Hasan, K. M., Basser, P. J., Parker, D. L., Alexander, A. L. Analytical computation of the eigenvalues and eigenvectors in DT-MRI. J Magn Reson. 152, 41-47 (2001).
  16. Neeman, M., Freyer, J. P., Sillerud, L. O. A simple method for obtaining cross-term-free images for diffusion anisotropy studies in NMR microimaging. Magn Reson Med. 21, 138-143 (1991).
  17. Uberti, M. G., Boska, M. D., Liu, Y. A semi-automatic image segmentation method for extraction of brain volume from in vivo mouse head magnetic resonance imaging using Constraint Level Sets. J of Neurosci Methods. 179, 338-344 (2009).
  18. Liu, Y., Uberti, M. G., Dou, H., Mosley, R. L., Gendelman, H. E., Boska, M. D. An Image Warping Technique for Rodent Brain MRI-Histology Registration Based On Thin-Plate Splines with Landmark Optimization. Proc Soc Photo Opt Instrum Eng. 7259, 72592-K-72597-K (2009).
  19. Uberti, M. G., Liu, Y., Dou, H., Mosley, R. L., Gendelman, H. E., Boska, M. Registration of in vivo MR to histology of rodent brains using blockface imaging. Proc Soc Photo Opt Instrum Eng. 7262, 726213-726213 (2009).
  20. Basser, P. J., Mattiello, J., LeBihan, D. Estimation of the effective self-diffusion tensor from the NMR spin echo. J Magn Reson B. 103, 247-254 (1994).
  21. Hasan, K. M., Narayana, P. A. Retrospective measurement of the diffusion tensor eigenvalues from diffusion anisotropy and mean diffusivity in DTI. Magn Reson Med. 56, 130-137 (2006).
  22. Ratiney, H., Sdika, M., Coenradie, Y., Cavassila, S., Ormondt, D. v. a. n., Graveron-Demilly, D. Time-domain semi-parametric estimation based on a metabolite basis set. NMR Biomed. 18, 1-13 (2005).
  23. Naressi, A., Couturier, C., Castang, I., Beer, R. d. e., Graveron-Demilly, D. Java-based graphical user interface for MRUI, a software package for quantitation of in vivo/medical magnetic resonance spectroscopy signals. Comput Biol Med. 31, 269-286 (2001).
  24. Boska, L. e. w. i. s., Destache, T. B., J, C. Quantitative 1H magnetic resonance spectroscopic imaging determines therapeutic immunization efficacy in an animal model of Parkinson’s disease. J Neurosci. 25, 1691-1700 (2005).
  25. Mosley, R. L., Benner, E. J., Kadiu, I. Neuroinflammation, Oxidative Stress and the Pathogenesis of Parkinson’s Disease. Clin Neurosci Res. 6, 261-281 (2006).
  26. Nelson, J. A., Dou, H., Ellison, B. Coregistration of quantitative proton magnetic resonance spectroscopic imaging with neuropathological and neurophysiological analyses defines the extent of neuronal impairments in murine human immunodeficiency virus type-1 encephalitis. J Neurosci Res. 80, 562-575 (2005).
  27. Boska, H. a. s. a. n., Kibuule, K. M., D, . Quantitative diffusion tensor imaging detects dopaminergic neuronal degeneration in a murine model of Parkinson’s disease. Neurobiol Dis. 26, 590-596 (2007).
  28. Liu, W., Frank, J. A. Detection and quantification of magnetically labeled cells by cellular MRI. Eur J Radiol. 70, 258-264 (2009).
  29. Balchandani, P., Yamada, M., Pauly, J., Yang, P., Spielman, D. Self-refocused spatial-spectral pulse for positive contrast imaging of cells labeled with SPIO nanoparticles. Magn Reson Med. 62, 183-192 (2009).
  30. Stuber, M., Gilson, W. D., Schar, M. Positive contrast visualization of iron oxide-labeled stem cells using inversion-recovery with ON-resonant water suppression (IRON). Magn Reson Med. 58, 1072-1077 (2007).
  31. Suzuki, Y., Cunningham, C. H., Noguchi, K. In vivo serial evaluation of superparamagnetic iron-oxide labeled stem cells by off-resonance positive contrast. Magn Reson Med. 60, 1269-1275 (2008).
  32. Kim, Y. B., Bae, K. H., Yoo, S. S., Park, T. G., H, P. a. r. k. Positive contrast visualization for cellular magnetic resonance imaging using susceptibility-weighted echo-time encoding. Magn Reson Imaging. 27, 601-610 (2009).
  33. Zhou, R., Idiyatullin, D., Moeller, S. SWIFT detection of SPIO-labeled stem cells grafted in the myocardium. Magn Reson Med. 63, 1154-1161 .

Play Video

Cite This Article
Boska, M., Liu, Y., Uberti, M., Sajja, B. R., Balkundi, S., McMillan, J., Gendelman, H. E. Registered Bioimaging of Nanomaterials for Diagnostic and Therapeutic Monitoring. J. Vis. Exp. (46), e2459, doi:10.3791/2459 (2010).

View Video