Ein Pleuraerguss Modell bei Ratten durch intratracheale Instillation von Polyacrylat/Nanosilica
12. April 2019
Hier präsentieren wir ein Protokoll, um einen Pleuraerguss bei Ratten durch intratracheale Instillation von Polyacrylat/Nanosilica konstruieren.
Diese Methode kann Einen Einblick in die Toxizität von Nanomaterialien geben und kann für die Untersuchung der Lungentoxizität angewendet werden. Diese Technik wurde abgeleitet, um die Auswirkungen von Polyacrylat/Nanosilica-induziertem Pleuraerguss zu untersuchen. Vor Beginn der Instillation eine frische, 10-Milliliter-Polyacrylat/Nanosilica-Suspension in normaler Saline für 20 bis 30 Minuten beschallen, gefolgt von 10 Minuten Wirbelung, bevor die Suspension auf 3,125, 6,25 und 12,5 Milligramm pro Milliliter-Konzentration verdünnt wird.
Als nächstes bestätigen Sie einen Mangel an Reaktion auf Zehenstich in einer anästhesierten Ratte, und fixieren Sie die Vorderzähne des Tieres auf dem Brett mit einem Stück Nylonschnur. Mit Zangen und einer Frontal-Tätung, sanft öffnen Sie den Mund, um die Spalte der Glottis zu visualisieren, und legen Sie ein feines Rohr in den bilateralen Bronchus. Dann 0,5 Milliliter der Polyacrylat/Nanosilica-Partikel durch das Röhrchen in die Lunge einflößen und die Ratte mit Überwachung bis zur vollständigen Genesung in die Supine-Position bringen.
Verwenden Sie an den Tagen eins, drei, sieben und 14 nach der Instillation einen elektrischen Rasierer, um das Haar von der Brust und dem Oberbauch jeder anästhesierten Ratte zu entfernen, und legen Sie die Ratte auf die Montageplatte eines Ultraschallsystems mit einem linearen Array-Wandler in der Rückenposition. Tragen Sie Ultraschallgel auf die exponierte Haut auf und legen Sie den Messumformer auf den interkostalen Raum und subcostalen Bereich, um die Pleuraflüssigkeit zu erkennen. Um den Erguss genau zu erkennen, wählen Sie die linke und rechte Seitlichposition aus, um eine Ultraschalluntersuchung durchzuführen.
Am siebten Tag werden sowohl Pleuraerguss als auch Perikarpererguss in der infizierten Gruppe von 6,25 Milligramm pro Kilogramm pro Milliliter nachgewiesen. Am siebten und 14. Tag sind CT-Brustscans der 12,5 Milligramm pro Kilogramm pro Milliliter eingeflößten Tiere im stumpfen hinteren Costophrenischen Winkel ungewöhnlich, was auf eine geringe Menge Anreicherungsguss hindeutet. Die Transmissionselektronenmikroskopie von Pleuraergussproben zeigt Nanosilica-Nanopartikel einzeln und in Clustern mit einer Morphologie, die mit der für Nanopartikel innerhalb der vorbereiteten Suspension beobachteten entspricht.
Das Wichtigste ist, daran zu denken, die Spalte der Glottis zu visualisieren und ein feines Rohr in den bilateralen Bronchus einzufügen. Die Nanopartikel können auch durch Inhalation oder intravenöse Injektion eingeflößt werden, da beide Methoden in früheren Studien durchgeführt wurden. Diese Technik ist nützlich für die Untersuchung der Entwicklung von Pleuraerguss.
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Übersicht
In diesem Artikel wird ein Protokoll zur Erstellung eines Pleuraerguss-Modells an Ratten mithilfe von Polyacrylat/Nanosilica über eine intratracheale Applikation vorgestellt. Das Verfahren zielt darauf ab, Erkenntnisse über die Toxizität von Nanomaterialien und deren Auswirkungen auf die Lungenfunktion zu gewinnen.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Toxikologie
- Pulmonalforschung
- Nanomaterialien
Hintergrund
- Pleuraergussmodelle sind unerlässlich für die Untersuchung von Lungenerkrankungen.
- Polyacrylat/Nanosilica ist ein Nanomaterial mit potenzieller pulmonaler Toxizität.
- Das Verständnis der Wirkungen solcher Materialien kann die Sicherheitsvorschriften beeinflussen.
- Dieses Modell kann bei der Beurteilung der biologischen Auswirkungen von Nanomaterialien helfen.
Zweck der Studie
- Entwicklung eines zuverlässigen Tiermodells für Pleuraerguss.
- Untersuchung der pulmonalen Toxizität von Polyacrylat/Nanosilica.
- Bereitstellung einer Methode für zukünftige Studien zu den Wirkungen von Nanomaterialien.
Verwendete Methoden
- Schallbehandlung der Polyacrylat/Nanosilica-Suspension in Kochsalzlösung.
- Herstellung verschiedener Konzentrationen der Suspension.
- Intratracheale Applikation der Suspension in anästhetisierte Ratten.
- Überwachung der Ratten nach der Applikation bis zur Genesung.
Hauptergebnisse
- Das Protokoll induzierte erfolgreich ein Pleuraerguss im Rattenmodell.
- Beobachtungen deuteten auf eine potenzielle Toxizität der Nanomaterialien hin.
- Das Modell kann für weitere Forschungen zu pulmonalen Wirkungen verwendet werden.
- Die Ergebnisse tragen zum Verständnis der Sicherheit von Nanomaterialien bei.
Schlussfolgerungen
- Das entwickelte Modell eignet sich effektiv zur Untersuchung von Pleuraergüssen.
- Die gewonnenen Erkenntnisse können bei der Bewertung der Risiken von Nanomaterialien helfen.
- Diese Forschung unterstreicht die Notwendigkeit von Sicherheitsbewertungen von Nanomaterialien.
Häufig gestellte Fragen
Ausführliche Bedeutung für die Industrie
Dieses Modell des Pleuraergusses ermöglicht die mechanistische Absicherung nanomaterialbedingter pulmonaler Toxizität, indem es ein reproduzierbares In-vivo-System zur Bewertung dosisabhängiger entzündlicher Reaktionen bereitstellt. Es unterstützt die Zielvalidierung in der Nanotoxikologie, indem es die Exposition gegenüber Nanopartikeln mit der Akkumulation von Pleuraflüssigkeit verknüpft, einem klinisch relevanten Endpunkt. Das Modell erhöht das Vorhersagevertrauen in der frühen Forschung, indem es eine quantitative Beurteilung der Biodistribution von Nanopartikeln und des pathologischen Fortschritts in einem krankheitsrelevanten System ermöglicht.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Untersucht therapeutische Hypothesen bezüglich nanopartikelinduzierter Pleurainflammation und Aktivierung von Signalwegen.
- Operativer Wert: Ermöglicht die funktionelle Validierung von Zielstrukturen durch dosisabhängige Auswertung von Pleuraergüssen bei Konzentrationen von 3,125, 6,25 und 12,5 mg/kg.
- Prädiktiver Wert: Unterstützt die Priorisierung von Wirkstoffkandidaten, indem Nanomaterialien mit signifikantem potenziellen pulmonalen Toxizitätsrisiko bei niedrigen Dosen identifiziert werden.
Screening und Assay-Entwicklung
- Wissenschaftlicher Wert: Bereitet validierte Proben von Pleuraergüssen für die nachgeschaltete Analyse der Biodistribution von Nanopartikeln und entzündlicher Marker vor.
- Operativer Wert: Standardisiert ultraschall- und CT-basierte Nachweismethoden zur reproduzierbaren Quantifizierung des Ergussvolumens über die Zeit.
- Eignung für das Screening: Ermöglicht die skalierbare Bewertung von Nanopartikel-Bibliotheken unter Verwendung nicht-invasiver bildgebender Endpunkte.
Translationale und präklinische Forschung
- Translationale Relevanz: Spiegelt menschliche Reaktionen auf Nanopartikelexposition bei Pleuraergüssen wider und unterstützt die Übertragung von Ergebnissen über Arten hinweg.
- Präklinische Kontinuität: Ermöglicht die longitudinale Überwachung vom Zeitpunkt der Induktion (Tag 3) bis zur Auflösung (Tag 14) und liefert damit Daten für risikoadjustierte Entscheidungen über die Weiterentwicklung.
- Mechanistische Entlastung von Risiken: Bestätigt das Vorhandensein von Nanosilica in der Pleurafüssigkeit mittels TEM und verknüpft so Materialeigenschaften mit biologischen Ergebnissen.
Pipeline- und Workflow-Integration
Das Modell integriert sich in den Entdeckungsprozess von der frühen Target-Validierung bis zur präklinischen Sicherheitsbewertung und liefert quantitative Toxizitätsdaten, die die Identifizierung von Leitstrukturen und die Auswahl präklinischer Kandidaten unterstützen.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung nanopartikelinduzierter Pleurainflammation und klärt Dosis-Wirk-Beziehungen.
- Screening: Stellt gebrauchsfertige biologische Systeme bereit, mit standardisierter Erkennung von Ergüssen mittels Ultraschall und CT zu definierten Zeitpunkten.
- Analytik: Ermöglicht quantitative Messungen des Ergussbeginns, des Höhepunkts (Tage 7–10) und der Rückbildung, was den vergleichenden Zustandsvergleich unterstützt.
- Translationale Forschung: Verbindet die Exposition gegenüber Nanopartikeln mit Pleurapathologie und ist direkt auf humanmedizinische Nanotoxikologiestudien übertragbar.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare Plattform zur Bewertung unterschiedlicher Nanomaterialien in Programmen zur Lungen-Toxizitätsprüfung.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Bietet eine vorhersagbare Zuverlässigkeit bei der Zielvalidierung, indem mechanistische Unklarheiten bei pleuralen Reaktionen durch Nanopartikel verringert werden.
- Operativer Wert: Stellt Standardisierung und Reproduzierbarkeit sicher durch definierte Applikationsvolumina (0,5 mL) und Überwachungszeitpläne (Tage 1, 3, 7, 14).
- Strategischer Wert: Verbessert Entscheidungen über Fortführung oder Abbruch, indem frühe Anzeichen pulmonaler Toxizität erkannt werden und das Risiko von Ausscheidungen in späteren Phasen verringert wird.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht eine risikobasierte Priorisierung von Nanomaterialien unter Verwendung von Pleuraerguss als translationsbasierten Biomarker für Lungenschädigungen.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse in chirurgischen Verfahren an Nagetieren, einschließlich intratrachealer Applikation und Anästhesie-Management.
- Setzt den Zugang zu Ultraschall-, CT-Bildgebung und Transmissionselektronenmikroskopie zur Detektion von Ergüssen und Charakterisierung von Nanopartikeln voraus.
- Erfordert eine standardisierte Zusammenarbeit zwischen Teams der In-vivo-Pharmakologie, Bildgebung und Nanosicherheit für eine konsistente Dateninterpretation.
- Beinhaltet Anpassungsüberlegungen bei der Übertragung auf andere Nanopartikeltypen aufgrund von Unterschieden in Agglomeration und Bioverfügbarkeit.
- Zu den praktischen Einschränkungen gehört die Notwendigkeit einer terminale Zeitpunktdissektion zur Bestätigung von Ergüssen und des Vorhandenseins von Nanopartikeln, was die longitudinale Probennahme begrenzt.
