Waiting
Traitement de la connexion…

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

Osmotisk pumpebasert legemiddellevering for In Vivo Remyelination Research on the Central Nervous System

Published: December 17, 2021 doi: 10.3791/63343
Automatic Translation
1, 1,2, 1,3, 1
1Department of Histology and Embryology, Chongqing Key Laboratory of Neurobiology, Brain, and Intelligence Research Key Laboratory of Chongqing Education Commission, Third Military Medical University, 2Research Centre, The Seventh Affiliated Hospital of Sun Yat-sen University, 3School of Medicine, Chongqing University

Summary

Demyelinering foregår i flere sykdommer i sentralnervesystemet. En pålitelig in vivo-medikamentleveringsteknikk er nødvendig for å remyelinisere legemiddeltesting. Denne protokollen beskriver en osmotisk pumpebasert metode som tillater langsiktig legemiddellevering direkte inn i hjernen parenchyma og forbedrer stoffet biotilgjengelighet, med bred anvendelse i remyelination forskning.

Abstract

Demyelinasjon er identifisert i ikke bare multippel sklerose (MS), men også andre sykdommer i sentralnervesystemet som Alzheimers sykdom og autisme. Som bevis tyder på at remyelinasjon effektivt kan forbedre sykdomssymptomene, er det et økende fokus på narkotikautvikling for å fremme myelinregenereringsprosessen. Dermed er det nødvendig med en regionvalgbar og resultatsikker legemiddelleveringsteknikk for å teste effektiviteten og spesifisiteten til disse stoffene in vivo. Denne protokollen introduserer osmotisk pumpeimplantat som en ny legemiddellevering tilnærming i lysolecithin-indusert demyelination mus modell. Den osmotiske pumpen er en liten implanterbar enhet som kan omgå blod-hjernebarrieren (BBB) og levere stoffer jevnt og direkte til bestemte områder av musehjernen. Det kan også effektivt forbedre biotilgjengeligheten av legemidler som peptider og proteiner med kort halveringstid. Derfor er denne metoden av stor verdi for feltet sentralnervesystemet myelin regenereringsforskning.

Introduction

Den osmotiske pumpen er en liten implanterbar løsningsfrigjørende enhet. Den kan brukes til systemisk levering når implantert subkutant eller i bukhulen. Overflaten på den osmotiske pumpen er en halvgjennomtrengelig membran, og den indre siden er et gjennomtrengelig lag. Den osmotiske pumpen opererer ved å bruke den osmotiske trykkforskjellen mellom det osmotiske laget og vevsmiljøet der pumpen er implantert. Den høye osmolaliteten til det osmotiske laget gjør at vannet i vevet strømmer inn i det osmotiske laget gjennom den halvgjennomtrengelige membranen på pumpeoverflaten. Det osmotiske laget utvider og komprimerer det fleksible reservoaret inne i pumpen, og fortrenger dermed løsningen fra det fleksible reservoaret med en viss hastighet i lang varighet1. Pumpen har tre forskjellige reservoarvolumer, 100 μL, 200 μL og 2 ml, med deres leveringshastigheter varierende fra 0,11 μL / t til 10 μL / t. Avhengig av den valgte pumpetypen kan enheten operere fra 1 dag til 6 uker2. I denne protokollen brukes en 100 μL osmotisk pumpe med en overføringshastighet på 0,25 μL / t som kan fungere i 14 dager.

Tilbake på 1970-tallet hadde den osmotiske pumpen blitt brukt i nevrovitenskapelig forskning 3,4. For eksempel vedtok Wei et al. den osmotiske pumpetilnærmingen for å injisere opioidpeptider i ventrikelen i en studie av narkotikaavhengighet3. Etter kontinuerlig forbedring har den osmotiske pumpen nå blitt brukt i studiet av kontrollert levering av tusenvis av stoffer, inkludert peptider, vekstfaktorer, vanedannende stoffer, hormoner, steroider, antistoffer og så videre. I tillegg, med spesielle katetre (Brain Infusion Kits) festet, kan den brukes til målrettet infusjon til bestemte vev eller organer, inkludert ryggmargen, hjernen, milten og leveren 5,6,7.

I studiet av remyelinasjon har mange stoffer vist seg å fremme myelinregenerering in vitro, men de fleste av dem har ikke oppnådd betydelige effekter i vivo, muligens på grunn av mangel på en passende administrasjonsmetode. Tradisjonelle administrasjonsmetoder som intraperitoneal injeksjon, subkutan injeksjon og intragastrisk administrering har begrensninger i biotilgjengeligheten av legemidlene. I tillegg har noen stoffer dårlig blod-hjerne barriere permeabilitet, noe som undergraver deres tilgang til hjernen parenchyma. Sammen krever disse begrensningene en ny effektiv leveringsmetode. I kombinasjon med hjerneinfusjonssettene kan osmotiske pumper omgå blod-hjernebarrieren og levere stoffer direkte til corpus callosum, noe som effektivt forbedrer biotilgjengeligheten av legemidler, spesielt for noen polypeptid- og proteinmedisiner med kort halveringstid. Derfor er den osmotiske pumpen som en ny legemiddelleveringsteknikk av stor verdi for feltet sentralnervesystemet myelin regenereringsforskning. Anvendelsen av denne teknikken vil bli introdusert i detalj nedenfor.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle dyreprosedyrer ble utført i henhold til institusjonelle retningslinjer og protokoller godkjent av dyrevelferds- og etikkkomiteen ved Det tredje militære medisinske universitet.

1. Etablering av lysolecithin-indusert demyelination mus modell

  1. Forbered 1% lysolecitin (også kalt L-α-Lysophosphatidylcholine) løsning med steril PBS.
  2. Steriliser saks, tang, buet hemostat og andre kirurgiske instrumenter ved autoklavsterilisering. Steriliser operasjonsområdet og legg ned sterile ark. Alle materialer og reagenser som brukes til kirurgi bør tilberedes aseptisk. Det er viktig å holde det kirurgiske området sterilt gjennom hele prosedyren.
  3. Bedøv en postnatal dag 56 (P56) C57BL6 mus som følger.
    1. Plasser musen i isoflurankammeret til den lille anestesimaskinen. Juster O2-strømmen til 300-500 ml/min og isofluran til 3%-4%. Etter tilstrekkelig anestesi, når musen blir immobil med et sakte og stabilt pust, overfør musen til stereotaxic apparatet med en varmepute.
    2. Bytt gassutgangen fra kammeret til anestesimasken og juster isofluran til 1% - 1,5% for å opprettholde musen i anestesitilstanden. Vent til musen er fullstendig bedøvet, injiser ketoprofen (3 – 5 mg / kg) intraperitonealt for å lindre smerte. Før operasjonen klemmer du musens tær og sjekker reaksjonen for å bekrefte vellykket anestesi8.
    3. Når musen er bedøvet, kan den ikke regulere kroppstemperaturen. Overvåk derfor og reguler kroppstemperaturen til musen under operasjonen. For å holde musens øyeepler fuktige mens du er under anestesi, dekk overflaten av øyebollene med erytromycin øyesalve.
  4. Fest musehodet i det stereotaktiske apparatet med tannstang og ørestenger. (figur 1A).
  5. Bruk en barberhøvel for å fjerne hår fra toppen av hodet. Desinfiser hodehuden med tre sykluser betadin og 75% etanol. For etiske bekymringer, dekk dyrekroppen bortsett fra operasjonsstedet. Bruk en skalpell til å lage et 1 cm langt midtsåren snitt i huden fra bunnen av nakken til mellom øynene for å eksponere skallen (figur 1B).
  6. Tørk forsiktig av overflaten av skallen med en steril bomullspinne som inneholder 30% hydrogenperoksid for å visualisere kranial suturer (figur 1C). Juster høyden på tannstangen og ørestengene for å plassere lambdapunktet og bregmapunktet i samme høyde (dvs. med de samme z-aksekoordinatene når nålespissen berører punktene), slik at sagittal suturen er horisontal.
  7. Plasser spissen av mikrolitersprøytekanylen forsiktig (10 μL, 33 G) ved bregmapunktet og tilbakestill koordinatene x, y og z til 0 (figur 1D). Flytt sprøyten til injeksjonsstedet (x: 1,04; y: 1,0, dvs. 1,04 mm lateral til midtlinjen og 1,0 mm bakre til bregmapunktet) i henhold til ledeteksten for den digitale avlesningen (figur 1E).
  8. Bor langsomt et lite burrhull gjennom skallen på injeksjonsstedet uten å trenge inn i dura med en 1 ml sprøytenål (26 G, 0,45 mm) (figur 1F). Sett mikrolitersprøytenålen langsomt inn i hjernevevet gjennom hullet til en viss dybde er nådd (z = -1,62 mm for de fleste P56-mus) (figur 1G).
    MERK: Empirisk tillater innsettingsdybden på -1,62 mm nålespissen å nå midten av corpus callosum av de fleste P56-mus, slik at lysolecitinet kan leveres direkte inn i corpus callosum for å indusere demyelinering.
  9. Injiser 1,5 μL lysolecitin med en hastighet på 0,3 μL/min. Etter injeksjonen venter du i 5 minutter før du sakte trekker ut mikrolitersprøyten for å forhindre lekkasje av væske langs injeksjonsnålbanen.
  10. Sy huden sammen med 5-0 kirurgiske suturer (figur 1H).
  11. Plasser musen på en varmepute for å unngå fall i kroppstemperaturen. Administrer en subkutan injeksjon på 5 mg/kg karprofen hver 24. Påfør erytromycinsalve på snittet hver dag for å sikre at såret helbreder riktig. Plasser musen som har gjennomgått kirurgi i et bur alene og mate den med fuktig mat til den er fullstendig gjenopprettet. Overvåk musen daglig etter operasjonen.

Figure 1
Figur 1: Etablering av den lysolecithin-induserte demyelinasjonsmusmodellen. (A) Fest musen i det stereotaktiske apparatet. (B) Åpne et 1 cm midt i sagittal snitt for å eksponere skallen. (C) Visualiser kranial suturer. (D) Tilbakestill x-, y- og z-koordinatene til 0 på Bregma-punktet. (E) Flytt sprøyten til injeksjonsstedet. (F) Bor et hull i skallen på injeksjonsstedet. (G) Sett nålen sakte inn i hjernevevet og injiser lysolecitin. (H) Sy huden. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

2. Forberedelse av osmotisk pumpe

MERK: Nøkkelkomponenter i pumpen er vist i figur 2A.

  1. Bestem dybden av innsetting av hjerneinfusjonskanylen i hjernen. Forsikre deg om at nålen i hjerneinfusjonskanylen som brukes er 3 mm lang og hver dybdejusteringsavstandsstykke er 0, 5 mm. For å oppnå en injeksjonsdybde på 1,5 mm (nær callosum), fest tre dybdejusteringsavstandsstykker til nålen på hjerneinfusjonskanylen med vevslim (figur 2B, C).
  2. For å fylle den osmotiske pumpen, fest sprøytenålen som følger med pumpepakken til en 1 ml sprøyte og aspirer stoffet. Hold pumpen oppreist, sett sprøyten inn i åpningen øverst på pumpen, og injiser stoffet sakte, vær forsiktig så du ikke lager bobler9 (se figur 2D). Når væsken strømmer ut av åpningen, trekker du sprøyten langsomt ut.
  3. Fjern den hvite flensen fra strømningsregulatoren med saks eller tang, vær forsiktig så du ikke bøyer eller knuser strømningsmoderatoren. Sett deretter strømningsmoderatoren inn i pumpen (figur 2E). For å avgjøre om det er bobler i den osmotiske pumpen, vei den osmotiske pumpen separat før og etter fylling.
  4. Trim kateteret til en viss lengde i henhold til dyrets størrelse (20-25 mm katetre for P56 mus som veier ca 25 g). Fest kateteret til hjerneinfusjonskanylen.
  5. Fyll kateteret med legemidler ved hjelp av sprøyten uten å introdusere luft (figur 2F).
  6. Koble kateteret til strømningsmoderatoren. Etter montering må du passe på at kateteret dekker ca. 4 mm av den eksponerte strømningsmoderatoren (figur 2G).
  7. For å sikre at den osmotiske pumpen kan fungere umiddelbart etter implantasjon, senk de fylte pumpene i steril 0,9% saltvann eller PBS ved 37 °C i minst 4 til 6 timer (helst strekker du deg til over natten) for å fortrenge den halvgjennomtrengelige membranen på pumpeoverflaten med løsninger som har samme osmotiske trykk som vevsmiljøet (figur 2H).
  8. Alle løsninger som lastes inn i pumpene skal være sterile. ALZET-pumper leveres sterile, etter å ha blitt utsatt for en steriliseringsdose på 60Co. Imidlertid, Hvis utvendig forurensning oppstår, kan overflaten av pumpen rengjøres ved å tørke den med isopropylalkohol (70% i vann).

Figure 2
Figur 2: Klargjøring av den osmotiske pumpen. (A) Nøkkelkomponenter i den osmotiske pumpen. (B,C) Fest dybdejusterings avstandsstykker til nålen på hjerneinfusjonskanylen. (D) Fyll den osmotiske pumpen med en 1 ml sprøyte. (E) Sett strømningsmoderatoren inn i pumpen. (F) Fyll kateteret med sprøyten. (G) Koble kateteret til strømningsmoderatoren. (H) Senk de fylte pumpene ned i steril 0,9 % saltvann eller PBS ved 37 °C. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

3. Implantasjon av osmotisk pumpe

  1. Vent i 3 dager etter etableringen av corpus callosum demyelination-modellen. Slå på det lille dyrets anestesisystem. Desinfiser saks, pinsett og hemostatiske tanger og suge dem i 75% alkoholoppløsning. Legg sterile ark i operasjonsområdet.
  2. Bedøv og fest musene på det stereotaxiske apparatet igjen. Dekk overflaten av øyebollene med en øyesalve for å forhindre tørrhet.
  3. Desinfiser det opprinnelige såret med 75% alkohol. Åpne det kirurgiske snittet som tidligere var sydd (figur 3A) og utvid snittet til skulderbladene (figur 3B).
  4. Skill huden fra det subkutane bindevevet med hemostatiske tanger eller pinsett ved scapulaen for å åpne et hulrom (figur 3C). Plasser den osmotiske pumpen i hulrommet (figur 3D,E).
  5. Med en bomullspinne tørker og eksponerer du forsiktig hullhullet på overflaten av skallen som opprettes når du etablerer demyelinasjonsmodellen (se trinn 1.8). Sett inn hjerneinfusjonskanylen gjennom dette hullet vinkelrett og fest den raskt på skallen med vevslim (figur 3F).
  6. Fjern den avtakbare fanen over hjerneinfusjonskanylen med en saks (figur 3G, H). Alternativt kan du fjerne fanen først før du setter inn kanylen for å unngå risting i denne prosessen.
  7. Sy snittet eller fest det med vevslim (figur 3I).
  8. Etter operasjonen, plasser musen på en varmepute for å unngå at kroppstemperaturen faller. Administrer en subkutan injeksjon på 5 mg/kg karprofen hver 24. Påfør erytromycinsalve på snittet hver dag for å sikre at såret helbreder riktig. Plasser dyret i et bur alene og mate med fuktig mat til det er fullt gjenopprettet. Overvåk musene hver dag og sjekk om hjerneinfusjonskanylen var godt festet.
  9. Avlive musen 11 dager etter operasjonen ved å injisere 150-200 mg/kg Pentobarbital natrium intraperitoneally etterfulgt av perfusing transcardially med 4% formaldehyd.
  10. For å kontrollere at løsningen leveres normalt, fjern forsiktig den osmotiske pumpen og mål restvolumet i pumpereservoaret før hjerne disseksjon.
    1. For å måle restvolumet, fjern hjerneinfusjonskaylen, fest en 1 ml sprøyte til kateteret, og aspirer deretter den gjenværende løsningen for å bestemme volumet. Sammenlign det faktiske restvolumet med det teoretiske restvolumet (innledende volum - gjennomsnittlig pumpehastighet * infusjonsvarighet).
      MERK: For stort restvolum indikerer mislykket infusjon, noe som kan skyldes kateter okklusjon eller pumpefeil.

Figure 3
Figur 3: Implantasjon av den osmotiske pumpen. (A) Åpne det kirurgiske snittet. (B) Utvid snittet til skulderbladene. (C) Skille huden fra subkutant bindevev for å lage et hulrom. (D,E) Plasser den osmotiske pumpen i hulrommet. (F) Sett inn hjerneinfusjonskanylen i hullhullet på overflaten av skallen og fest den godt på skallen. (G,H) Fjern den flyttbare fanen fra kanylen. (I) Sy snittet. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

For å verifisere effekten av den osmotiske pumpen i myelinregenereringsforskning, en lysolecithin-indusert demyelinasjonsmodell ble opprettet i P56 mus, etterfulgt av implantasjon av osmotiske pumper som inneholder UM206 (1 mg i 1,5 ml 0,9% saltvann), et peptid med kort halveringstid og dårlig BBB-permeabilitet som nylig er rapportert for å fremme remyelination10 . 0,9 % saltvann ble brukt som kontroll. Fjorten dager etter modelletablissementet ble mus transkardialt perfundert med 4% formaldehyd for å isolere hjernene for seksjonering, etterfulgt av in situ hybridisering og overføringselektronmikroskopi for å evaluere remyelinasjonsnivået.

Farging av DAPI avslørte pinhole i hjernevevet like over det hvite stoffet, noe som indikerer vellykket implantasjon av hjerneinfusjonskanylen til den osmotiske pumpen (figur 4A). I in-situ hybridiseringseksperimentet ble den modne oligodendrocyttmarkøren MAG-sonde brukt til å merke nylig differensierte oligodendrocytter som vist i tidligere studier 10,11,12. Resultatene viste at UM206-behandlingen ga flere MAG-positive celler i den demyelinerte regionen enn kontrollgruppen (figur 4B). Transmisjonselektronmikroskopi av den demyelinerte regionen viste også at antallet myelinerte aksoner ble økt i UM206-behandlingsgruppen sammenlignet med kontrollgruppen (figur 4C), noe som tyder på at UM206 induserte et høyere remyelineringsnivå. Disse resultatene viser at den osmotiske pumpen effektivt kan levere legemidler til corpus callosum i remyelinasjonsforskningen.

Figure 4
Figur 4: Representative resultater. (A) Representativt bilde av DAPI-farget skive som viser hullhullet i hjernevevet. Skalalinje: 1000 μm. (B) Representative bilder som viser in situ hybridisering av MAG i det demyelinerte området som vist av DAPI-farging. UM206-behandling økte antall MAG-merkede oligodendrocytter. Skalastang: 100 μm. (C) Representativ overføring elektronmikroskopibilder av den avmyelinerte regionen. UM206-behandling økte antall myelinerte aksoner. Skalalinje: 10 μm. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Denne protokollen beskriver den osmotiske pumpen som en ny legemiddelleveringsteknikk for myelinregenereringsforskning, som kan levere legemidler direkte til behandlingsstedet og tillate konsistent legemiddellevering i en lengre periode, og skape en stabil legemiddelkonsentrasjon i mikromiljøet i sentralnervesystemet i hele eksperimentell varighet. Sammenlignet med andre metoder for levering av legemidler, bidrar den osmotiske pumpen mer til å opprettholde legemiddelkonsentrasjonen i demyelinasjonslesjonen13. For eksempel, for visse nevrotrofiske faktorer, kan systemisk medisinering ikke oppnå noen effekt på grunn av den lave konsentrasjonen av stoffet på lesjonsstedet. Men hvis doseringen økes, vil bivirkningene være mersignifikante 14. I slike tilfeller kan administrering til et bestemt sted gjennom en osmotisk pumpe redusere perifere bivirkninger effektivt15. I tillegg har mange myelinregenereringsrelaterte legemidler dårlig blod-hjernebarriere (BBB) permeabilitet eller viser en kort in vivo halveringstid på grunn av følsomhet for proteolytisk nedbrytning. Disse problemene kan løses godt av osmotiske pumper.

Den osmotiske pumpemetoden er imidlertid ikke uten forbehold og begrensninger. For det første, å være et invasivt legemiddelleveringssystem, forårsaker det uunngåelig hjerneskade og nevroinflammasjon på hjerneinfusjonskanylinnsettingsstedet, noe som kan skjule stoffets effekt. Dermed må en riktig løsningsmiddelkontrollgruppe settes opp. For det andre krever noen stoffer løsemidler som dimetylsulfoksid (DMSO), N-metyl-2-pyrrolidon (NMP) for å oppløses, men disse løsningsmidlene er uforenlige med reservoarmaterialet og kan forårsake en betydelig svikt i pumpene. For eksempel har høye konsentrasjoner av dimetylsulfoksid (DMSO) og PEG400 vist seg å påvirke pumpeutløsningen negativt og er kanskje ikke egnet for bruk i osmotiske pumper 16,17,18. For det tredje kan det hende at legemidler som er ustabile ved 37 °C ikke er egnet for langvarig infusjon ved hjelp av osmotisk pumpe. Alle disse problemene er verdig oppmerksomhet hvis du planlegger å bruke den osmotiske pumpen.

Flere trinn i denne protokollen krever ekstra oppmerksomhet under forsøkene. For normal drift av osmotiske pumper må forskerne sørge for at den osmotiske pumpen er montert riktig og at ingen boble blir introdusert i pumpen, noe som ellers vil undergrave infusjonseffektiviteten sterkt. I tillegg kan kateter okklusjon eller osmotisk pumpefeil forårsake infusjonsfeil19, noe som kan bestemmes av måling av restvolumet i pumpebeholderen etter forsøket. For påføring av den osmotiske pumpen hos yngre mus med mindre hjernestørrelser, anbefales et forsøkseksperiment for å sikre en passende innsettingsdybde. Videre må hjerneinfusjonskanylen festes fast på skallen for å minimere bevegelsen under infusjonen.

For tiden har mange in vitro-studier funnet en rekke stoffer som kan fremme myelinregenerering, men på grunn av dårlig BBB-permeabilitet, kort halveringstid og andre problemer er disse stoffene vanskelige å bli validert in vivo. Derfor er den osmotiske pumpen av stor verdi for feltet sentralnervesystemet myelin regenereringsforskning, spesielt relevant for de stoffene med kort halveringstid, dårlig BBB-permeabilitet og åpenbare perifere bivirkninger.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærer ingen interessekonflikter.

Acknowledgments

Dette arbeidet ble støttet av tilskudd fra National Nature Science Foundation of China (NSFC 32070964, 31871045) til J.N. og Shenzhen Basic Research Foundation (JCYJ20210324121214039) til Y.S.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Anesthesia Air Pump RWD R510-29 E05818-006
Brain Infusion kit 3 ALZET 0008851 1-3 mm
Carprofen Macklin C830557-1g 5 mg/kg every 24 h
Erythromycin eye ointment Along technology YCKJ-RJ-024780 Cover the surface of the eyeballs during anesthesia
Erythromycin ointment pythonbio RG180
Gas Evacuation Apparatus RWD R546W E05518-002
L-α-Lysophosphatidylcholine Sigma L0906 Dissolve at 1% with sterile PBS
Microliter Syringe Hamilton 65460-05 Syringe Series:1700, 10 µL, 33 gauge
Micro-smotic pump model 1002 ALZET 0004317 0.25 µL per hour, 14 days
PBS (pH = 7.3) ORIGENE ZLI-9061
Pentobarbital sodium Shanghai Civi CAS NO: 57-33-0 150-200 mg/kg intraperitoneal injection for euthanasia
Small Animal Anesthesia Machine RWD R520IE E05807-006 M
Stereotaxic Equipment RWD E06382
STERI 250 sterilizer Keller 31101 Rapid sterilization of surgical instruments
Surgical sutures Shanghai jinhuan F504 5-0
Syringe needle (1 mL) Shanghai KDL 6930197811018 26 gauge (0.45 mm x 16 mm)
Testing drug and solvent Experiment dependent N/A
ThermoStar Homeothermic Monitoring System RWD 69026 Maintain body temperature during anesthesia
Vetbond Tissue adhesive 3M 1469SB Secure the brain infusion cannula , Adhere the skin incision

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Theeuwes, F., Yum, S. I. Principles of the design and operation of generic osmotic pumps for the delivery of semisolid or liquid drug formulations. Annals of Biomedical Engineering. 4 (4), 343-353 (1976).
  2. Herrlich, S., Spieth, S., Messner, S., Zengerle, R. Osmotic micropumps for drug delivery. Advanced Drug Delivery Reviews. 64 (14), 1617-1627 (2012).
  3. Wei, E., Loh, H. Physical dependence of opiate-like peptides. Science. 193 (4259), 1262-1263 (1976).
  4. Pettigrew, J. D., Kasamatsu, T. Local perfusion of noradrenaline maintains visual cortical plasticity. Nature. 271 (5647), 761-763 (1978).
  5. Wang, Y., et al. Reduced oligodendrocyte precursor cell impairs astrocytic development in early life stress. Advanced Science (Weinheim). 8 (16), 2101181 (2021).
  6. Tang, C., et al. Neural stem cells behave as a functional niche for the maturation of newborn neurons through the secretion of PTN. Neuron. 101 (1), 32-44 (2019).
  7. Watanabe, S., Komine, O., Endo, F., Wakasugi, K., Yamanaka, K. Intracerebroventricular administration of Cystatin C ameliorates disease in SOD1-linked amyotrophic lateral sclerosis mice. Journal of Neurochemistry. 145 (1), 80-89 (2018).
  8. DeVos, S. L., Miller, T. M. Direct intraventricular delivery of drugs to the rodent central nervous system. Journal of Visualized Experiments: JoVE. , e50326 (2013).
  9. Tang, C., Guo, W. Implantation of a mini-osmotic pump plus stereotactical injection of retrovirus to study newborn neuron development in adult mouse hippocampus. STAR Protocols. 2 (1), 100374 (2021).
  10. Niu, J., et al. Oligodendroglial ring finger protein Rnf43 is an essential injury-specific regulator of oligodendrocyte maturation. Neuron. 109 (19), 3104-3118 (2021).
  11. Breitschopf, H., Suchanek, G., Gould, R. M., Colman, D. R., Lassmann, H. In situ hybridization with digoxigenin-labeled probes: sensitive and reliable detection method applied to myelinating rat brain. Acta Neuropathologica. 84 (6), 581-587 (1992).
  12. Cree, B. A. C., et al. Clemastine rescues myelination defects and promotes functional recovery in hypoxic brain injury. Brain. 141 (1), 85-98 (2018).
  13. Eckenhoff, B., Yum, S. I. The osmotic pump: novel research tool for optimizing drug regimens. Biomaterials. 2 (2), 89-97 (1981).
  14. Thoenen, H., Sendtner, M. Neurotrophins: from enthusiastic expectations through sobering experiences to rational therapeutic approaches. Nature Neuroscience. 5, 1046-1050 (2002).
  15. Hagg, T. Intracerebral infusion of neurotrophic factors. Methods in Molecular Biology. 399, 167-180 (2007).
  16. Bittner, B., Thelly, T., Isel, H., Mountfield, R. J. The impact of co-solvents and the composition of experimental formulations on the pump rate of the ALZET osmotic pump. International Journal of Pharmaceutics. 205 (1-2), 195-198 (2000).
  17. Arnot, M. I., Bateson, A. N., Martin, I. L. Dimethyl sulfoxide/propylene glycol is a suitable solvent for the delivery of diazepam from osmotic minipumps. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 36 (1), 29-31 (1996).
  18. Gullapalli, R., et al. Development of ALZET osmotic pump compatible solvent compositions to solubilize poorly soluble compounds for preclinical studies. Drug Delivery. 19 (5), 239-246 (2012).
  19. White, J. D., Schwartz, M. W. Using osmotic minipumps for intracranial delivery of amino acids and peptides. Methods in Neurosciences. 21, 187-200 (1994).

Tags

Nevrovitenskap utgave 178
Osmotisk pumpebasert legemiddellevering for <em>In Vivo</em> Remyelination Research on the Central Nervous System
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Wang, X., Su, Y., Hu, X., Niu, J.… More

Wang, X., Su, Y., Hu, X., Niu, J. Osmotic Pump-based Drug-delivery for In Vivo Remyelination Research on the Central Nervous System. J. Vis. Exp. (178), e63343, doi:10.3791/63343 (2021).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter