Name: Coherent Anti-Stokes-Raman-Streuung (CARS) Mikroskopie visualisiert Pharmazeutische Tabletten während der Auflösung (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-07-04T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 59 s
Description: Erfahren Sie, wie CARS-Mikroskopie mit UV-Absorptionsspektroskopie kombiniert wird, um pharmazeutische Tabletten während der Auflösung in Echtzeit zu visualisieren. Diese Methode ermöglicht die Korrelation von Oberflächenveränderungen mit Auflösungsraten.

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<img alt="Figur 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51847/51847fig1highres.jpg" width="500"> Abbildung 1. Schematische Darstellung der CARS-Mikroskop-Setup mit dem Eigenstrom durch Auflösung Setup. Diese Zahl hat sich von Fussell et al 13 geändert. 1. Systemstart <ol><li> Schalten Sie die 20 ps gepulst 1064 nm Laser CARS und damit der Laser warm-up (ca. 1,5 h). </li><li> Schalten Sie die Deuteriumlampe UV-Lichtquelle und lassen es warm-up (ca. 10 min). </li><li> Öffnen Sie den Verschluss auf der Deuterium-Lampe UV-Lichtquelle, indem Sie die Verschlussschalter zu "öffnen". </li><li> Schalten Sie den PC Mikroskopsteuerung und öffnen Sie die Mikroskop-Software. </li><li> Schalten Sie die UV-Spektrometer PC und öffnen Sie die Spektrometer-Software. </li></ol> 2. Mimikroskop-Setup <ol><li> Wählen Sie die gewünschte Mikroskopobjektiv. Verwenden Sie einen 20X/0.5 NA Ziel, die Ergebnisse in dieser Arbeit vorge zu erreichen. </li><li> Stellen Sie die Filter in der Filtersatz Revolver Anregung Laser übertragen und spiegeln die CARS-Signal. Wähle einen 775 nm-Langpass dichroitischen Spiegel und ein 650 nm-Bandpassfilter 40 nm, die in dieser Arbeit gezeigten Ergebnisse zu replizieren. </li><li> Legen Sie geeignete Filter vor dem Photomultiplier (PMT)-Detektor, der CARS-Signal und filtern unerwünschte Licht zu übertragen. Filtern das Licht mit 750 nm Kurzpassfilter und einem 650 nm Bandpassfilter 40 nm, die Versuche in dieser Arbeit durchgeführt reproduzieren. </li></ol> 3. System Testing <ol><li> Schalten Sie die peristaltische Pumpe und Pumpenauflösungsmedium für ein paar Minuten durch den Z-förmigen UV-Durchflusszelle, um vorherige Flüssigkeit aus der Rohrleitung zu löschen. </li><li> Die Fließgeschwindigkeit der Pumpe durch Wiegen der Menge des Lösungsmediums in 2 min gepumpt. Stellen Pumpendrehzahl until gewünschte Durchflussmenge erreicht ist. Pumpe das Auflösungsmedium bei einer Flussrate von 5 ml / min, um die Ergebnisse in dieser Arbeit berichtet erzielen. </li></ol> 4. UV Auflösung Mess <ol><li> In der UV-Spektrometer-Steuersoftware, klicken Sie auf das Menü "Datei" und dann auf "Neu Absorptionsmessung", um ein Fenster, das alle verfügbaren Spektrometer listet öffnen. </li><li> Klicken Sie auf den richtigen UV-Spektrometer, und klicken Sie dann auf "Weiter", um ein Fenster, das die Daten der Erfassungsparameter zeigt öffnen. </li><li> Definieren Sie sowohl die Integrationszeit und die spektrale Mittelung. Wählen einer Integrationszeit von 150 ms mit 200 Durchschnittswerte, die in dieser Arbeit gezeigten Ergebnisse zu replizieren. </li><li> Klicken Sie auf die Schaltfläche "Weiter" die verwendet werden, um die Referenzspektrum aufnehmen Bildschirm zu bringen. </li><li> Klicken Sie auf die Schaltfläche, die als gelbe Glühbirne, ein Referenzspektrum aufzunehmen erscheint. Pumpe Auflösungsmediums kontinuierlich während dieser Messung. </li><li> Schließen Sie den Auslöser auf der Deuterium-Lampe UV-Lichtquelle, indem Sie den Schalter auf "geschlossen". </li><li> Klicken Sie auf die Schaltfläche "Weiter" die verwendet werden, um die Dunkelspektrum aufnehmen Bildschirm zu bringen. </li><li> Klicken Sie auf die Schaltfläche, die als graue Glühbirne, ein Dunkelspektrum aufzeichnen erscheint. Pumpe Auflösungsmediums kontinuierlich während dieser Messung. </li><li> Klicken Sie auf den Button mit der Aufschrift "Finish", um die UV-Absorptionsmessungen beginnen. </li></ol> 5. CARS Auflösung Video <ol><li> In der CARS-Mikroskop-Steuersoftware, klicken Sie auf die Schaltfläche, die ein "XYT" Messung auswählt. </li><li> Klicken Sie auf das Dropdown-Feld und wählen Sie die Bildgröße in Pixeln. Wählen Sie eine Bildgröße von 512 x 512 Pixeln, um die Bilder in dieser Arbeit berichtet reproduzieren. </li><li> Ziehen Sie den Schieberegler, um Abbildungsgeschwindigkeit entweder dem "schnell", "mittel" oder "langsam"-Position. Verwenden Sie die schnelle Scangeschwindigkeit (1,12 sec pro Bild) zu erreichenDie Ergebnisse in dieser Arbeit gezeigt. </li><li> Klicken Sie auf die Pfeile "Zoom" bezeichnet, um den Zoom einzustellen. Wählen Sie "2x" zoom, das Niveau der Zoom-und Sichtfeld (350 x 350 um) verwendet für diese Ergebnisse zu replizieren. </li><li> Klicken Sie auf das Dropdown-Feld und wählen Sie das Ziel verwendet. </li><li> Klicken Sie auf das Eingabefeld und geben Sie die Anzahl von Frames für die CARS Auflösung Video (je nach Länge des Experiments) erforderlich. Führen Sie die Auflösung für ca. 15 min durch die Aufnahme 900 Bilder, die in dieser Arbeit gezeigten Ergebnisse zu reproduzieren. </li></ol> 6. CARS Wellenlänge Tuning <ol><li> Verwendung des optisch parametrischen Oszillators (OPO) Steuerung die Einstellungen des OPO wie Temperatur, piezo Position und Lyot-Filterposition bis maximale Laserleistung bei der gewünschten Raman-Frequenz erreicht ist. Tune die OPO zu 2960 cm -1, die gleichen Ergebnisse wie die in diesem Artikel vorgestellten aufzeichnen. </li></ol> 7. Die Auflösung Experiment<ol><li> Legen Sie eine Tablette in die Probenhalter der fertigten CARS Durchflusszelle, Schraube der Probenhalter fest verschlossen, um ein Auslaufen zu verhindern. </li><li> Befestigen Sie die Rohrleitungen zu den Autos fließen Zellenverbindungs ​​CARS Flusszelle auf den Becher mit dem Lösungsmedium und die peristaltische Pumpe. </li><li> Stellen Sie die Fahrzeuge Flusszelle, die eine Tablette auf dem Mikroskoptisch. </li><li> Überprüfen Sie, dass die Autos die Durchflusszelle ist mit dem Lösungsmedium Becher, der Schlauchpumpe, Z-förmigen UV-Durchflusszelle und der Abfallsammelbecher verbunden. </li><li> Klicken Sie auf die Schaltfläche "XY wiederholen", um die Scan-Mikroskop-System in einem kontinuierlichen Scan-Modus zu starten. </li><li> Einstellen des Fokus des Mikroskops durch Bewegen der Objektiv, bis die Oberfläche der Tablette in dem Sichtfeld auf dem Bildschirm Mikroskopsteuerung. </li><li> Klicken Sie auf den Schieberegler in der Mikroskopsteuerung-Software mit der Bezeichnung "PMT". Stellen Sie die Empfindlichkeit des Detektors durch Erhöhung / Verringerung PMT-Spannung bisein zufriedenstellendes Bild (weder zu dunkel noch gesättigt) ist auf dem Bildschirm sichtbar. HINWEIS: Achten Sie darauf, nicht die PMT durch Verwendung von Hochspannung zu überlasten. Für diese Arbeit verwendeten wir ein PMT-Spannung etwa 600 V, aber dies kann in Abhängigkeit von der PMT verwendet werden, variieren. </li><li> Klicken Sie auf "Stop" in der Mikroskopsteuerung Software, um die kontinuierlichen Scan stoppen. </li><li> Gleichzeitig (oder so nah wie möglich) pumpen Lösungsmedium, starten Sie die Aufnahme eines einzigen XYT-Scan, und sammeln UV-Absorptionsspektren. </li><li> Während der Auflösung Experiment überwachen die Video-Aufzeichnung und das Mikroskop manuell einstellen Fokus, um sicherzustellen, die Tablette ist ständig im Fokus. </li></ol> 8. Beitrag Auflösung <ol><li> Stoppen Sie die peristaltische Pumpe, indem Sie es aus. </li><li> Klicken Sie im Menü "Datei" und klicken Sie dann auf "Speichern als Video" auf der Mikroskopsteuerung Software, um die XYT Scan als Video zu speichern. </li><li> Klicken Sie auf das Menü "Datei", dann auf "Speichern "und dann auf" Stop Export "auf der Spektrometer-Steuersoftware, die Sammlung von UV-Absorptionsspektren zu stoppen. </li><li> Entfernen Sie die Durchflusszelle CARS von der Mikroskoptisch und nehmen Sie die Tablette aus der CARS-Durchflusszelle. </li><li> Waschen Sie die CARS-Durchflusszelle mit Wasser und Ethanol, und trocknen mit Seidenpapier. </li></ol>

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</ol>

Die Autoren erklären, dass sie keine finanziellen Interessen konkurrieren.

Bei der Durchführung von mikroskopischen CARS-Auflösungsexperimenten gibt es einige kritische Aspekte, die während des Experiments überwacht werden müssen. Erstens bewirkt das Einbringen des Auflösungsmediums in die CARS-Durchflusszelle eine Verschiebung des Fokus. Das bedeutet, dass das Bild sofort verloren geht und es einige Mikrometer Objektivjustierung braucht, um die Oberfläche wieder zu finden. Zweitens besteht die Gefahr, dass Flüssigkeit aus der CARS-Durchflusszelle austritt, wenn die Glasabdeckung während des Experiments bricht. Dies kann möglicherweise zu Flüssigkeitsschäden an der Optik führen, daher ist es wichtig, auf Knackgeräusche zu achten, die bedeuten könnten, dass das Glas zerbrochen ist. Schließlich besteht auch eine geringe Chance, dass die Rohrleitungen aufgrund von Feinstaub im System während des Experiments verstopft werden können, was als plötzliche ungewöhnliche Änderung der UV-Spektren und auch durch periodische Überprüfung der Strömung während des Experiments angesehen werden kann.
Die Verstopfung der Rohrleitungen durch Partikel ist vor allem ein Problem bei Tabletten, die so konzipiert sind, dass sie sich während der Auflösung auflösen. Dies ist eine der Einschränkungen für diese Technik, da dieses System erfordert, dass die Oberfläche der Tablette während der gesamten Auflösung intakt bleibt, um eine Bildgebung zu ermöglichen. Neben dem Zerfall von Tabletten ist es derzeit nicht möglich, Tabletten, die so konzipiert sind, dass sie während der Auflösung aufquellen, abzubilden, da dies zum Bruch der CARS-Durchflusszelle führen kann.
Die Bildgebung von Tabletten während der Auflösung ermöglicht ein besseres Verständnis dessen, was auf der Oberfläche einer sich auflösenden Tablette passiert. Herkömmliche pharmazeutische Auflösungsmethoden konzentrieren sich nur auf den im Auflösungsmedium gelösten Wirkstoffgehalt, der erkennen lässt, ob die Tablette den erforderlichen Standard erfüllt oder nicht. Im Falle eines fehlgeschlagenen Tests ist es jedoch schwierig festzustellen, was den Fehler verursacht hat. Im Falle eines fehlgeschlagenen Auflösungstests kann die In-situ-Auflösungsanalyse mit Hilfe der CARS-Mikroskopie Antworten liefern.
Zukünftige Anwendungen für die In-situ-Auflösungsanalyse mittels CARS-Mikroskopie könnten Untersuchungen mit komplizierteren Tabletten umfassen, die mehr als ein Arzneimittel oder Hilfsstoff enthalten, insbesondere nicht quellende Darreichungsformen mit anhaltender oder kontrollierter Freisetzung während der Formulierungsentwicklung. Darüber hinaus könnte es möglich sein, Proben mit biorelevanten Auflösungsmedien zu untersuchen, die Bedingungen schaffen, die denen in vivo näher kommen. 
Zusammenfassend zeigt diese Arbeit, dass die CARS-Mikroskopie in der Lage ist, eine schnelle chemisch spezifische Bildgebung auf der Grundlage von Raman-Schwingungsfrequenzen durchzuführen, die eine selektive Abbildung des Wirkstoffs in einer Tablette ermöglicht, die sowohl den Wirkstoff als auch den Hilfsstoff enthält. Darüber hinaus ist die CARS-Mikroskopie in Kombination mit der Inline-UV-Absorptionsspektroskopie ein leistungsstarkes Werkzeug, das in der Lage ist, die Oberfläche von Tabletten zu überwachen, die sich im Auflösungsprozess befinden, und Oberflächenveränderungen, die mit CARS beobachtet werden, mit Änderungen der Auflösungsrate zu korrelieren.

Während der Entwicklung von oralen pharmazeutischen Dosierungsformen, wie Tabletten und Kapseln gibt es eine starke Betonung auf Auflösungsprüfung. Orale Dosierungsformen erforderlich, sich aufzulösen, bevor sie für die therapeutische Wirksamkeit absorbiert werden. Schwerlösliche Medikamente haben in der Regel Probleme erreichen eine ausreichende Konzentration, die Auflösungstests besonders wichtig 1 macht. Arznei Auflösung Methoden werden am häufigsten für die Auflösung Analyse verwendet. In den meisten Fällen erfordert dies die Vorbereitung das Medikament als eine Tablette oder Kapsel, die dann in ein Becherglas von fließenden Lösungsmedium platziert wird. Das gelöste Wirkstoffkonzentration wird dann durch Analyse von Proben des Auflösungsmediums unter Verwendung eines Standard-Spektroskopieverfahren, wie UV-Absorptionsspektroskopie 2 bestimmt. Diese traditionellen pharmazeutischen Auflösungsverfahren bieten keine direkte Analyse der Probe oder alle Änderungen, die an der Lösefläche der Dosierungsform auftritt könnte.Direkte Analyse der Probe während der Auflösung können mehr Informationen über das Auflösen Dosierungsform und potentiell Probleme zu identifizieren, was zur Auflösung Testfehler. Direkte Analyse Auflösen Darreichungsformen erfordert die Verwendung von in situ-Analysetechniken, die zur Überwachung des Auflösungsprozesses sind. In situ während der Auflösung der Aufzeichnung analytische Technik nicht durch die Anwesenheit des Lösungsmediums beeinflusst werden und das Verfahren benötigt eine hohe zeitliche Auflösung, um Änderungen in der Lösungsdosierungsform in der Größenordnung von Sekunden zuverlässig zu messen. Abgeschwächte Totalreflexion der UV-Spektroskopie wurde gezeigt, geeignet für die Messung von Veränderungen während der Auflösung sein, aber fehlt räumliche Auflösung von Abbildungstechniken 3 vorgesehen. Traditionelle Pharmabildgebende Verfahren wie Rasterelektronenmikroskopie (SEM), und spontane Raman-Mapping beide begrenzenden Faktoren Verhinderung ihrer Verwendung insitu für die Auflösung. SEM-Bildgebung ist ein hochauflösender schnelle Bildgebungsverfahren in der Lage ist die Abbildung der Oberfläche des pharmazeutischen Darreichungsformen. Allerdings ist REM-Aufnahmen in der Regel unter Vakuumbedingungen durchgeführt und erfordert eine Probebeschichtung so dass es für die in situ-Bildgebung Auflösung ungeeignet. Fasergekoppelte spontane Raman-Spektroskopie in Kombination mit einer Durchflusszelle und UV-Durchfluß-Absorptionsspektroskopie durchgeführt worden, um verschiedene Arzneimittel Systeme in situ während der Auflösung zu überwachen, einschließlich Theophyllin 4, Carbamazepin, Indomethacin und 5. Raman-Spektroskopie der Lage war, die Identifizierung Oberflächenveränderungen während der Auflösung auftreten, aber es gab keine räumlichen Informationen darüber, wo die Oberflächenveränderungen auftraten. Spontane Raman-Mapping verwendet Raman-Spektren und stellt räumliche Informationen über die Oberfläche der Probe, sondern Abbildung erfolgt in der Grßenordnung von Minuten bis Stunden, abhängig von der Bildfläche, so dasses für die in situ-Bildgebung Auflösung ungeeignet. Coherent Anti-Stokes-Raman-Streuung (CARS) Mikroskopie ist eine schnelle Bildgebungstechnik und mit Inline-UV-Absorptionsspektroskopie hat es uns erlaubt, eine Technik, mit der In-situ-Analyse Auflösung zu entwickeln. CARS-Mikroskopie ermöglicht eine schnelle chemisch selektive Bildgebung, die nicht durch die Anwesenheit von Lösungsmedium beeinflusst wird dass es ein geeignetes Verfahren zur In-situ-Analyse der Auflösung. CARS Techniken lassen sich grob in zwei Gruppen, basierend auf der Pulsdauer des Lasers aufgeteilt ist; wobei ein Schmalband-CARS (Pikosekunden-Pulslasern), und die andere ist Breitband-CARS (Femtosekundenlaser). Eine typische CARS-Mikroskop-System besteht aus zwei gepulste Laserquellen und einem inversen Mikroskop. Um ein CARS-Signal zu erzeugen, einer der gepulste Laser abstimmbar zu sein braucht, so gibt es eine Frequenzdifferenz zwischen den beiden Lasern, die eine Raman-Schwingung entspricht. Zusätzlichdie beiden Laser erforderlich sind, um überlappen im Raum (Raum-) und Zeit (zeitliche) mit Impulsen von beiden Laser auf den gleichen Bereich der Probe zur gleichen Zeit ankommen. Als Raman-Schwingungen sind chemisch spezifische und CARS-Signal ist nur im Fokusvolumen des Mikroskops erzeugt wird, ist der CARS-Mikroskopie, die chemisch selektive Darstellung mit einer Auflösung bis in den Beugungsgrenze. Schmalband-CARS-Mikroskopie mit einem einzigen Raman-Schwingungsmodus ermöglicht im Vergleich zu spontanen Raman-Mapping-Techniken 6 über 100x schneller Bildgebung. Breitband-CARS-Mikroskopie-Aufnahmen über einen größeren Spektralbereich (600-3,200 cm -1 vs ~ 4 cm -1), hat aber eine geringere spektrale Auflösung (ca. 10 cm -1 vs ~ 4 cm -1) und langsamere Belichtungsgeschwindigkeit (50 ms / Pixel vs ~ 5 Mikrosekunden / Pixel) im Vergleich zu Schmalband-CARS-Mikroskopie 7. Schmalband-CARS-Mikroskopie hat zu dru Bild verwendet wurdeg Mitteilung von einigen pharmazeutischen Anlagen. Im Bereich der pharmazeutischen Formulierungen, Kang et al. 8-10 abgebildet Arzneimittel beladene Polymerfilme. Sie anfangs abgebildet wird die Verteilung der Arzneimittelbeladung, die durch Abbildung der Wirkstofffreisetzung aus einem statischen Auflösungsmedium wurde gefolgt. Jurna et al. Windbergs 11 und et al. 12 ging einen Schritt weiter und zuerst abgebildet Theophyllin die Lipidverteilung in Darreichungsformen, gefolgt von Abbildung der Arzneimittelauflösung mit Hilfe eines dynamischen Lösungsmedium. Wir haben eine neue analytische Methode, um Veränderungen der Oberfläche auf dem Tablet unterziehen Auflösung mit Schmalband-CARS-Mikroskopie während der Aufnahme des gelösten Wirkstoffkonzentration mit UV-Absorptionsspektroskopie gleichzeitig zu überwachen entwickelt. Wir zeigen die Verwendung dieser Methode Bildgebung Tabletten mit dem Medikament Theophyllin Modell kombiniert mit Ethylcellulose zogen Auflösung mit Wasser als Lösungsmedium.

<table><tbody><tr><td>Paladin 1.064 nm Laser</td><td>Coherent</td><td></td><td>Prototyp Modell nicht zum Verkauf</td></tr><tr><td>Levante Emerald Optischer parametrischer Oszillator</td><td>APE Berlin</td><td></td><td></td></tr><tr><td>IX71 Mikroskop</td><td>Olympus</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fluoview 300 Scaneinheit</td><td>Olympus</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Photomultiplier Röhre R3896</td><td>Hamamatsu</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Freistehende Optik / Filter</td><td>Thorlabs und Chroma</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Reglo Schlauchpumpe</td><td>ISMATEC</td><td></td><td></td></tr><tr><td>USB2000+ Spektrometer</td><td>Ocean Optics</td><td></td><td></td></tr><tr><td>DT-MINI-2-GS Lichtquelle</td><td>Ocean Optics</td><td></td><td></td></tr><tr><td>FIA-Z-SMA-TEF Z geformte Durchflusszelle</td><td>Ocean Optics</td><td></td><td></td></tr><tr><td>QP400-2-SR-BX optische Faser</td><td>Ocean Optics</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kunststoffrohre</td><td>ISMATEC</td><td></td><td></td></tr><tr><td>CARS Durchflusszelle</td><td></td><td></td> für Auflösungstabletten <td>Eigenbau an der Universität - ausgelegt für Tabletten mit einem Durchmesser von 12 mm und einer Dicke von 3 mm. Die Durchflusszelle hat eine Kanaltiefe von ca. 0,5 mm.</td></tr><tr><td>Bechergläser</td><td>VWR</td><td>D108980</td><td></td></tr><tr><td>Theophyllinanhydrat</td><td>BASF</td><td>30058079</td><td></td></tr><tr><td>Ethylcellulose</td><td>Colorcon</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

coherent anti-stokes-raman-streuung (cars) mikroskopie visualisiert pharmazeutische tabletten während der auflösung

Coherent anti-Stokes Raman Scattering (CARS) Microscopy Visualizes Pharmaceutical Tablets During Dissolution

Traditionelle pharmazeutischen Auflösungstests bestimmen die Menge der Droge im Laufe der Zeit durch Messung Drogengehalt im Lösungsmedium gelöst. Dieses Verfahren bietet nur wenig direkte Information darüber, was auf der Oberfläche des Löse Tablette passiert. Wie der Tablettoberfläche Zusammensetzung und Struktur kann während der Auflösung ändern, ist es wichtig, sie während der Auflösung Tests überwachen. In dieser Arbeit kohärente Anti-Stokes-Raman-Streuung Mikroskopie wird während der Auflösung der Bild die Oberfläche von Tabletten verwendet wird, während UV-Absorptionsspektroskopie wird gleichzeitig eine Inline-Analyse von gelösten Wirkstoffkonzentration für Tabletten, die eine 50% ige Mischung von Theophyllin Anhydrats und Ethylcellulose. Die Messungen zeigten, dass in situ der CARS-Mikroskopie ist in der Lage selektiv Abbildungs ​​Theophyllin in Gegenwart von Ethylcellulose. Zusätzlich zu Theophyllin-Monohydrat umgewandelt Theophyllin Anhydrats die während der Auflösung, mit nadelförmigen SchreiŠtāls wachsen auf der Tablettoberfläche während der Auflösung. Die Umwandlung von Theophyllin Anhydrat in das Monohydrat, verbunden mit reduzierten Exposition des Arzneimittels an das strömende Lösungsmedium führte zu einer verringerten Auflösungsraten. Unsere Ergebnisse zeigen, dass in-situ-CARS-Mikroskopie in Kombination mit Inline-UV-Absorptionsspektroskopie in der Lage ist die Überwachung pharmazeutische Tablette Auflösung und Oberflächenveränderungen korrelieren mit Veränderungen in der Auflösungsrate.

In-situ-Analyse mit Auflösung CARS-Mikroskopie wurde auf Tabletten (12 mm Durchmesser, flache), der eine 50:50-Mischung aus dem Modellarznei Theophyllin Anhydrats und Ethylcellulose mit destilliertem Wasser auf 5 ml / min als Lösungsmedium durchgeführt. CARS Bilder (512 x 512 Pixel) wurden alle 1,12 Sekunden bei der Raman-Schwingungsfrequenz 2.960 cm -1, die selektiv für den Theophyllin-Gehalt in der Tablette für die Dauer des Lösungsversuch. 2 zeigt ausgewählte Bilder aus dem Video-Auflösung gesammelt. Zu Beginn der Auflösung (Abbildung 2, Zeit 0 s) gibt es Gebiete, die den grünen Theophyllin Gehalt der Tablette und es gibt auch dunkle Bereiche, wo es nur Ethyl vorliegenden Cellulose auf der Oberfläche der Tablette. In den dunklen Bereichen auf der Oberfläche der Tablette ist es möglich, schwach sehen die Ethylcellulose Gehalt. Dies liegt daran, es wird berichtet, dass Ethyl cellulose Raman-Schwingungsfrequenzen mit Maxima um 2930 und 2975 cm -1 14. Nach etwa 60 Sekunden erscheint der Beginn Theophyllin-Monohydrat-Kristallwachstum auf der Oberfläche, die als schmale nadelförmige Kristalle nach außen wächst aus mindestens einer Kristallkern in der Mitte des Rahmens (2, Zeit 60 Sek.) gesehen werden kann . Das Monohydrat Kristallwachstum viel deutlicher nach 130 sec beobachtet (Fig. 2, Zeit 130 sec). Zusätzlich wird zum Zeitpunkt 130 Sekunden ist ersichtlich, dass die Monohydrat-Kristall nicht vollständig über die Oberfläche der Tablette verteilt. Es scheint, als ob die Anwesenheit der Ethylcellulose Regionen physisch blockiert die Verlängerung des Monohydrats Nadeln. Nach 250 Sek. kann gesehen werden, dass die Monohydrat Bedeckung der Oberfläche ist nicht, wie vorstehend was nahe legt, dass die Monohydrat-Kristalle beginnen sich aufzulösen. Abbildung 2. Rahmen von CARS Auflösung Video. Ausgewählte Autos Bilder (2960 cm -1) von einer Auflösung Video für eine Theophyllin Anhydrats mit Ethylcellulose Tablette. Die Bild 0 sec ist an einem Bereich der Probe aufgezeichnet, während die 60, 130 und 250 sec Bilder in einem anderen Bereich der Probe aufgezeichnet. Die CARS-Video ist als Zusatzinformation zur Verfügung. Scale-Bar ist 50 um. Ultraviolett-(UV-) Spektroskopie ist eine Form der Absorptionsspektroskopie unter Verwendung von UV-Licht als Anregungsquelle. UV-Spektroskopie Maßnahmen Elektronenübergänge vom Grundzustand in einen angeregten Zustand 15. Theophyllin hat einen breiten Peak um 270 nm zentriert, während Ethylcellulose ist in der Lösungsmedium, so ist nicht zu erwarten, um die UV-Spektrum aufgenommen beitragen praktisch unlöslich. Analyse der DissoziaLösung Medium unter Verwendung des Inline-z-förmigen UV-Durchflusszelle erlaubt uns zur quantitativen Bestimmung der Menge des Arzneimittels während der Auflösung gelöst. Fig. 3 zeigt das UV-Auflösungsprofil die Auflösung des Theophyllin-Anhydrat mit Ethylcellulose Tablette. Die UV-Lösungsprofil (Fig. 3) zeigt, dass die Auflösung von Theophyllin Anhydrat beginnt rasch eine maximale Konzentration von etwa 90 ug / ml innerhalb von 120 sec; nach diesem Zeitpunkt die Auflösungsrate zu sinken beginnt. Die Verringerung der Lösungsgeschwindigkeit kann aufgrund der Anwesenheit von Theophyllin-Monohydrat (Löslichkeit 6 mg / ml bei 25 ° C 16)-Kristalle auf der Oberfläche, die weniger löslich ist als Theophyllin-Anhydrat (Löslichkeit 12 mg / ml bei 25 ° C 16 sein ) und deutlich in der CARS-Auflösung Video (Abbildung 2) zu diesem Zeitpunkt gesehen. Die schrittweise Reduzierung Auflösungsrate könnte auch teilweise erklärt werden bya Verringerung der Theophyllin-Exposition gegenüber dem strömenden Medium. Diese Verringerung tritt auf, da Ethylcellulose ist in Wasser praktisch unlöslich, so daß das Theophyllin löst das verbleibende Ethylcellulose behindert Theophyllin Exposition gegenüber dem Lösungsmedium. <img alt="Fig. 3" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51847/51847fig3highres.jpg" width="500"> Abbildung 3. UV Auflösungsprofil. Konzentration gegen die Zeit für eine Theophyllin Anhydrats kombiniert mit Ethylcellulose Tablette, die die Konzentration von Theophyllin im Lösungsmedium während der Auflösung Experiment.

Coherent Anti-Stokes-Raman-Streuung (CARS) Mikroskopie mit einer Grenzdurchfluss Auflösung Setup, um in situ und Echtzeit-Visualisierung der Oberfläche des pharmazeutischen Tabletten unterziehen Auflösung ermöglichen kombiniert. Mit diesem maßgeschneiderten Aufbau ist es möglich, Videos mit CARS Drogenauflösungsprofile aufgenommen mit Inline-UV-Absorptionsspektroskopie zu korrelieren.

Coherent Anti-Stokes-Raman-Streuung (CARS) Mikroskopie visualisiert Pharmazeutische Tabletten während der Auflösung

Traditional pharmaceutical dissolution tests determine the amount of drug dissolved over time by measuring drug content in the dissolution medium. This ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, eine chemisch selektive Bildgebung auf der Oberfläche einer Tablette durchzuführen, die einer pharmazeutischen Auflösung unterzogen wird, und zwar mit Hilfe einer in situ Car Dissolution-Analyse. Dies wird erreicht, indem zunächst das Lasersystem des Autos auf eine Frequenz abgestimmt wird, die für die Chemikalie von Interesse in der Tablette selektiv ist, und das UV-Absorptionsspektrometer so eingerichtet wird, dass es Spektren aufzeichnet. Der zweite Schritt besteht darin, eine Tablette in die Dissolution-Durchflusszelle des Autos zu legen und fest zu verschrauben.Als nächstes wird die Auflösungsdurchflusszelle des Autos auf den Mikroskoptisch gestellt und über Rohrleitungen mit der Pumpe und dem Auflösungsmedium verbunden. Der letzte Schritt besteht darin, gleichzeitig das Auflösungsvideo eines Autos aufzunehmen, während das Auflösungsmedium gepumpt und UV-Absorptionsspektren aufgezeichnet werden. Letztendlich wird die In-situ-Dissolution-Analyse von CAR verwendet, um zu zeigen, dass Oberflächenänderungen während der Dissolution visualisiert und mit Änderungen der Dissolution-Rate korreliert werden können.Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Techniken, wie z. B. Arzneibuch-Auflösungsmethoden, besteht darin, dass die Auflösungsanalyse von init car detaillierte Informationen über die Oberfläche einer Tablette liefert, die sich während der Auflösung verändern kann. Schalten Sie zunächst den Laser des Autos und die Ultraviolett- oder UV-Lichtquelle der Deuteriumlampe ein und lassen Sie es aufwärmen. Öffnen Sie den Verschluss an der UV-Lichtquelle der Deuteriumlampe, indem Sie den Verschlussschalter auf Öffnen stellen.Schalten Sie anschließend den Mikroskopsteuerungs-PC ein und öffnen Sie die Mikroskopsteuerungssoftware. Schalten Sie den PC des UV-Spektrometers ein und öffnen Sie die Software zur Steuerung des Spektrometers. Wählen Sie das gewünschte Mikroskopobjektiv aus.Stellen Sie die Filter im Turm des Filtersatzes so ein, dass sie Anregungslaser übertragen und das Signal des Fahrzeugs reflektieren. Platzieren Sie geeignete Filter vor dem Photomultiplier-Röhrendetektor, um das Signal des Autos zu übertragen und unerwünschtes Licht zu filtern. Schalten Sie für die Systemprüfung die Peristaltikpumpe ein und pumpen Sie das Auflösungsmedium einige Minuten lang durch die V-förmige UV-Durchflusszelle, um die vorherige Flüssigkeit aus den Rohrleitungen zu entfernen.Bestimmen Sie die Durchflussmenge der Pumpe, indem Sie die Menge des gepumpten Lösungsmittels zwei Minuten wiegen. Passen Sie die Pumpendrehzahl an, bis die gewünschte Fördermenge erreicht ist. Für die Messung der UV-Auflösung in der UV-Spektrometer-Steuerungssoftware klicken Sie auf das Dateimenü.Klicken Sie dann auf Neue Absorptionsmessung, um ein Fenster zu öffnen, in dem alle verfügbaren Spektrometer aufgelistet sind. Klicken Sie auf das richtige UV-Spektrometer und dann auf Weiter, um ein Fenster zu öffnen, in dem die Datenerfassungsparameter angezeigt werden. Definieren Sie sowohl die Integrationszeit als auch die spektrale Mittelwertbildung.Klicken Sie auf die Schaltfläche neben, um den Bildschirm aufzurufen, der zum Aufzeichnen des Referenzspektrums verwendet wird. Klicken Sie auf die Schaltfläche, die als gelbe Glühbirne erscheint, um ein Auflösungsmedium der Referenzspektrenpumpe kontinuierlich aufzuzeichnen. Schließen Sie während dieser Messung den Verschluss an der UV-Lichtquelle der Deuteriumlampe, indem Sie den Schalter auf geschlossen stellen.Klicken Sie auf die Schaltfläche neben, um den Bildschirm aufzurufen, der zum Aufzeichnen des dunklen Spektrums verwendet wird. Klicken Sie auf die Schaltfläche, die als graue Glühbirne erscheint, um ein Dunkelspektrum-Pumpenauflösungsmedium kontinuierlich aufzunehmen. Klicken Sie während dieser Messung auf die Schaltfläche "Fertig", um die UV-Absorptionsmessungen in der Mikroskopsteuerungssoftware des Autos zu starten, klicken Sie auf die Schaltfläche, die eine XYT-Messung auswählt.Klicken Sie auf das Dropdown-Feld und wählen Sie die Bildgröße in Pixeln aus. Ziehen Sie den Schieberegler für die Bildgebungsgeschwindigkeit in die Position schnell, mittel oder langsam. Klicken Sie auf die Pfeile mit der Bezeichnung Zoom, um die Zoomstufe anzupassen.Klicken Sie dann auf das Dropdown-Feld und wählen Sie das verwendete Ziel aus. Klicken Sie auf das Eingabefeld und geben Sie die Anzahl der Frames ein, die für das Auflösungsvideo des Fahrzeugs erforderlich sind. Passen Sie mit dem optisch-parametrischen Oszillator oder dem OPO-Controller die Einstellungen des OPO an, z. B. die Temperatur-Pazo-Position und die LEO-Filterposition, bis die maximale Laserleistung bei der gewünschten Ramen-Frequenz erreicht ist. Legen Sie eine Tablette in den Probenhalter der Durchflusszelle des speziell angefertigten Autos und schrauben Sie den Probenhalter fest zu.Um Leckagen zu vermeiden, schließen Sie die Rohrleitung an die Durchflusszelle des Fahrzeugs an und verbinden Sie die Durchflusszelle des Fahrzeugs mit dem Becherglas mit dem Auflösungsmedium und der Schlauchpumpe. Platzieren Sie die Durchflusszelle des Autos mit einer Tablette auf dem Mikroskoptisch. Prüfen Sie, ob die Durchflusszelle des Fahrzeugs mit dem Becherglas des Auflösungsmediums verbunden ist.Die Schlauchpumpe, die V-förmige UV-Durchflusszelle und der Abfallauffangbecher. Klicken Sie auf die Schaltfläche XY-Wiederholung, um den Scanvorgang des Mikroskopsystems im kontinuierlichen Scanmodus zu starten. Stellen Sie den Fokus des Mikroskops ein, indem Sie das Objektiv bewegen, bis sich die Oberfläche des Tablets im Sichtfeld auf dem Bildschirm des Mikroskopsteuerungscomputers befindet.Klicken Sie auf den Schieberegler in der Mikroskopsteuerungssoftware mit der Bezeichnung PMT. Passen Sie die Empfindlichkeit des Detektors an, indem Sie die PMT-Spannung erhöhen oder verringern, bis ein zufriedenstellendes Bild auf dem Bildschirm sichtbar ist. Klicken Sie in der Mikroskopsteuerungssoftware auf Stopp, um den kontinuierlichen Scan gleichzeitig zu stoppen.Beginnen Sie mit dem Pumpen des Auflösungsmediums. Beginnen Sie mit der Aufnahme eines einzelnen XYT-Scans und beginnen Sie mit der Erfassung von UV-Absorptionsspektren. Überwachen Sie während des Auflösungsexperiments die Videoaufzeichnung und stellen Sie den Fokus des Mikroskops manuell ein.Um sicherzustellen, dass das Tablet ständig scharf ist. Stoppen Sie die Schlauchpumpe, indem Sie sie ausschalten. Klicken Sie auf das Menü Datei und dann in der Mikroskopsteuerungssoftware auf Als Video speichern, um den XYT-Scan als Video in der Spektrometersteuerungssoftware zu speichern, klicken Sie auf das Dateimenü Speichern und dann auf Export stoppen.Um die Sammlung von UV-Absorptionsspektren zu stoppen, entfernen Sie die Flusszelle des Autos vom Mikroskoptisch und entfernen Sie die Tablette aus der Durchflusszelle des Autos. Waschen Sie im letzten Schritt die Durchflusszelle des Autos mit Wasser und Ethanol und trocknen Sie sie anschließend mit Seidenpapier ab. Ausgewählte Frames aus dem Auflösungsvideo des Autos werden hier zu Beginn der Auflösung angezeigt.Es gibt grüne Bereiche, die den Theophyllingehalt der Tablette anzeigen. Die dunklen Bereiche sind dort, wo nur Ethylcellulose auf der Oberfläche der Tablette vorhanden ist. Nach etwa 60 Sekunden wird der Beginn des Theophyllin-Monohydrat-Kristallwachstums auf der Oberfläche als schmale nadelförmige Kristalle beobachtet, die von mindestens einem Kristallkern in der Mitte des Rahmens nach außen wachsen.Das Wachstum des Monohydrat-Kristalls ist nach 130 Sekunden deutlich zu sehen. Zu diesem Zeitpunkt hat sich der Monohydratkristall noch nicht vollständig über die Oberfläche der Tablette verteilt. Das Vorhandensein der Ethylcelluloseregionen kann die Verlängerung der Monohydratnadeln physikalisch blockieren.Nach 250 Sekunden ist zu sehen, dass die Monohydrat-Bedeckung der Oberfläche nicht mehr so ausgeprägt ist, was darauf hindeutet, dass die Monohydratkristalle beginnen, sich aufzulösen. Das UV-Auflösungsprofil für die Auflösung des Theophyllin-Anhydriums mit Ethylcellulose zeigt, dass die Auflösung von Theophyllin-Anhydr innerhalb von 120 Sekunden schnell eine maximale Konzentration von etwa 90 Mikrogramm pro Milliliter erreicht. Nach diesem Zeitpunkt beginnt die Auflösungsrate abzunehmen. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie eine In-situ-Auflösungsanalyse mit Hilfe der Cos-Mikroskopie durchführen können.Diese Technik ermöglicht ein besseres Verständnis des Auflösungsprozesses, indem die Oberfläche einer sich auflösenden Tablette mit chemisch selektiver Bildgebung überwacht wird.

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Ingenieurwesen

Eine Kombination von drei einzigen Wellenlänge kurz gepulsten Lasern wird verwendet, um kohärente Anti-Stokes Raman-Streuung (CARS) und doppelt-Resonanz-CARS (DR-CARS) zu generieren. Die Differenz zwischen diesen Signalen bietet eine verbesserte Empfindlichkeit für sonst schwer kohärente Raman-Signale zu erkennen, so dass bildgebende der schwachen Raman Streuer.

Differential Imaging biologischer Strukturen mit doppelt-resonanten kohärente Anti-Stokes Raman-Streuung (CARS)

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Coherent Anti-Stokes-Raman-Streuung (CARS) Mikroskopie auf Basis von Eigenschwingung von Molekül Bindungen erlaubt die markierungsfreie chemisch selektive Live Cell Imaging. Diese Arbeit stellt die Implementierung einer komplementären Mikroskopietechnik auf einem Standard-Multiphotonen-Laserrastermikroskop auf Basis eines Femtosekunden- Ti: Saphir-Laser und einem OPO-Laser.

Umsetzung einer kohärenten Anti-Stokes-Raman-Streuung (CARS)-System auf einem Ti: Saphir und OPO-Laser-basierte Standard-Laser-Scanning-Mikroskop

Die stimulierte Raman-Streumikroskopie (SRS) ermöglicht eine selektive, markierungsfreie Abbildung bestimmter chemischer Bestandteile und wurde effektiv zur Abbildung von Lipidmolekülen in vivo eingesetzt. Hier geben wir eine kurze Einführung in das Prinzip der SRS-Mikroskopie und beschreiben Methoden zu deren Einsatz bei der bildgebenden Lipidspeicherung bei Caenorhabditis elegans.

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Dieses Protokoll stellt einen schnellen Test auf antimikrobielle Empfindlichkeit (AST) innerhalb von 2,5 h durch einzelzellstimulierte Raman-Streubildgebung desD2O-Metabolismusdar. Diese Methode gilt für Bakterien im Urin oder Vollblut, was für eine schnelle einzellige phänotypische AST in der Klinik transformativ ist.

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Eine kohärente Raman-Streubildgebungsmethodik zur Visualisierung und Quantifizierung pharmazeutischer Verbindungen in der Haut wird beschrieben. Dieses Papier beschreibt die Vorbereitung von Hautgewebe (Mensch und Maus) und die topische Formulierungsanwendung, die Bildaufnahme zur Quantifizierung der räumlich-zeitlichen Konzentrationsprofile und die vorläufige pharmakokinetische Analyse zur Beurteilung der topischen Arzneimittelabgabe.

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Dieses Papier vergleicht direkt die Auflösung, Empfindlichkeit und Bildkontraste der stimulierten Raman-Streuung (SRS) und der kohärenten Anti-Stokes-Raman-Streuung (CARS), die in dieselbe Mikroskopplattform integriert sind. Die Ergebnisse zeigen, dass CARS eine bessere räumliche Auflösung hat, SRS bessere Kontraste und spektrale Auflösung liefert und beide Methoden eine ähnliche Empfindlichkeit aufweisen.

Direkter Vergleich der hyperspektralen stimulierten Raman-Streuung und der kohärenten Anti-Stokes-Raman-Streumikroskopie für die chemische Bildgebung

Wir präsentieren ein Protokoll zur Aufnahme chemischer Bilder mit breitbandig stimulierter Raman-Streuung (SRS) -Mikroskopie. Basierend auf einem SRS-Mikroskop, das mit differentieller Mehrkanal-Lock-in-Detektion arbeitet, beschreibt das Protokoll die Probenvorbereitung, die Anpassung der SRS-Vorrichtung und die Chemometrie, um verschiedene Bestandteile chemisch heterogener Proben zu entwirren.

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Die Visualisierung der Myelinisierung ist ein wichtiges Ziel für viele Forscher, die das Nervensystem untersuchen. CARS ist eine Technik, die mit der Immunfluoreszenz kompatibel ist und nativ Lipide in Geweben wie dem Gehirn abbilden kann, die spezialisierte Strukturen wie Myelin beleuchten.

Kohärente Anti-Stokes-Raman-Spektroskopie (CARS) Anwendung zur Bildgebung der Myelinisierung in Gehirnschnitten

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Coherent Anti-Stokes-Raman-Streuung (CARS) Mikroskopie visualisiert Pharmazeutische Tabletten während der Auflösung

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