Espectroscopia óptica difusa para la evaluación cuantitativa de la radiación ionizante aguda La toxicidad cutánea inducida utilizando un modelo de ratón

El objetivo general de esta técnica de espectroscopía óptica difusa es desarrollar un biomarcador cuantitativo para describir la eritema aguda inducida por radiación. Este método puede utilizarse en el campo de la radioterapia como un biomarcador predictivo para identificar pacientes con riesgo de toxicidad cutánea severa por radiación. Por lo tanto, la principal ventaja de esta técnica es que proporciona una métrica objetiva y sistemática para cuantificar las toxicidades cutáneas por radiación.

Voy a demostrar la técnica de espectroscopía óptica difusa, y Elina, una investigadora del Laboratorio Loo, se encargará de los ratones. Encienda la electrónica y permita que el sistema se inicie. Luego apague todas las luces fluorescentes de la habitación y coloque luces incandescentes a cierta distancia del dispositivo de medición para proporcionar algo de iluminación de trabajo.

A continuación, configure el instrumento para tomar mediciones de la piel de ratón. Establezca los parámetros de la señal como sigue: ajuste el tiempo de recolección a 25 milisegundos, establezca el número de promedios de señal en 25 y fije el ancho del filtro de ventana rectangular en uno.

Estos parámetros ofrecen un equilibrio razonable entre el tiempo de adquisición y la relación señal-ruido. A continuación, utilizando el software de adquisición programado personalizado, adquiera automáticamente una lectura de fondo con el LED apagado. Luego, adquiera una lectura con reflectancia difusa a dos distancias de separación entre la fuente y el detector.

Realice una medición a 260 micrones y la segunda a 520 micrones. El tiempo de adquisición en total debería ser de aproximadamente dos segundos. Después de anestesiar al ratón, trasládelo al área esterilizada para la sonda DOS.

Colóquelo de lado y asegure su hocico a un cono nasal que suministre gas isoflurano al 2% para mantener la anestesia. Ahora esterilice la sonda con etanol al 70%, pero no intente esterilizar la piel. Sujete suavemente la sonda esterilizada contra la piel del flanco.

No presione demasiado, ya que la vascularización local no debe dispersarse por la presión de la sonda. Mientras sostiene la sonda, adquiera datos de reflectancia sobre el área cuadrada de dos centímetros que se va a irradiar. Recolecte los datos en una formación de cinco puntos como en un dado.

Mantenga este patrón y presión de sondeo consistentes en todas las mediciones posteriores. Después de realizar las mediciones, coloque el ratón en una jaula de recuperación. Mientras el ratón se recupera, repita el procedimiento en el siguiente ratón.

Este procedimiento está adaptado al irradiador disponible. Ajústelo según sea necesario para irradiar una pequeña sección de piel. Después de anestesiar un ratón, pellizque suavemente algo de piel en el flanco y sujete con cinta la piel estirada para formar una aleta.

Luego, coloque el ratón sobre una plataforma de Plexiglas y cubra su cuerpo con una plantilla de plomo personalizada. Utilice una caja de plomo a la que se pueda acceder desde dos lados y que tenga una ventana para irradiar la piel. A continuación, pase el colgajo de piel a través de la ventana de la plantilla y sujete el colgajo a la plataforma con cinta adhesiva.

Si el ratón no está inmovilizado por el dispositivo, adminístrele una inyección de anestésico. Luego coloque la plataforma con el dispositivo y el ratón en el irradiador. Calcule la dosis de irradiación requerida.

Por ejemplo, una fuente de rayos X de 160 kilovoltios pico colocada a 11 centímetros de distancia irradiaría adecuadamente la piel funcionando a 6,3 miliamperios durante 2,5 minutos. Luego, administre la dosis calculada. Después de administrar la dosis al animal, devuélvalo a una jaula de recuperación.

Una vez recuperado del anestésico, devuelva al ratón a su jaula de alojamiento compartido normal. Se irradiaron y midieron ratones según se describió. Antes de la irradiación, se obtuvo un espectro de referencia con una separación de fuente de 260 micrones en un modelo de ratón atímico de piel.

La línea verde gruesa muestra un ajuste matemático de la línea azul delgada. En comparación con las mediciones realizadas seis días después de una irradiación de 40 gray, se observaron diferencias en la forma espectral entre 550 y 600 nanómetros, probablemente debido a un aumento en la hemoglobina oxigenada. También se observa un pequeño aumento en la reflectancia absoluta, que podría estar correlacionado con un incremento en la potencia de dispersión del tejido.

Los datos ajustados devuelven biomarcadores ópticos cuantitativos que pueden rastrearse como una función del tiempo tras la irradiación. Por ejemplo, las mediciones de saturación de oxígeno en el tejido aumentaron progresivamente tras la irradiación. Estos datos cuantitativos se correlacionaron con una calificación visual de la toxicidad cutánea, que también aumentó progresivamente tras la irradiación.

Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo emplear la espectroscopía óptica difusa para la puntuación cuantitativa de las toxicidades cutáneas por radiación. Una vez dominada, esta técnica puede realizarse en dos o tres minutos, si se lleva a cabo correctamente. Al intentar este procedimiento, es importante presionar suavemente la sonda de espectroscopía óptica difusa hacia abajo para evitar dispersar la vasculatura.

Esta técnica puede utilizarse en el campo de la radioterapia como una forma de vincular parámetros fisiológicos para describir la respuesta del tejido normal a la radiación.