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Articles by Sergei A. Vinogradov in JoVE

 JoVE Neuroscience

인광의 산소에 의존 담금질을 바탕으로 대뇌 혈액 산소 측정


JoVE 1694 5/04/2011

1Optics Division, Athinoula A. Martinos Center for Biomedical Imaging, Department of Radiology, Massachusetts General Hospital and Harvard Medical School, 2Department of Biochemistry and Biophysics, University of Pennsylvania, 3Neuroprotection Research Laboratory, Departments of Radiology and Neurology, Massachusetts General Hospital and Harvard Medical School, 4Departments of Neurosciences and Radiology, University of California

우리는 인광의 산소에 의존 담금질에 따라 대뇌 vasculature에서 산소의 부분 압력 (pO2)을 측정하는 실험 절차를 제시한다. 동물 준비 및 이미징 절차 쥐의 pO2 볼 때 CCD 기반 영상의 넓은 분야와 생쥐의 pO2의 2 광자 여기 기반 이미징 모두에게 설명했다.

Other articles by Sergei A. Vinogradov on PubMed

Oxyphor R 2와 G 2: 산소-종속 인광의 담금질에 의해 산소를 측정 하기 위한 형광체

산소-종속 인광의 퀜칭 산소 생체 조건 및 생체 외에서 측정 하는 데 유용 하 고 본질적으로 비 침 투 적인 광 방법입니다. 형광체의 보정은 절대, 그리고 동일한 조건 하에서 측정 이루어집니다로 일단 한 실험실에 형광체를 보정 같은 상수 다른 사용자가 사용할 수 있습니다. 두 개의 새로운 형광체, Pd에 따라 한-미시적-tetra-(4-carboxyphenyl) 포 르 피 린과 Pd에 다른-미시적-tetra-(4-carboxyphenyl) tetrabenzoporphyrin, 매우 잘 vivo에서 산소 측정에 적합. 두 형광체는 2 세대 polyglutamic Pd-포 르 피 린-dendrimers, 바깥 레이어에 16 카복실산 그룹 베어링. 이러한 형광체 Oxyphor r 2와 Oxyphor g 2를 각각 지정 됩니다. 둘 다 매우 혈액 플라스마와 같은 생물 학적 체액에 용 해 하 고 생물 막에 침투 하는 능력은 매우 낮습니다. 배출량은 각각 700 및 800 nm 근처 동안 Oxyphor r 2에 대 한 415 및 524 nm와 440 고 632 nm Oxyphor g 2에 대 한 흡수 스펙트럼에서 맥시 마는. 형광체의 교정 상수는 기본적으로 생리 적 범위 (6.4를 7.8)에 산도의 독립. Vivo에서 응용 noninvasively 쥐에서 성장 피하 종양에서 산소 분포를 확인 하려면 Oxyphor g 2를 사용 하 여 보여 줍니다.

Nonplanarity와 포 르 피 린 Basicity에 확장된 활용의 영향

열역학적 basicities의 여러 가지 새로운 비평면 물 용 해 tetraaryltetracyclohexano-(Ar(4)TCHP) 및 tetraaryltetrabenzoporphyrins (Ar(4)TBP) 측정 되었고 그들의 구조 매개 변수를 연관. 이러한 porphyrins에 nonplanarity도 비슷한 반면, 아칸소 (4) TCHPs (4) Ar TBPs 보다 고 평면 tetraarylporphyrins 보다 상당히 높은 basicities 전시. 왜곡 된 Ar (4) Tbps의 낮은 basicities 때문에 확장 된 pi-활용, 핵심 전자 밀도의 delocalization 이러한 porphyrins 원인과 protonation 사이트에 부정적인 요금을 줄일 수는 것으로 추정 된다.

인광 퀜칭에 의해 측정 하는 조직에서 산소 분포입니다

발광 Zn 및 Pd Tetranaphthaloporphyrins입니다

Zn 및 Pd 복합물의 미시적-tetraphenyltetranaphthaloporphyrins (Ph(4)TNP) 전시 강한 적외선 흡수 밴드와 실 온에서 솔루션에는 빛을 발 하죠. S0 형광--> S1 (lambda(max) = 732 nm, 피 = 5.3%) ZnPh (4)의 경우 주된 배출은 TNP (1). 이 방출이 부분 때문에 지연 된 형광 (피 = 1.1%). 인광 (S0--> T1) 1 (lambda(max) 973 = nm) 매우 약한 (피 = 0.04%) deoxygenated DMF에 약 440 마이크로 평생 함께 발생 합니다. PdPh (4)의 경우 TNP (2), 거의 없다는 S1 S0 형광--> 관찰 될 수 있었다, 동안 주요 배출 감지 S0 인광--> T1 (lambda(max) = 938 nm). 2 광 약 65 마이크로 (phi=6.5%)의 수명 deoxygenated DMF 솔루션에 발생합니다. Metalloporphyrins 1과 2는 적외선 염료 생명 의학 어플리케이션 근처 유망.

소설 경로가 산화 Aromatization 통해 기능성된 Tetraaryltetra [2, 3] Naphthaloporphyrins

대체 meso tetraaryltetra [2, 3] naphthaloporphyrins에 대 한 소설 일반 경로 (ar(4)tnp)와 meso tetraaryloctamethoxytetra [2, 3] naphthaloporphyrins (Ar(4)(MeO)(8)TNP) nonaromatically 융합된 포 르 피 린 유도체의 산화 aromatization 통해 설명 합니다. Ar(4)(MeO) (8) TNPs 더 아칸소 (4) TNPs 보다 흡수 밴드 레드 이동 전시 및 용 해도에 극적으로 다르다. Tetranaphthaloporphyrin, 즉, PdAr (4)의 첫 번째 x-crystallographic 구조 TNP (Ar = 4-MeO(2)CC(6)H(4)),이 macrocycle의 비평면 왜곡의 정도 약간 동종 tetrabenzoporphyrins (Ar(4)TBP) 이상만 밝혀.

인광 퀜칭에 의해 Vivo에서 조직의 산소의 역학을 모니터링

헬리컬 숨 구멍으로 Amphiphilic 수지상 Dipeptides의 자기 조립

자연 기 공 형성 단백질 역할 바이러스 헬리컬 코트와 막 횡단 채널을 항균 활동을 전시 하 고 가역 캡슐화 또는 stochastic 감지와 같은 합성 시스템에 사용 됩니다. 이러한 다양 한 함수는 단백질 구조에 밀접 하 게 연결 됩니다. 단백질 구조와 단백질 기능 사이의 닫기 링크 구조 형성 솔루션 및 일괄 모든 계층 레벨에서 제어 하는 신중 하 게 해야 된다는 강력한 도전을 합성 싫어 하지 디자인 하 게. 사실, 몇 가지 예외로, 안정적인 솔루션 및 고체 상태에서 주기적으로 순서가 지정 된 어셈블리에 어셈블할 수 있는 합성 기 공 구조는 아직 실현 되지. Dendrimers, 경우 공유 및 공유 비 코팅 및 다양 한 다른 구조물의 조립에 닫힌된 열 나왔고만 있다. 여기 우리가 헬리컬 숨 구멍으로 솔루션 및 복잡 한 인식 과정을 통해 대량 self-assemble amphiphilic 수지상 dipeptides 라이브러리를 설명 합니다. 우리가 찾을 수 있는 분자 인식 및 자기 조립 과정은 예비 양성자 전송 측정 모는 기능을 설정 하는 동안 amphiphile 구조를 개조의 범위를 관대 히 다루기 위하여 충분히 강력한. 우리 갖고 dendrimers이이 클래스 기능 속성의 다공성 구조에서 발생 하는 다양 한 시스템 생물학적 영감 을된 디자인 하면 기대.

단백질의 유연성: 양 고추냉이 과산화 효소에 인광 센서의 수명을 달리 하 여 O 2 확산에 감도 조정 합니다

양 고추냉이 과산화 효소 (HRP)에서 heme 산소 담금질의 인광 표식으로 행동 하 고 다른 조사, 9 조 Pd-mesoporphyrin (Khajehpour 외. (2003) 단백질 53, 656-666)와 비교를 허용 하는 인광 Pt mesoporphyrin IX (PtMP)에 의해 대체 되었다. Benzohydroxamic 산 (BHA), 효소의 경쟁적 억제제는 또한 인광 해소에 미치는 영향을 모니터링 하는 데 사용 됩니다. BHA, 산소의 존재 또한 단백질의 광 강도 증가 했다. 반면, 산소의 부재에서 BHA, 또한 단백질의 광 강도 감소. K(d) = 18 microM BHA PtMP HRP를 바인딩합니다. BHA의 효과 두 가지 요인에 의해 설명 될 수 있다: (1) BHA 단백질 내부에 O(2)의 접근성 줄어들고 (2) BHA 자체는 인광을 꺼 버리는. 이 일관성, k(q)의 냉각 상수 준 PtMP HRP의 인광의 산소 퀜칭 BHA와 k(q)의 부재에서 234 m m Hg(-1) s(-1) = = 28.7 m m Hg(-1) s(-1) BHA의 존재. BHA의 냉각 속도가 4000 s(-1)입니다. Pt 파생 상품의 광의 상대적인 양자 수율 인광 수명 약 8 배 더 짧은 반면 약 6 배는 Pd 파생 상품입니다. 높은 양자 수율 및 적합 한 수명 확인 Pt porphyrins O(2) 보급 및 유연성의 센서로 적절 한 heme 단백질.

대체 된 Tetrabenzoporphyrins의 소설 다재 다능 한 합성입니다

소설 일반 합성 경로를 tetraaryltetrabenzoporphyrins (Ar(4)TBP) 다양 한 주변 기기 기능 그룹으로 개발 했다. 절차를 포함 (i) 바튼 쇼인 응축의 1-니트로-또는 1-phenylsulfonylcyclohexenes isocyanoacetic 산 에스테 르, (ii) 융합된 tetraaryltetracylohexenoporphyrins 주고 방향족 알데하이드와 결과 4,5,6,7 tetrahydroisoindoles의 응축과 (Ar(4)TCHP), 그리고 (iii) Ar의 금속 복합물의 aromatization (4) TCHP (4) TBP 해당 아칸소에의. (4) Ar의 Cu와 Zn 단지 TBP의 해당 아칸소 (4) 줄 demetalated 추가 TBP 무료 기지. 시퀀스에 대 한 전반적인 수익률 15%에서 40%의 범위, 그램 양의 아칸소 (4) 준비를 위한 적합 한 방법을 만들기 TBP의 단일에서 실행. 방법, 주변 치환, 금속 이온 및 aromatization의 수익률에 영향을 그들의 선택의 선택의 범위를 설명 합니다. 새로 합성 된 Ar (4)의 기본적인 분 속성 TCHP의는 TBP의와 Ar (4) (4) 복잡 한 TBP는 Niar의 첫 번째 x-crystallographic 구조를 함께 보고.

혼 탁 매체에서 인광 수명 이미징: 역 문제와 실험적 이미지 재건

3 차원 광 수명 이미징 생물 조직에 산소 농도의 매핑에 대 한 새로운 방법입니다. 높은 분산 미디어 즉, 전신 방정식 및 두 가지 조정 방법에 따라, 티호노프 필립스 오자 및 최대 엔트로피 방법 인광 개체를 복구 하는 재건 기술을 소개 합니다. 결과 실험적으로 확인 되 고 렌더링 산소 지도 레이어에 인광 개체의 복원된 이미지를 제시 하는 이론.

Murine 종양에서 산소 분포: 산소-종속 인광의 해소를 사용 하 여 특성

현재 작업 종양, 해소, 인광에서에서 hypoxia을 탐지 하기 위한 새로운 방법 평가 조직과 종양 산소 사용 되었다. 이 기술은 광 평생 그 개념에 기반 하 고 강도 조직 샘플에서 산소 농도에 반비례 한다. 우리 사용 세 murine 종양 모델에서 산소 프로필을 평가 하는 형광체 Oxyphor g 2: K1735 악성 흑색 종, RENCA 신장 세포 암 종, 및 루이스 폐 암 종. 산소 측정 모두 가져온 샘플 내에서 산소 분포의 히스토그램 및 샘플링; 조직 내의 평균 산소 압력으로 후자의 허용 실시간 산소 모니터링입니다. 각 검사 종양 유형의 특성 및 일관 된 산소 프로필을 했다. 5.1 Torr; + 37.8의 피크 산소 압력 K1735 종양 산소 모두 잘 했다 RENCA 종양 했다 24.8 ± 17.9 Torr;의 피크 산소 압력으로 중간 산소 압력 그리고 LLC 종양 모두 심각 hypoxic 1.1 Torr ± 1.8의 피크 산소 압력. 이러한 결과 nitroimidazole (EF5) 바인딩에 의해 측정 하는 종양 세포 산소의 측정으로 잘 상관 하 고 종양 혈액 흐름 대조적으로 향상 된 초음파와 종양 조직학의 평가와 일치 했다. 결과 인광 퀜칭은 종양 내 산소 농도의 실시간 결정을 제공할 수 있는 안정적이 고 재현, 비 침 투 적인 방법 보여 줍니다.

Haloacyl 할로겐 방법을 통해 유연한 링커와 Arylamide Dendrimers

[반응: 텍스트 참조] 유연한 linkers, 주변 에스테 르 또는 carboxyl 그룹 (R)와 초점 아미노 또는 할로겐 기능 (F) 수용 성 arylamide dendrons aryl glycineamide (AG) 빌딩 블록에서 합성 했다. AG 블록 피셔의 haloacyl 할로겐 메서드 또한 자체 dendrimer 합성에 확장 될 수 있는 사소한 시작 소재로 높은 수익률에 준비 했다. G 2는 AG dendrons 수성 솔루션에 뛰어난 캡슐화 효율을 보여주는 Pd 포 르 피 린 코어를 결합 했다.

대칭 Tetraaryltetranaphtho [2, 3] Porphyrins의 합성입니다

미시적-tetraaryltetranaphtho [2, 3] porphyrins (Ar4TNP)의 합성 하는 새로운 방법을 개발 했습니다. 주변 장치 기능 그룹 Ar4TNPs meso tetraarylporphyrins는 pyrrole 단위 octahydro-또는 dihydronaphthalene moieties로 융합 된다 산화 aromatization에 의해 얻을 수 있습니다. 이러한 전조 porphyrins 탈 등 1, 4-다 쉽게 사용할 수 있는 시작 소재로 4 ~ 5 단계에서 합성 됩니다. "Dialine" 경로 dihydronaphthalene에서 발생 하는 즉, 통로, 그 대체 "octaline" 경로에 (1) 수 있도록 전반적인 반응 시퀀스의 단축, (2) Ar4TNPs, 주변 대체 측면에서 광범위 한 범위 있으며 (3) 대상 porphyrins의 높은 수익률을 가르치시는 우수한 발견 되었습니다. 합성 된 ar4tnps의 Pd 단지 전시 710-720 nm에서 현저 하 게 강한 흡수 밴드 (엡실론 약 200000 M(-1) cm(-1)) 적당 한 양자 수율을 실 온에서 phosphoresce 하 고 (피 2-3% = lambda(max) = 900-1000 nm). Naphthoporphyrins의 흡수 맥시 마 8 methoxy 그룹으로 대체 (ar4tnp(ome)8)에 대 한 발견은 15 ~ 20 nm 레드 unsubstituted ar4tnps의 해당 맥시 마에 비해 이동. X-선 crystallographic 데이터는 macrocycles의 비평면 왜곡에 차이가 아니라는 치환의 순전히 전자 효과 이러한 스펙트럼 교대 발생는 것이 좋습니다.

수지상 보호 및 2 광자 흡수 안테나 인광 산소 센서

서브 마이크론 공간 해상도와 3d에서 산소 이미징 할 수 있다 가능한 multiphoton 레이저 스캐닝 현미경 검사 법 광 냉각 기술을 결합 하 여. Pt와 Pd 포 르 피 린 기반 인광 염료, 생물학적 산소 측정, 형광체로 서 전통적으로 사용 되는 매우 낮은 2 광자 흡수 (2PA) 횡단면 전시, 우리는 metalloporphyrin의 유도 2PA 광 증폭의 목적으로 산소를 흡수 하는 안테나 2 P intramolecular 에너지 전송 (동부)를 통해 metalloporphyrin 코어를 결합을 위한 nanosensor 설계 되었습니다. 소자의 중심 구성 요소는 포 르 피는 polyfunctionalized Pt 린, 주변 온도에서 누구의 triplet 상태 배출 강한 근처 적외선에서 발생 하 고 o 2에 민감합니다. 2PA chromophores 그들의 흡수는 조직 (예를 들어, 700-900 nm)의 가까운 적외선 (NIR) 창에서 최대한 그들의 형광 효율적인 안테나 코어 공명 외 보장 코어 metalloporphyrin의 흡수 대역으로 겹쳐 방식으로 선택 됩니다. Metalloporphyrin 안테나 구조 생물학 고분자와의 상호 작용에서 코어를 분리, 산소의 확산을 제어 및 전체 센서 수용 성 게를 보호 수지상 자 켓 안에 포함 됩니다. 여러 Pt 포 르 피 린 coumarin 기반 센서 합성 했다 그들의 photophyics 공부 제안 된 디자인을 평가 하 고.

산소 유통 및 인광 수명 이미징 측정 마우스 눈에서 혈관 손상

마우스 눈의 망막에 산소 분포 지도 인광 수명 이미징 하 여 얻은 했다. 혈액에 녹아 있는 형광체 변조 된 빛과 광 현미경 광학을 통해 강화 하 고 CCD 카메라와 함께 몇 군데에 의해 흥분 했다. 이미지의 각 픽셀에 대 한 인광 수명 및 산소 압력 계산 했다. 해상도 감소 산소 압력 개별 망막 모세 혈관에서 발생 하는 비정상 탐지를 허용 하기에 충분 했다. 망막에 산소 분포의 고해상도 지도 산소 및 눈의 질환에서 혈관 기능 역할의 이해를 제공할 수 있습니다.

합성 및 발광 성 Meso Unsubstituted Tetrabenzo 및-tetranaphtho [2, 3] Porphyrins의

[구조: 텍스트 참조]. 용 해 tetrabenzoporphyrins (TBP) 및 활용된 향기로운 반지 하지만 미시적 입장에서 아무 치환 베어링에서 여러 치환 된 tetranaphtho [2, 3] porphyrins (TNP)의 종합 보고 됩니다. 두 가지 유형의 porphyrins 전조 porphyrins, cyclohexene 또는 dihydronaphthalene 파편 풀림의 직접 aromatization에 의해 얻은 했다. TBPs 및 TNPs 근 적외선에 강력한 흡수 밴드를 소유 (람다 610-710 nm = 엡실론 = 100000 300000 M(-1) cm(-1)) 및 강한 발광을 전시. 반면 Pd 및 Pt 단지 주변 온도에서 솔루션 phosphoresce 무료 기지 및 Zn 단지 50%의 수익률을 양자 형광. 현저 하 게, 광 양자 수율 Pd 및 Pt Tbps의 현재까지 알려진 가장 밝은 근 적외선 형광체 사이에서 그들을 배치 하는 20-50% 만큼 높이 도달할.

마우스 눈의 망막에 산소 압력을 이미징

이미징 시스템 이전에 고양이 눈의 망막에 산소 이미지에 사용 되는 인광 수명으로 훨씬 더 작은 마우스 눈에서 인광 수명 이미징 수 있도록 바뀌었습니다. Shonat와 동료의 리드에 따라 주파수 도메인 접근에 여기 광원을 50%에서 변조 된 했다 사용 되었다: 광장에서 50% 강화 하 고 CCD 카메라의 게이트 변조 마찬가지로 이었지만 여기에 대해 지연 동안 파도. 이러한 강도 정현파를 각 픽셀에 피팅 하 여 분석 했다. 여기에 상대적으로 광 위상 결정 했다 하 고 위상 변화 및 주파수에서 인광 수명 계산 했습니다. 선미 Volmer 관계는 다음 이미지 배열의 각 픽셀에 산소 압력을 계산 하는 데 사용 됩니다. 고해상도 광 일생의 지도 마우스 눈의 망막에 산소 압력을 획득 합니다. 광섬유 머리에 배출 하는 망막 혈관 작은 혈관의 네트워크와 낮은 광 배경에 큰, 높은 인광 혈관으로 나타납니다. 망막 혈관에 산소 압력은 일반적으로 20에서 30 mm Hg 배경에 다소 높은 산소 압력. 실험 망막에는 맥락 막에 산소를 해결 하려면 진행 됩니다. 망막 표면에 동맥 관찰할 수 있습니다, 하지만 그들의 작은 직경, 상대적으로 높은 산소 압력 (> 90 mm Hg), 그리고 훨씬 낮은 산소 압력, 주변 조직을 만드는 정확한 결정의 산소 압력을 도전.

수명이 긴 발광 프로브 확산 광학 이미징의 타당성

높은 양자 수율과 수명이 긴 근 적외선 형광체 최근에 제공 이미지 3 차원에서 조직에서 산소 분포를 가능 하 게 되. 수치 시뮬레이션 하 여 시연 상수를 담금질 하는 적절 한 산소와 인광 프로브를 사용 하 여 하나의 미디어 적절 한 공간 해상도와 비 산에 hypoxic 유령 개체 이미지 수는, 간단한 시간 문이 측정을 채용 합니다. 개발 접근의 조직 생활에서에서 인광 수명 및 산소 압력 실험 영상을 안내할 것입니다.

간 질 성 공간과 휴식 골격 근에 있는 혈액 플라스마에 있는 그들의 관계에서 압력의 산소

이 연구에 비해 산소 압력 (Po(2)), 산소-종속 인광, 간 질 성 (pericellular) 공간에서 그 근육에 intravascular (혈장) 공간에서의 담금질에 의해 측정. 우리의 가설은 모 세관 벽 크게 혈액 플라스마에서 pericellular 공간에 산소 보급을 방해 하지 것 이라고 했다. 새로운 근 적외선 산소 민감한 프로브, Oxyphor g 3 간 질 성 공간에서 산소 분포를 얻기 위해 사용 되었다. Oxyphor g 3은 Pd tetrabenzoporphyrin 2 세대 폴 리 arylglycine (AG) dendrimer 안에 캡슐화 합니다. Dendrimer의 주변 oligoethylene 글리콜 잔류물 (평균 분자량 350) 용 해와 생물학적으로 불활성 프로브 물 수 있도록 수정 됩니다. Oxyphor g 3은 30 게이지 바늘을 사용 하 여 허벅지 근육에 주입 했다. 중간 공간에 po(2)의 히스토그램 깨어과 취 동물에 측정 되었고 intravascular (혈장) 공간에 Oxyphor g 2에 대 한 비교. 깨어 있는 쥐에 대 한 (모 세관 침대를 나타내는 것으로) 간 질 성 및 intravascular 공백에 대 한 Po(2) 값의 낮은 10%는 상당히 다른 [23.8 (SD 4.5) 및 25 Torr (SD 4.3) 각각] 쥐 isoflurane 마 취에 작지만 중요 한 반면, (P = 0.01) 차이 [20.4 (SD 6.3)와 27.9 Torr (SD 3.5) 각각]. 깨어 및 isoflurane 마 취 쥐에 있는 간 질 성 공간에 대 한 히스토그램의 피크 값 되었고 40.8 (SD 7.5) 36.9 Torr (SD 8.3) 각각 intravascular 공간에 대 한 되었고 52.2 (SD 4.9) 55.9 Torr (SD 8.4) 각각 isoflurane 마 취 때문에 상당한 차이 보여주는 반면. Intravascular 공간에 대 한 히스토그램 상당히 넓은, Po(2) 값이 높으면 더 많은 공헌을 했다. 다른 마 취 제, 마 취 제 플러스 xylazine intraperitoneally, 주입 시간 코스와 사출 및 마우스 중 변수 후 시간에 따라 감소의 정도 두 공간에서 조직에 표시 된 감소 Po(2) 값을 발생 합니다. 그것은, 따라서 사용 하지 추가.

인광 수명으로 설치류 망막에 산소 압력을 이미징

동시 Fluorometry 및 Phosphorometry의 Langendorff 끼얹는다 쥐 심장: Ex Vivo 동물 연구

조직의 본질적인 fluorophores의 형광 이미징 셀룰러 및 세포내 수준에서 대사 변화를 평가 하기 위해 강력한 방법입니다. 같은 시간에 정확 하 게 측정 intravascular 조직의 산소를 exogenous 인광 프로브를 사용할 수 있습니다. 심장 마비는 미국에서 사망의 주요 원인입니다. 쥐 심장 잠재적으로 오류 또는 다른 이상이 광학 연구를 인간의 마음을 모델링할 수 있습니다. 우리 보고 동시 형광 및 인광 측정 쥐 심장에서 수행 합니다. 우리는 flavoprotein와 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드-미토 콘 드리 아-두 개의 내장 fluorophores와 세포내 intravascular 대사 부하를 각각 추출 intravascular 산소 프로브의 광 신호 형광 신호를 획득 하 두 가지 광학 시스템을 이용 했다.

인광 수명으로 산소의 단층 영상입니다

3 차원에서 조직에 산소의 이미징 퀜칭 방법 확산 광 단층 촬영과 함께에서 광을 사용 하 여 수행할 수 있습니다. 우리가 실험적으로 인광 수명으로 산소의 단층 이미징의 타당성을 보여 줍니다. Hypoxic 유령 개체는 솔루션 air equilibrated 비 산 된 실린더에 몰입 했다. 유령 개체와 실린더 내부의 중간 적외선 근처 인광 probe(s) 포함. 여러 경계 사이트에서 인광 다른 지연 (여기 펄스에 따라 t(d))에서 시간 도메인에서 등록 된. 여기 펄스의 지속 시간 (t(p)) 이미지의 명암을 최적화 하기 위해 규제 했다. 해당 지연 t(d) 하 재건된 정수 강도 이미지 볼륨에서 산소 농도의 3 차원 이미지로 변환 된 인광 수명 이미지 기 하 급수적으로 장착 했다. 시간에 관계 없이 확산 방정식와 유한 요소 방법 빛 전송 매체에서를 사용 되었다. 역 문제는 재귀 최대 엔트로피 방법에 의해 해결 되었다. 우리는 우리가 산소 이미징 수명이 긴 인광 프로브를 사용 하 여 3 차원에서의 첫 번째 예 수 믿고 제공 하 고 확산 광 단층 촬영에 대 한 이러한 프로브 잠재력을 설정.

에너지 및 전자 세 개 코어를 가진 향상 된 2 광자 흡수 시스템에 전송 합니다

세 개 코어를 가진 향상 된 2 광자 흡수 (2PA) 시스템은 현재 photodynamic 치료 (PDT)와 산소의 2 광자 현미경 등 생물 의학 응용 프로그램에 대 한 감시. 그러나 지금까지 개발 된 분자의 성능, 실질적으로 아래 예상. 이 연구에서는 이러한 시스템에서 발생 하는 프로세스에서 상세 보세요 하 고 그들의 성능을 향상 시키는 방법을 제안. 우리는 산소의 2 광자 센서의 최적화를 위한 수단으로 interchromophore 거리 조정 초점. 이러한 구문에서 여러 2PA chromophores에서 에너지 전송 효과적인 2PA 강화는 인광 metalloporphyrins의 횡단면. 이전 연구는 intramolecular 전자 송금 (동부) 전체 센서 효율 감소의 인광, 효과적인 끄는 행위로 수 표명 했다. 우리 2PA, 에너지 전달, 전자 전송 사이의 상호 작용을 공부 하 고 인광 방출 Rhodamine B-Pt tetrabenzoporphyrin (RhB-PtTBP)를 사용 하 여 모델 화합물으로 생성물. 2PA 횡단면 (sigma2) tetrabenzoporphyrins (TBPs)의 GM 단위의 여러 수십의 범위에는 (근처에 800 nm), (sigma2 값을 일반적으로 1-2 GM) 일반 porphyrins에 비해 TBPs 우수한 2PA chromophores 만들기. 크로스 rhodamines (800-850 nm 범위에서 약 200 GM)의 섹션 및 그들의 높은 photostabilities 비교적 큰 2PA 그들 2PA 안테나로 좋은 후보자를 만든다. Rhodamine B의 형광 (lambda(fl) = 590 nm, phi(fl) Etoh에 0.5 =) 인광 Pttbp의 Q-밴드와 겹치는 (lambda(abs) = 615 nm, 엡실론 98 000 = M(-1) cm(-1), phi(p) 약 0.1), 제안 하는 중요 한 형광 공명 에너지 전달 (FRET)을 통해 2PA 유도 광 증폭 발생할 수 있습니다. 그러나, RhB PtTBP 어셈블리의 여기 에너지의 대부분을 여러 intramolecular 동부 표준시 프로세스에서 소모 됩니다. Rhb와 PtTBP 사이 경직 된 물체로 decaproline 스페이서 (Pro10)를 설치 하 여는 chromophores Förster r0 거리 내에서 높은 FRET 효율을 유지 하기 위해 유지 하는 동안 intramolecular ETs 억제 되었다. 결과 어셈블리 2PA 안테나 chromophores 수의 증가 따라 자신의 2PA 유도 광의 선형 증폭을 전시 하 고 높은 산소 감도 보여줍니다. 우리 또한 PtTBPs T1 밴드--> 예기치 않게 강력한 금 단의 S0 소유 발견 (lambda(max) = 762 nm, 엡실론 = 120 M-1 c m-1). 후자 수 있습니다 레이저 스펙트럼 겹칠 하 고 원치 않는 선형 전원 공급으로 이어질.

물 구멍이 수지상 Dipeptides 중재의 선택적 전송

골격 근육 그리고 Vivo에서 종양의 중간 공간에서 압력의 산소

선택적으로 간 질 성 (pericellular) 공간에 산소 압력을 결정 하는 새로운 Oxyphor (Oxyphor g 3은) 사용 되었습니다. Oxyphor g 3는 Pd-tetrabenzoporphyrin, 2 세대 폴 리 arylglycine (AG) dendrimer 안에 캡슐화 이며 따라서은 적외선 산소 센서 근처 true 636nm 및 방출 800nm 근처에서 강한 흡수 밴드를 하는 데. Dendrimer의 주변 oligoethylene 글리콜 잔류물 (유명 MW 350) 용 해와 생물학적으로 불활성 프로브 물 수 있도록 수정 됩니다. Oxyphor g 3는 작은 바늘을 사용 하 여 조직에 "트랙"을 따라 주입 (30gage 이하의) 단일 주사로 몇 시간 동안 산소 측정 허용 pericellular 공간에 남아 있었다. 산소 압력 분포 (히스토그램) intravascular (혈장) 공간에 Oxyphor g 2에 대 한 비교 되었다. 정상적인 근육에서 막대 그래프 (모 세관 침대)의 더 낮은 산소 압력 영역에서 산소 압력 차이 작은. 히스토그램에서 높은 산소 압력 했다 차이 실질적으로 그 주변 간 질 성 공간 위에 산소 압력 높은 흐름 혈관의 존재와 일치 합니다. 종양, 두 공간에서 산소 압력 비슷하지만 종양 사이 큰 차이가 있었다. 쥐, 마 취 케 플러스 xylazine이 현저 하 게 깨어에 비해 간 질 성 intravascular 공백에서 산소 압력 또는 취 isoflurane 쥐를 감소.

공간 광 수명 분포의 재건에 광학 Heterogeneities의 영향

우리는 이전에 (PLI) 이미징 인광 수명 그 편견된 homogeneously 흡수/분산 미디어에서에서 절대적인 산소 레벨 결정에 대 한 허용 증명 하고있다. 우리는 계산 단층 PLI 잘에 동일 하 게 수행할 수 있습니다 보여 이기종 환경에만 의존 표면 광의 측정.

5,15 Diaryltetrabenzoporphyrins의 합성입니다

일반적인 5,15-diaryltetrabenzoporphyrins (Ar 2TBPs)의 합성 방법, 뒤에 산화 aromatization dipyrromethanes의 2 + 2 응축을 기반으로 개발 되었습니다. 아칸소 2TBPs 하 두 경로 조사 했다: tetrahydroisoindole 통로 dihydroisoindole 통로. Tetrahydroisoindole 통로에서 전조 5,15 diaryltetracyclohexenoporphyrins (5,15 아칸소 2TCHPs) meso unsubstituted dipyrromethanes cyclohexeno 융합 및 방향족 알데하이드 또는, 양자 택일로, 고전적인 맥도날드 합성 방법에 의해 조립 했다. 첫 번째 경우에서 관찰 했다 출 격. Aromatization tetracyclone에 의해 DDQ 여 aromatization 보다 더 효과적 이었지만 미시적 aryl 고리에 치환 전자 철수 porphyrins의 경우에는 실패 했습니다. Dihydroisoindole 통로가 많은 것으로 나타났다 tetrahydroisoindole 통로를 슈페리얼 4,7 dihydroisoindole와 meso unsubstituted dipyrromethanes, (2) 5,15-diaryloctahydrotetrabenzoporphyrins (5,15 아칸소 2OHTBPs) 합성 및 DDQ 여 후속 aromatization (3) 그들의로 변환의 합성 (1)으로 구성 된 일반 대리점 방법으로 개발 되었다. 아칸소 2TBP 무료 기지 meso unsubstituted tetrabenzoporphyrins와 비슷한 광 흡수 스펙트럼을 전시 하 고 높은 양자 수율과 형광. Ph 2tbp의 Pd 복잡 한 실 온에서 높은 인광 발견 되었다.

두 광자 흥분 광에 의해 산소 현미경

두 광자 레이저 스캐닝 현미경 검사 법 (2p LSM) 내부적으로 향상 된 2 광자 흡수 (2PA) 횡단면으로 새로 개발된 된 수지상 nanoprobe를 사용 하 여 microheterogeneous 샘플에서 산소 분포의 고해상도 이미지를 얻을 수 있습니다. 이 조사에서 에너지 2PA 안테나 intramolecular 에너지 전송을 통해 인광 metalloporphyrin에 자극을 전달 하는 의해 수확 이다. 2 P LSM 수 근처에 회절 제한 된 해상도와 산소 그라디언트의 단면화 및 수명 기반 수집 로컬 프로브 농도에 대 한 의존도 제거. 기술은 선험적으로 알려진된 산소 분포를 가진 개체의 유효성을 검사 하 고 셀에 Po(2)의 이미지에 적용.

Tetrabenzoporphyrins의 광학 특성에 구조적 변형 효과: Free-bases 및 Pd 단지

최근에 개발 된 pi 확장 porphyrins의 합성 방법 미시적 aryl 치환의 서로 다른 숫자와 함께 tetrabenzoporphyrins (TBP)의 시리즈를 준비 가능 합니다. Photophysical 매개 변수가 free-bases Pd의 단지 meso unsubstituted TBP와 5,15-diaryl-TBP의 (Ar2TBP)의 5,10,15,20-tetraaryl-TBP의 (Ar4TBP)의 측정 했다. 비교를 위해, 마찬가지로 meso arylsubstituted porphyrins 융합 nonaromatic cyclohexeno 링, 즉 아칸소 (n)-tetracyclohexenoporphyrins (아칸소 (n) TCHP, n = 0, 2, 4)을 종합 되 고 공부도 했다. (DFT) 계산 및 x-선 결정학 ab initio 구조 정보에 의해 얻은 했다. 그것을 발견: 1) Free-base ar4tbp는 강력 하 게 왜곡 되어 아웃-의-비행기 (매), 확대, 레드 시프트 스펙트럼을가지고, 짧은 흥분 상태 수명 그리고 낮은 형광 양자 수율 (tau(fl) = 2-3 ns phi(fl) 0.02-0.03 =). 이러한 특징의 특징은 다른 비평면 porphyrins를 포함 한 ar4tchp의 free-base. 2) Ar2TBP free-bases 중요 한 비행기에서 변형 된 있지만 완전히 평면 형상을 있습니다. 이러한 변형 평면 meso unsubstituted TBP에 비해 ar2tbp의 일 중 흥분 상태 속성에 실질적으로 영향을 미치지 않습니다. 두 가지 유형의 porphyrins 유지 강한 형광 (tau(fl) = 10-12 ns phi(fl) 0.3-0.4 =), 및 그들의 복사 속도 상수 (k(r)) 3-4 배 더 높은 평면 h2tchp의 그들 보다는. 3) 비평면 변형 극적으로 정규 Pd porphyrins triplet 상태 nonradiative 부패 향상. 예를 들어, 평면 PdTCHP 높은 양자 수율과 phosphoresces (phi(phos) = 0.45, tau(phos) = 1118 마이크로), saddled Pdph4tchp는 실질적으로 nonemissive. 대조적으로, 둘 다 쓸 고 PdAr (n)에 매 여 TBP의 주변 온도에서 강한 광을 유지 (PdPh2TBP: tau(phos) 496 마이크로 = phi(phos) = 0.15; PdPh4TBP: tau(phos) 258 마이크로 = phi(phos) = 0.08). 그 파이 확장 Pd porphyrins의 비평면 변형 triplet 방사 율에의 한 해로운 효과 counterbalancing의 능력이 나타납니다.

포 르 피 린 Triplet 상태 2 광자 흡수 염료에 의해 동적 담금질: 산소 2 광자 강화 된 Nanosensors을 향해

두 광자 강화 된 수지상 nanoprobes 2 광자 (2p) 레이저 산소 [1]의 현미경 검사에 대 한 개발 되 고 있다. 이러한 분자 구조에서 metalloporphyrins의 광 2 광자 흡수 (2PA) intramolecular Förster 타입 공명 에너지 전달 (FRET)을 통해 전자적으로 별도 안테나 염료의 결합 이다. 원래 개발 된 프로브 안테나와 metalloporphyrins의 수명이 긴 triplet 상태 사이의 경쟁 전자 송금 (동부) 부분적으로 탐사선의 감도 및 동적 범위 감소 인광, 침묵. 이러한 등등의 속도 chromophores의 산화 환 원 전위를 조정 하 여 줄일 수 있습니다. 최적의 metalloporphyrin-2p 안테나 쌍을 확인 하려면 우리는 여러 인광 Pt porphyrins (무서 워 수락자) 및 2 P 염료 (무서 워 기증자) 인광의 동적 해소를 사용 하 여 심사를 수행. Pt porphyrins의 인광 수명 유기 솔루션에 염료 농도의 함수로 측정 되었다. 얻은 선미 Volmer 냉각 상수 운전 세력 (DeltaG(ET)), Rehm 웰 러 방정식을 사용 하 여 계산 해당 ET와 상관 했다 합니다. 무서 워-쌍 최소의 냉각 속도 함께 발견 했다. 개발된 접근 편리한 심사를 triplet 2p 향상 된 나노의 공유 어셈블리에 대 한 후보 화합물의 수 있습니다. 다양 한 주변 기기 대체 및 활용 경로와 Pt porphyrins 시리즈에서 체계적인 전기 화학 측정 되 게 됩니다.

산소의 두 광자 현미경 수지상 Nanoprobes Metalloporphyrin 기반 설계

산소의 두 광자 현미경 검사 법에 대 한 인광 nanoprobes Metalloporphyrin 기반으로 개발 되고있다. 이러한 분자 구조에서 2 광자 여기에 따라 포 르 피 린 triplet 상태 생성은 炭 첨부 2 P 안테나에서 intramolecular Förster 타입 공명 에너지 전달에 따라 유도 된다. 앞서 개발된 된 프로토타입을에서 전자 전송 안테나는 metalloporphyrin 사이 강력 하 게 방해는 인광과 감도 및 동적 범위는 센서의 감소. 안테나와 코어 사이의 거리를 조정 하 고 산화 환 원 잠재력 그들의 조정 하 여 원치 않는 전자 전송을 막을 수 있습니다. 인광 Pt porphyrins (에너지 전송 수락자) 및 2 P 염료 (에너지 전송 기증자)는 인광, 동적 해소를 사용 하 여 상영 하 고 최소한의 외 율 무서 워 쌍 확인 되었다. 구성 된이 쌍 Coumarin-343 Pt meso-tetra-(4-alkoxyphenyl)의 포 르 피 린, 프로브 안테나 조각 Ptp의 코어와 g 3은 poly(arylglycine) (AG) dendrimer 테르미니에 연결 되었다 만드는 데 사용 되었다. 접힌된 dendrimer는 포 르 피 린과 동시에 산소 해소 (선미 Volmer 산소 뿌리고 상수)의 속도 제어 하는 안테나 사이의 단 열 계층을 형성 했다. Oligoethyleneglycol 잔류물과 dendrimer 주변의 수정 프로브의 신호 단백질 다른 고분자 solutes의 존재를 구분 하지 않습니다.

광학 Confocal 현미경 검사 법으로 대뇌 피 질의 Microvessels에서 산소 긴장의 모니터링

대뇌 산소 평가 뇌 기능 이해 및 여러 neuropathologies를 위한 매우 중요입니다. 몇 가지 기술을 vivo에서 대뇌 산소 측정을 위해 존재 하지만 가장 제한 된 공간 해상도 제공 하는 기술을 널리 사용. 우리는 산소 긴장 (공간 및 시간 고해상도 대뇌 microvessels에 Po(2))의 최소 침 습 측정을 위한 공초점 레이저 이미징 시스템 개발. 시스템 exogenous 포 르 피 린 기반 수지상 산소 프로브를 사용 하는 방법 퀜칭 인광에 의존 합니다. 여기 우리 대뇌 피 질의 microvasculature의 고해상도 광 이미지를 제시 하 고 응답을 여러 위치에서 프로필 임시 pO(2) 다양 한 영감 을된 산소 및 기능 활성화의 일부분.

생물 학적 시스템에서 산소 이미징에 대 한 수지상 인광 프로브

산소 수준 생물 학적 시스템에서 프로브를 사용 하 여 제어할 수 있는 냉각 매개 변수 및 정의 된 biodistributions 인광 해소 방법으로 측정할 수 있다. 우리 가락 스펙트럼 특성을 가진 인광 nanosensors, 해소, 그리고 산소에 대 한 높은 선택도의 가변도 건설에 대 한 일반적인 접근을 설명 합니다. 프로브 porphyrins porphyrins 대칭적 pi 확장 (tetrabenzoporphyrins 및 tetranaphthoporphyrins)의 밝은 인광 Pt와 Pd 단지를 기반으로 합니다. pi-확장 코어 macrocycle의 특정 이미징 응용 프로그램 (예: 평면 현미경 이미징 대 산소 단층)의 요구 사항을 충족 하기 위해 프로브 스펙트럼 매개 변수 튜닝 수 있습니다. Metalloporphyrins 메서드의 동적 범위 및 감도 조절 가능 poly(arylglycine) dendrimers 접어 수성 환경에는 산소의 확산 장벽을 만들에 캡슐화 됩니다. Dendrimers의 주변 poly(ethylene glycol) 잔류물 프로브의 용 해도 향상 하 고, 독성, 감소 하 고, 생물 환경과 프로브의 상호 작용을 방지 하는 수정 됩니다. 매개 변수 검사의 생리 적 조건 하에서 측정 되었고 biomacromolecules의 존재에 의해 영향을 받지로 표시. 프로브 성능 쥐 뇌의 혈관 Po(2)의 생체 조건 현미경 검사 법을 포함 한 응용 프로그램에서 시연 했다.

대형 Unilamellar 소포 수지상 막 스며들 지 않는 포 르 피 린 기반 Nanoprobes를 사용 하 여 내부 Ph의 정확한 검출

양성자 농도 기울기의 정확한 실시간 측정은 막 바인딩된 효소에 의해 전 양성자의 기계 론 적인 연구에 중추적인. 여기 우리는 microcompartmentalized 생물 학적 시스템에서 pH 측정에 적합 Glu(3), Ph에 민감한 형광 nanoprobe의 상세한 묘사를 보고 합니다. 프로브는 polyglutamic 포 르 피 린 dendrimer 여러 카복실산 테르미니 보장의 높은 용 해도 인지질 막 걸쳐 그것의 확산을 방지. 탐사선의 pK 생리 적 pH 범위 이며 그 protonation 흡 광도 또는 형광 자외선 표시 스펙트럼 영역에서 다음된 ratiometrically 될 수 있습니다. 탐사선의 유용성은 신속 하 고 정확 하 게 titrations 및 밀리초 시간 해상도 시스템의 전체 스펙트럼 범위 전 하 결합 소자 (CCD) 분석기를 결합 하 여 반자동 적정 시스템을 사용 하 여 향상 되었습니다. 탐사선의 Pk은 대량 솔루션 뿐만 아니라 대형 unilamellar 소포 관련 순수 이온의 존재 안에 측정 했다. Glu(3) 완전히 막, 스며들 지 않는 것으로 나타났다 고 그 고유한 분 광 기능 허용 폐쇄 막 소포, 멤브레인에 걸친 양적 기계 연구 활성화 내부 pH 측정 단백질. Uncoupler gramicidin 존재 하지 않고 큰 소포에 인지질 bilayer 통해 양성자 누출 속도 모니터링 하 여 탐사선의 성능을 시연 했다. 전반적으로, 생물 학적 양성자 전 측정용 프로브 Glu(3) 우수한 상용 pH 지표 수 발견 됐다.

기능 활성화 및 대뇌 피 질의 확산 우울증 중 산소와 피 흐름의 뇌 압의 동시 영상

우리 소설 이미징 인광 수명 이미징 레이저 스펙 클 대비 영상과 결합 하 여 산소와 상대 대뇌 혈 쥐에서의 절대 부분 압력의 2 차원 지도 실시간으로 제공 하는 기술을 개발 했다. 인광 수명에 따라 혈액 산소의 직접 측정 크게 실험 기간 동안 조직의 광학 매개 변수에서 변경 내용이 적용 되지 않습니다. 뇌의 신진 대사를 지원 하기 위해 산소의 동적 배달의 정량 분석을 위한 새로운 도구로 시스템의 잠재력 이미징 대뇌 피 질의 응답 forepaw 자극 하 여 쥐 및 대뇌 피 질의 확산 우울증 파도의 전파에서 시연 했다. 이 새로운 악기 neurovascular 정상과 병에 걸린 뇌에서 커플링의 추가 연구를 수 있게 된다.

호 알파 Defensins 모 세관 상피 방 벽을 방해 하 여 폐 부상을 입을

급성 폐 손상 (알리)의 pathogenesis의 센 티 넬, 잠재적으로 가역 이벤트에서 호 활성화 참여 부분적 으로만 이해할 수 있다. 알파 Defensins 활성화 된 인간 호 중구에서 분 비 하는 가장 풍부한 단백질 하지만 마우스 모델에서 알리에 게 그들의 공헌 murine neutrophils와 다른 수 종에 격리에 그들의 효과 연구 하지 못하는 그들의 부재에 의해 방해.

산소의 두 광자 현미경: Polymersomes 캐리어 차량 프로브로

생물 학적 시스템에서 산소 농도 분포 2 광자 레이저 스캐닝 현미경 검사 법으로 조합에서 인광 해소 방법으로 몇 군데 수 있습니다. 이 논문에서 우리는 여기 정권 식별 2 광자 강화 된 인광 프로브 (Finikova, O. S.; 신호 Lebedev, A. Y.; Aprelev, A.; Troxler, t.; 가 오, F.; Garnacho, C.; 무로 미; Hochstrasser, R. M.; Vinogradov, S. A. ChemPhysChem 2008, 9, 1673-1679) quadratically 여기 파워 (정방형 정권)에 의존 하 고 프로브 photophysical 속성 이미지 해상도 관련 된 시뮬레이션을 수행 합니다. 또한, 우리는 프로브 캡슐화 및 배달 방법으로 polymersomes 특징. Photophysical 및 산소 프로브 속성 감지 프로브 polymersomes에 캡슐화 하는 경우 변경 되지 않은 상태로 발견 됐다. Polymersomes 이전에 고용된 프로브 전달 방법에 비해 산소 검출에 대 한 신호 대 잡음 비율을 개선 하기 위해 봉사 함으로써 높은 프로브 농도 유지 할 수 발견 했다. Polymersomes 프로브와 함께 로드 된 이미지는 새 메서드에 대 한 테스트 베드도 사용 되었다.

Pi 확장 Dipyrrins 금속 이온과 높은 Fluorogenic Complexation 수 있습니다

합성 및 금속 이온과 밝은 형광 복합물 형성 수 있는 pi 확장 dipyrrins의 새로운 가족의 속성 보고 됩니다. 금속 복합물 가락 스펙트럼 대역을 보유 하 고 금속 조정 모드에 따라 다른 방출 속성을 전시.

팔 미트 산 심하게 억제 아 세 틸 콜린-마우스 췌 장 독도에 하지 GLP-1-자극 인슐린 분 비 하지만

지방산, 아 세 틸 콜린, 및 GLP-1 포도 당에 종속적인 방식으로 인슐린 분 비를 향상. 그러나, 포도 당, 지방산 및 인슐린 분 비의 neuroendocrine 레 귤 레이 터 사이의 상호 작용은 잘 이해 되지 않는다. 따라서, 우리는 공부 PA의 급성 효과 (단독으로 또는 함께 포도 당, 아 세 틸 콜린, 또는 GLP-1) 격리 된 교양된 마우스 독도에. 두 개의 서로 다른 실험의 설계 되었습니다. 하나, 고정된 농도 0.15 mM BSA에 바인딩된 PA의 0.5 m m 사용 되었다; 기타, 어 금 니 펜 실바 니 아/BSA 비 생리 적 범위 내에서 변경할 0.15 m M의 고정 된 알 부 민 농도에 0.5 m m 0에서 PA 램프 적용 되었습니다. 0.5 M M의 고정된 농도에서 현저 하 게 저해 하는 펜 실바 니 아 아 세 틸 콜린 자극 인슐린 출시, 세포내 ca(2+)의 상승 및 캠프 생산의 향상 하지만 섬 세포 기능의 이러한 매개 변수에 GLP-1의 효과 영향을 주지 않았다. 2-ADB, IP(3) 수용 체 억제제는 인슐린 분 비에 아 세 틸 콜린의 효과 감소 하 고 아 세 틸 콜린 자극 인슐린 방출에 펜 실바 니 아의 효과 반전. 35-40 분 0.5 m m 펜 실바 니 아와 섬 관류는 크게 ER Ca(2+) thapsigargin 유도 방출에 의해 측정의 칼슘 저장 용량 감소. 아빠 때문에 저렴 하지만 높은 포도 당 산소 소비량이 감소 했다 0.5 M m 0에서 PA 램프 8 mM 포도 당 존재 적용 된 50 Microm로 낮은 농도에서 펜 실바 니 아 포도 당 자극 인슐린 출시를 대폭 증강 하 고 호르몬 분 비에 아 세 틸 콜린의 영향을 현저 하 게 감소. 이러한 매개 변수에 작업 GLP-1의 영향을 받지 않는 또는 potentiated 유지 하는 반면 따라서 PA 심하게 총 산소 소비 응답 포도 당, 인슐린 출시, Ca(2+), 및 캠프 대사, 포도 당 종속 아 세 틸 콜린 자극을 줄여 시연 합니다. 우리는 펜 실바 니 아에 의해 응급실 칼슘의 급성 비우는 감소 포도 당 자극 인슐린 분 비의 호흡과 아 세 틸 콜린 potentiation 귀착되 추측.

두 광자 대뇌 혈관과 조직에 산소의 부분 압력의 고해상도 측정

산소의 부분 압력의 측정 (3 차원에서 높은 시간적 및 공간적 해상도 pO(2)) 산소 공급 및 정상과 병에 걸린 뇌에서 소비를 이해 하는 데 결정적 이다. 기존 pO(2) 측정 방법 중에서 인광 담금질 작업에 대 한 최적으로 적합 하다. 그러나, 몇 광 2 광자 레이저 스캐닝 현미경 검사 법으로 이전 하려고 기존의 인광 프로브 매우 낮은 2 광자 흡수 횡단면 인해 상당한 어려움에 직면 했다. 여기에 우리가 우리의 지식에 작은 설치류 대뇌 피 질의 microvasculature과 2 광자 강화 된 인광 nanoprobe로 최적화 된 이미징 시스템을 결합 하 여 가능 하 게 하는 조직에 첫 번째 실제 생체 조건 2 광자 고해상도 pO(2) 측정 보고서. 메서드 최대 250 microm, 많아도 시간적 해상도의 측정 깊이 기능과 낮은 프로브 농도 요구 한다. 대뇌 피 질의 extravascular (조직) pO(2), 대사 뇌 기능 연구에 대 한 많은 가능성을 열어 직접 고해상도 측정에 대 한 허용 하는 프로브 속성.

산도 감지를 위한 높은 비 평면형 수지상 포 르 피 린: 포 르 피 린 Monocation의 관측

금속 무료 포 르 피 린 dendrimers 한정된 생물 학적 시스템에서 pH 측정용 프로브 막 스며들 지 않는 비율 기준의 건설을 위한 편리한 플랫폼을 제공합니다. 모든 이전에 보고 된 분자에 정전기 안정화 (차폐) 코어 포 르 피 린의 주변 부정적인 청구 (carboxylates)에 의해 생리 적 pH 범위 (pH 6-8)에 본질적으로 낮은 포 르 피 린 protonation Pk가 (a)의 이동 하는 데 필요한 했다. 그러나 (예를 들어, K(+), Na(+), Ca(2+), mg(2+))는 dendrimer의 카복실산 그룹에 의해 수 여 protonation 동작에 영향을 생물 학적 환경에 이러한 프로브 금속 양이온의 바인딩. 여기에 우리가 현재 수지상 pH nanoprobe 기반으로 매우 비 평면형 tetraaryltetracyclohexenoporphyrin (Ar(4)TCHP), 그 본질적인 protonation pK (a)의 일반 tetraarylporphyrins 보다 크게 높다, 정전기 코어 차폐에 대 한 필요성을 제거 함으로써. 포 르 피 린으로 8 개의 Newkome 유형 dendrons 및 생리 적 pH 범위에서 측정에 적합 한 중립 수용 성 조사 (TCHpH), 렌더링, 주변의 PEGylated 바뀌었습니다. TCHpH protonation 흡수 뒤에 수 있습니다 (예를 들어, ε(Soret) (dication) ∼270, 000 M(-1) cm(-1)) 또는 형광. 대부분의 tetraarylporphyrins와는 달리 Tchph는 두 개의 서로 다른 단계에 protonated (pK (a)의 7.8 및 6.0). PK (a)의 사이 영역에서 잘 정의 된 분 서명, 아마도 TCHpH monocation 중간 종 혼합물에서 관찰 될 수 있었다. Tchph의 성능 큰 unilamellar 소포에 그라데이션 측정 산도 의해 평가 되었다. 프로브는 소포 안에 유지는 하 고 통과 또는 소포 세포 막의 인지질 bilayers에 걸쳐 양성자 전송의 정량화 하는 데 유용 증명 상호 작용 하지 않았다. TCHpH protonation 동작 해석의 basicity protonation 시 포 르 피 린 macrocycle에 구조 변경 관련 모델 개발. 모델 밀도 범함수 이론 (DFT) 계산에 포 르 피는 평면 및 평면 비 린, 높은 protonation pK (a)의 비 평면형 porphyrins 그들의 monocations의 쉽게 관찰의 합리화 수 수행 하 여 유효성을 검사 합니다.

산소-종속에서 Vasculogenic Cytokine 치료 결과 향상 된 심근 산소의 특성을 사용 하는 광의 해소

이 연구는 경색 변조 및 급성 심근 구조에 대 한 치료를 평가 하 고 vivo에서 로컬 심근 산소를 측정 하는 소설 기법을 활용 하 여. 내 피 뿌리 골 수 유래 세포 (Epc) 강력한 EPC chemokine stromal 세포 유래 인자 1α의 peri 경색 intramyocardial 주사로 마음을 표적으로 했다 (자위대). 심근 산소 압력은 microvasculature Oxyphor g 3의 인광의 산소 의존 해소에 따라 내 산소 압력을 측정 하기 위한 비 침범 성, 실시간 광학 기술을 사용 하 여 평가 되었다. 남성 Wistar 쥐에 있는 심근 경색 유도 (n = 15) 왼쪽된 앞쪽에 내림차순으로 관상 동맥 결 찰을 통해. 경색 당시 동물의 두 그룹으로 무작위 했다: 염 분 제어 (n = 8)과 자위대와 치료 (n = 7). 48 H 후 동물 반복 thoracotomy 받았다 고 20 μ l Oxyphor G3 형광체의 세 가지 영역 (peri 경색 심근, 심근 흉터 및 원격 왼쪽된 hindlimb 근육)에 주입 했다. 뛰는 심장에 가벼운 가이드 끝을 적용 하 여 조직 내에서 산소 분포의 측정 vivo에서 만들어진 후. 컨트롤에 비해, 자위대 그룹의 동물 전시 hypoxic 크게 감소 비율 (산소 압력 ≤로 정의 15.0 Torr) peri 경색 심근 (21.8 ± 11.9%, P 대 9.7 ± 6.7% = 0.017). 자위대 그룹에서 동물의 peri 경색 영역에서 최대 산소 압력 식 염 수 컨트롤 보다 훨씬 더 높은 했다 (39.5 ± 36.7 9.2 ± 8.6 대 토 루 하루, P = 0.02). Epc 강력한 chemokine 통해 취약 peri 경색 심근에 타겟팅이 전략 자위대 1α 크게 인광 퀜칭에 의해 vivo에서 측정 된 peri 경색 심근의 저 산소 증의 정도 감소 했다. 이 효과 myocyte 죽음, 심근 섬유 증, 진보적인 심 실 팽창 및 급성 심근 경색 후 결국 심장 마비의 악순환을 완화 잠재적으로 수 있습니다.

수지상 포 르 피 린 기반 인광 산소 프로브 Phototoxicity의 평가: 생체 외에서 연구

그들은 산소에 대 한 분자 센서로 제공 되는 관심 (예: 혈액 이나 간 질 성 액체)의 매체에 직접 도입 exogenous 인광 프로브 인광 퀜칭에 의해 측정 하 게 하는 생물학적 산소 사용. 냉각 반응의 부산물 내의 산소는 반응성이 매우 높은 종 손상 생물 학적 조직의 능력 이다. 따라서 잠재적인 프로브 phototoxicity 생물 응용 프로그램에 대 한 우려입니다. 여기에, 우리는 감광 내의 산소 3 누대의 polyethyleneglycol (나무 못)-코팅된 Pd tetrabenzoporphyrin (PdTBP)-기반 수지상 nanoprobes의 능력 비교. 크기는 dendrimer의 실질적으로 해소 dendrimer 세대의 증가와 속도 세 개 강한 감쇄 불구 내의 산소 민감성 효율에 영향을 주지 하는 것이 밝혀졌다. 이 예기치 않은 결과 수지상 생성, 산소의 부재에 PdTBP triplet 상태 수명 증가 따라서 퀜칭의 속도에 수 반하는 감소에 대 한 보상. 그럼에도 불구 하 고, 자신의 능력 내의 산소를 감광을 불구 인광 프로브 비-phototoxic 표준 세포 생존 분석 결과에서 일반적으로 사용 되는 photodynamic 마약 Photofrin와 비교 하면 것을 발견 했다. Phototoxicity의 부족은 아마도 PEGylated 프로브 셀 표면에 연결 및 세포 막 침투의 무 능력. 반면, 기존의 photosensitizers 셀 구성 요소에 바인딩하고 휴대 organelles의 바로 근처 또는 내부 내의 산소를 생성 하 여 행동. 따라서 PEGylated 수지상 프로브 빛 복용량은 photodynamic 치료에 일반적으로 사용 된 것 보다 작거나 조직 산소 측정을 위해 사용 하기 안전 하다.

조직 생활에서에서 산소 측정: Intravascular, 간 질 성, 및 "조직" 산소 측정

인광의 산소 의존 해소는 미세 혈관 및 근육 조직에 휴식의 중간 공백을 두는 혈관에 산소 압력을 측정 하 사용 되었습니다. 산소 민감한 분자 (intravascular 공백) 혈액에 녹아도 했다 또는 마이크로-간 질 성 공간과 배포판에 주입, 히스토그램, 산소 압력의 측정 했다. 말은 산소 압력은 혈액에 산소 하지만 중간 공간에 두 자리의 최저 10%에서 압력 했다 나타내는 최소한의 (< 1 mm Hg) 상당히 다른 보다 높은 모 세관 침대에 있는 두 개의 공백 사이 산소 그라디언트.

깊은 대뇌 혈관에서 산소와 피 흐름의 동시 2 광자 영상

(PO(2))와 혈액 흐름 공간 및 시간 고해상도 산소의 부분 압력의 매핑이 필요한 뇌의 에너지 대사를 조절 하는 원칙을 잠복 근무. 산소 프로브 PtP C343 2 광자 광 수명 현미경 검사 법 (2PLM)에 사용 하 여, 우리는 PO(2) 마이크론 스케일 해상도 300 μ m까지 깊이에서 뇌에 정확 하 게 측정 될 수 있다 보여줍니다. 또한, 2PLM 1 초 미만의 시간 해상도 가진 모세 혈관에 동시 측정 및 PO(2)의 혈액 흐름의 허용. 이 방법을 사용 하 여, 우리 쥐 嗅에 산소에 적혈구 관련 과도 (먹는)를 감지 하 고 보급 기반 arterio 정 맥 션트의 존재를 보여주었다. 감각 자극 기능 충을, 모세 혈관에 PO(2) 증가 하 여 고 '초기 딥' 하 고 반 등으로 구성 된 neuropil에서 나아졌다 PO(2) 반응에 의해 함께 불러 일으켰다. PO(2)의 2PLM 뇌 대사 및 혈액 흐름 규제 연구에 대 한 새로운 경로 열 며.

단일 셀 세포 외 내의 산소의 공간적 제어 Photosensitized 생산에 응답 합니다

Extracellularly 생산된 일 중 산소에 대 한 개별 헬러 세포의 응답 조사 되었다. 내의 산소 생산의 공간 도메인을 막 스며들 지 않는 Pd 포 르 피 린-dendrimer는, photosensitizer와 민감하게 내의 산소 생산을 지역화 하는 봉사 초점된 레이저로 하는 결합 하 여 통제 했다. 셀에 가까운 도메인 내의 산소 생산 회 저 성 세포 죽음와 일반적으로 관련 된 형태학 변화를 보였다. 경과 된 postirradiation "대기 기간" 괴 사 하기 전에 명백한 의존: 세포 막과 반구, 도메인 (2) 사고 레이저 fluence 사이 같은 초기 생산 내의 산소 농도와 (3) 내의 산소의 수명 (1) 거리. 데이터 내의 산소 빛 유도 세포 죽음의이 과정에서 핵심적인 역할을 하고있다 의미. Extracellularly 생성 된 내의 산소를 사용 하 여 세포 죽음을 유도 하는 접근 종종 침 photosensitized 세포 죽음의 기계 론 적인 연구를 제한 하는 문제에 대 한 해결책을 제공할 수 있습니다: 효과적인 빛 복용량을 계량 하는 것은 어려울 수 있습니다 및 따라서 내의 산소 농도, 세포내 photosensitizer 사용 하는 경우.

"오버 슈트" O₂의 위치에서 기준선 조직의 산소를 말 초 혈관을 유지 하는 데 필요한

뇌 조직의 산소의 생체 조건 화상 진 찰은 건강 한 생리학과 병 적인 출발 대뇌 질병와 관련 된 정의에 중요 하다. 감각 자극에 대 한 응답에서 쥐 기본 감각 피 질에서 이미지 조직의 산소를 소설 인광 nanoprobe에 따라 최근에 개발 된 두 광자 현미경 방법을 사용 했습니다. 우리의 측정 조직 Po₂에서 자극을 불러 일으켰다 증가 초기 pO₂ 수준에 의존 했다. 특히, 지속적인된 자극 하는 동안 낮은 초기 위치에서 정상 상태의 Po₂는 대형 pO₂ 증가 다른 곳에 불구 하 고 초기에 남아 있었다. 어디 Po₂는 결코 기준선 아래로 감소, 안정 된 상태는 달리 일시적인 감소 "초기 딥" 및 "poststimulus 언더 슛." 하는 동안 발생 한 이러한 결과 역설으로 인식 되었습니다 hemodynamic 응답 하는 동안 혈액 산소 증가 혈관 먹이 소스 로부터 원격 조직 위치에 지속적인된 산소 방울을 방지 하기 위해 제공할 수 있다 것이 좋습니다.

두 가지 새로운 "보호" 생물 학적 프로브가 위한 Oxyphors: 속성 및 종양 이미징에 응용

우리 보고 합성, 보정, 그리고 두 개의 새로운 인광 프로브, Oxyphor r 4와 Oxyphor G4, 인광 퀜칭에 의해 vivo에서 산소 이미징에 맞게 최적화 된 응용 프로그램의 예. 이 "보호 된" 수지상 프로브 중 알 부 민 부자 (혈장) 또는 알 부 민 무료 작동할 수 normoxic 깊은 hypoxic 조건 하에서 모든 생리 적 산소 농도에서 (간 질 성 공간) 환경. Oxyphors r 4와 g 4 각각 인광 Pd-meso-tetra-(3,5-dicarboxyphenyl)-porphyrin (PdP) 또는 Pd-meso-tetra-(3,5-dicarboxyphenyl)-tetrabenzoporphyrin (PdTBP)에서 파생 되 고 보호 된 수지상 프로브, 인광 metalloporphyrins 및 친수성 PEGylated 주변 즉, 소수 성 수지상 캡슐화에 대 한 일반적인 기능 합니다. 새로운 Oxyphors 수성 환경에 높은 용 해 되며 생물 막에 침투 하지 않습니다. 프로브는 높은 안정성, 재현성의 신호, 그리고 생물 solutes와의 상호 작용의 부족을 보여주는 생리 적 조건 (pH 6.4-7.8) 및 온도 (22-38 ° C)에서 보정 했다. Oxyphor G4 murine 종양 생체 조건에서 intravascular 및 간 질 성 산소를 동적으로 이미지를 사용 했습니다. 측정의 생리 적 관련성 동적으로 마 취 (isofluorane)의 적용 하는 동안 조직의 산소의 변화를 기록 하 여 시연 했다. 이러한 실험의 isofluorane 농도 변화는 조직의 산소를 큰 영향을 밝혔다.

대뇌 혈 류와 대사의 광학 이미징에 국경

대뇌 혈 류 량 (CBF)와 신진 대사 vivo에서 광학 이미징 50 년 전 존재 하지 않았다. 세포 신진 대사와 헤모글로빈 농도의 포인트 광 형광 및 흡수 측정 했다 다음에 의해 도입 이미 동안 포인트 혈액 흐름 측정만 40 년 전 등장. 디지털 카메라의 출현 크게 신경, 대사, 혈관, 및 hemodynamic 신호 2 차원 광 영상 고급. 최근 고급 레이저 소스 다양 한 소설 3 차원 높은 공간 해상도 이미징 접근을 활성화 했습니다. 결합 하 여, 여기에서 설명한 바와 같이, CBF의 로컬 규정과 전례 공간 및 시간 분해능 대사 다각적인 조사를 허용 하는 이러한 메서드는. 인코딩 광 기자 및 액추에이터 단백질의 유전적 방법으로 이러한 광학 기술의 복합 결합을 통해 미래는 밝은 신비 해결을 위한 neurometabolic와 neurovascular 커플링 및 임상 유틸리티에 번역.대뇌 혈액 흐름 & 대사 저널 사전 온라인 간행물, 18 1 월 2012. doi:10.1038/jcbfm.2011.195입니다.

심폐 기능과 충격을 향해 진행 모니터링: 주변 조직에 대 한 산소 마이크로 센서

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