Wirkstoffverabreichung III

Manchmal erfordern unterschiedliche experimentelle Ansätze die Verwendung weniger häufig verwendeter Wege der Verabreichung von Verbindungen bei Nagetieren. Intradermal, intranasal und intrakraniell sind drei solcher alternativen Wege, die die biomedizinischen Forscher heute in Laboren verwenden.

Wie der Name schon sagt, werden bei intradermalen Verbindungen in die äußeren Schichten der Dermis abgegeben. Intranasal wird die Lösung in die Nasenlöcher des Tieres eingebracht. Und intrakraniell wird die Nadel direkt in das Gehirn des Nagetiers eingeführt.

Eine spezielle Schulung ist unerlässlich, um diese Verfahren erfolgreich durchzuführen. Hier veranschaulichen wir zunächst die Überlegungen für jede dieser Methoden und demonstrieren dann die Techniken, die Ihnen helfen, die Verfahren zu erlernen und gleichzeitig die Sicherheit des Tieres und den Erfolg des Experiments zu gewährleisten.

Beginnen wir mit der Diskussion darüber, wann diese Wege normalerweise angewendet werden und was man beachten sollte, bevor man mit der Durchführung dieser spezialisierten Verabreichungstechniken beginnt.

Die intradermalen Injektionen werden verwendet, um einen Gegenstand in den Raum zwischen Epidermis und Dermis zu verabreichen. Dieser Weg ist in der Regel für die Beurteilung von Entzündungen, die Diagnostik des Hautblutflusses oder allergene Reaktionen auf ein Antigen reserviert. Ähnlich wie auf anderen Wegen sollte auch die intradermale Lösung mit der sterilen Technik hergestellt werden. Und es muss physiologisch gepuffert werden, um einen neutralen pH-Wert zu haben, um Gewebenekrosen an der Injektionsstelle zu vermeiden. Für diese Injektion wird häufig ein nabenloses System mit einer 25-30-Gauge-Nadel verwendet. Dieses System trägt dazu bei, das Verabreichungsvolumen zu erhalten, das im Bereich von 50-100 Mikrolitern pro Injektionsstelle liegt. Die Injektion von Überschuss kann zu Nekrose oder unerwünschtem Austreten der Verbindung aufgrund des Drucks führen.

Der intranasale Weg wird häufig für die lokale Verabreichung von Impfungen oder abschwellendem Spray sowie für die systemische und ZNS-Verabreichung gewählt. Die Schleimhaut, die die Nasenhöhle auskleidet, verfügt über ein reichhaltiges Angebot an Blutgefäßen und Nerven, die eine schnelle systemische Resorption und eine direkte Ausrichtung auf das ZNS ermöglichen. Dies ist eine nicht-invasive Methode, die nur minimale Ausbildung und Geschicklichkeit sowie eine einfache Ausrüstung erfordert - eine kalibrierte Mikropipette und einige Einwegspitzen. Die Verabreichungsvolumina für Ratten sollten 40-100 Mikroliter in 6-10 Mikroliter-Tropfen nicht überschreiten. Und für Mäuse beträgt das maximale Gesamtvolumen 24 Mikroliter, die in 3-4 Mikroliter-Tropfen verabreicht werden.

Obwohl für dieses Verfahren keine Anästhesie erforderlich ist, hat es einige Vorteile gegenüber der intranasalen Verabreichung bei bewussten Tieren 1) es erleichtert die richtige Platzierung der Verbindung an den Nasenlöchern und gewährleistet eine genaue Dosierung 2) eliminiert die Möglichkeit, dass das Tier in das Dosiergerät beißt 3) stellt sicher, dass das Nasengewebe, die Augen des Tieres nicht verletzt werden, oder Gesichtshaut aufgrund von Zuckungen des Kopfes, und 4) es ist weniger wahrscheinlich, dass das Tier bei der Verabreichung schnupft und die Verbindung aus den Nasenlöchern sprüht.

Bei intrakraniellen Injektionen bei adulten Mäusen und Ratten werden stereotaktische Geräte verwendet, die in einem Video in der Sammlung "Essentials of Neuroscience" beschrieben werden. Das Gerät gewährleistet die richtige Positionierung und die richtige Einspritztiefe. Hier konzentrieren wir uns auf die intrakranielle Verabreichung bei neugeborenen Mäusen und Ratten, bei denen der Schädel dünn genug ist, um direkt durch ihn zu injizieren, und möglicherweise zu zerbrechlich ist, um das stereotaktische Gerät zu tragen. Der Hauptzweck dieser Technik besteht darin, pharmakologische Wirkstoffe des ZNS direkt in das ZNS zu verabreichen und die Auswirkungen zu vermeiden, die auf einem systemischen Weg auftreten. Die Nadelstärke, die Länge und das Volumen der Verabreichung werden anhand der Art und des Alters der Welpen bestimmt. Beachten Sie, dass mit zunehmendem Alter des Tieres die Messzahl abnimmt, die erforderliche Nadellänge zunimmt und das maximal empfohlene Verabreichungsvolumen ebenfalls zunimmt.

Lassen Sie uns mit diesen Hintergrundinformationen im Hinterkopf in die Verfahren dieser Injektionsmethoden eintauchen. An erster Stelle steht die Technik der intradermalen Verabreichung. Dieses Verfahren muss bei anästhesierten Tieren durchgeführt werden. Sehen Sie sich ein anderes Video in dieser Sammlung an, um die Verfahren zur Einleitung und Aufrechterhaltung der Anästhesie zu verstehen.

Sobald das Tier betäubt ist, rasieren Sie die Injektionsstelle mit einem Elektrorasierer oder einer Enthaarungscreme. Entfernen Sie mit einer wasserfeuchten Gaze gründlich die verbleibenden Haare von der Stelle. Tragen Sie dann mit einem weiteren Mullkissen eine topische antiseptische Lösung auf die rasierte Stelle auf. Für die Verabreichung stabilisieren Sie zunächst die Haut an der Injektionsstelle, indem Sie sie zwischen Daumen und Zeigefinger dehnen.

Platzieren Sie nun die Nadelabschrägung nach oben auf der Haut und führen Sie sie vorsichtig knapp hinter der Fase ein, so dass sich die Öffnung zwischen der Epidermis und den Hautschichten befindet. Injizieren Sie dann langsam und beachten Sie, dass es zu einer Bläse in der Haut kommt. Wenn die Nadel zu tief eingeführt wird, bildet sich keine Blase. Machen Sie nach der Injektion eine Pause, damit sich die Haut dehnen und anpassen kann, und ziehen Sie die Nadel dann langsam zurück. Ziehen Sie den Kolben zu keinem Zeitpunkt zurück, da Sie sonst das Gewebe aufziehen und ein Trauma an der Injektionsstelle verursachen würden. Wischen oder tupfen Sie die Injektionsstelle auch nicht ab, da dies dazu führen kann, dass die injizierte Substanz ausläuft. Wenn Sie mehrere Injektionen durchführen, achten Sie darauf, dass sie weit genug voneinander entfernt sind, damit sich die Bläschen nicht überlappen.

Als nächstes lernen wir das intranasale Verabreichungsverfahren bei bewussten und anästhesierten Tieren kennen.

Bei wachen Tieren halten Sie sie fest, indem Sie die Haut im Nacken schrubben und dann das Tier mit ruhigem Kopf in einer vertikalen Position halten. Achten Sie darauf, die Brust nicht zu verengen, da dies die Fähigkeit des Tieres beeinträchtigen könnte, ausreichend tief zu atmen, um die Flüssigkeit in die Lunge zu ziehen. Verabreichen Sie mit einer Mikropipette einen Teil der Lösung, indem Sie einen kleinen Tropfen Flüssigkeit auf die Nasenöffnung geben. Das Tier atmet das Tröpfchen ein. Wiederholen Sie diesen Vorgang abwechselnd zwischen den beiden Nasenöffnungen, bis das gesamte zu verabreichende Volumen verabreicht wurde. Zur Erinnerung: Das Gesamtvolumen der Verabreichung sollte bei Mäusen und Ratten 24 μl bzw. 100 μl nicht überschreiten.

Bei anästhesierten Mäusen und Ratten bringen Sie das Tier in eine dorsale Liegeposition. Diese Position ist ideal für die ZNS-Verabreichung, da sie eine bessere Absorption der Verbindung ermöglicht. Drehen Sie den Kopf des Tieres und verabreichen Sie die Hälfte der Verbindung direkt in eine Seite der Nasenöffnung, wobei Sie sie einatmen. Drehen Sie dann den Kopf des Tieres für die nächste Verabreichung in Position. Verabreichen Sie nach etwa 2 Atemzügen das restliche Volumen in die zweite Nasenöffnung. Bringen Sie das Tier nach vollständiger Verabreichung wieder in seinen Käfig zurück.

Als nächstes sehen wir uns das intrakranielle Verabreichungsverfahren für neugeborene Mäuse und Ratten an. Bevor Sie mit dem Eingriff beginnen, stellen Sie den Käfig mit den Jungtieren und dem Muttertier auf ein elektrisches Heizkissen, das auf niedrig eingestellt ist. Stellen Sie sicher, dass ein Teil des Käfigs vom Heizkissen abgezogen ist. Dies dient dazu, eine Unterkühlung zu verhindern und gleichzeitig dem Muttertier zu ermöglichen, sich von der Hitze zu entfernen, wenn es dies wünscht. Wählen Sie als Nächstes eine Nadelstärke, die dem Alter des Tieres entspricht. Erinnern Sie sich, das Nadelmaß; Nadellänge, die verwendet wird, um die Tiefe der Nadel während der intrakraniellen Injektion zu kontrollieren; und das Volumen der Verwaltung... Alle variieren je nach Alter und Art des Tieres.

Die Länge wird über einen Schutz eingestellt. Um diesen Schutz vorzubereiten, messen Sie die richtige Nadel gegen die Kappe und markieren Sie sie. Platzieren Sie als Nächstes eine zweite Markierung auf der Kappe, um anzuzeigen, wo sie geschnitten wird. Der Abstand zwischen den beiden Markierungen entspricht der gewünschten Nadellänge. Schneide dann die Kappe mit einer Rasierklinge ab. Verwenden Sie keine Schere, da diese die Kappe zerquetscht und keinen sauberen, ebenen Schnitt erzeugt. Dies ist der "Nadelschutz". Entsorgen Sie die Nadel, die zur Herstellung des Schutzes verwendet wurde, da sie nicht mehr steril ist, und führen Sie stattdessen eine neue Nadel in den Schutz ein und stellen Sie sicher, dass die richtige Länge freiliegt. Ziehen Sie anschließend mit einer anderen Nadel, die an der geeigneten Spritze befestigt ist, die Injektionssubstanz. Dazu wird eine andere Nadel verwendet, da das Einsetzen in den Stopper diese feinen Nadeln erheblich stumpf macht, was für die intrakranielle Verabreichung nicht ideal ist. Legen Sie dann die gefüllte Spritze auf die Nadel mit dem Schutz. Nun ist das System bereit für eine Injektion.

Bei Welpen über 10 Tagen ist eine Inhalationsanästhesie zu verabreichen. Welpen, die jünger als 10 Tage sind, müssen nicht betäubt werden. Um die Injektion durchzuführen, lokalisieren Sie zunächst die Stelle, die sich 5 mm hinter dem Auge und etwa 3 mm von der Mittellinie des Schädels entfernt befindet. Führen Sie anschließend die Nadel bis zu der Tiefe ein, die der Nadelschutz zulässt. Injizieren Sie dann langsam, gleichmäßig, um ein Trauma des Gehirns zu vermeiden. Entfernen Sie die Nadel sofort und mit großer Sorgfalt, um Verletzungen des Hirngewebes zu vermeiden. Setzen Sie das Tier schließlich wieder in das Muttertier, um eine ordnungsgemäße Genesung zu ermöglichen.

Schauen wir uns nun einige Experimente an, die heute in Labors durchgeführt werden und diese ungewöhnlichen Verabreichungswege nutzen.

Eine intradermale Injektion wird häufig verwendet, um die Entzündungsreaktion der Haut zu untersuchen. In diesem Experiment nutzten die Forscher diese Methode, um einer vorsensibilisierten Maus ein Allergen in ein Ohr und eine neutrale Substanz in das gegenüberliegende Ohr zu injizieren. Als nächstes gaben sie einen blauen Farbstoff in das Kreislaufsystem des Tieres ab, um die Veränderungen der Gefäßpermeabilität durch die Allergeninjektion zu untersuchen.

Wie bereits erwähnt, ist eine der Anwendungen der intranasalen Verabreichung die Verabreichung von Impfstoffen. Hier nutzten die Wissenschaftler diesen Weg, um einen genetisch veränderten, abgeschwächten Lebend-Influenza-Impfstoff in die Wildtyp- und transgenen Mäuse zu verabreichen und untersuchten die Immunität der Schleimhäute durch die Produktion eines bestimmten Typs von T-Zellen.

Schließlich nutzten diese biomedizinischen Forschungen die intrakranielle Verabreichung, um Krebszellen in immungeschwächte Mäuse zu implantieren, um ein menschliches Hirntumormodell zu erstellen. Die Wirksamkeit der Injektion wurde dann mit Hilfe eines in vivo Bildgebungssystems analysiert.

Sie haben sich auch das Video von JoVE über einige der speziellen Methoden der Verabreichung von Verbindungen bei Labormäusen und Ratten angesehen. Sie sollten nun verstehen, wann diese Verfahren hilfreich sind, welche Überlegungen Sie vor und während der Durchführung dieser Techniken beachten sollten und welche wesentlichen Verfahrensschritte erforderlich sind, um sicherzustellen, dass die Verabreichung nur minimale Auswirkungen auf die Gesundheit des Tieres und die zu sammelnden Versuchsdaten hat. Wie immer vielen Dank fürs Zuschauen!