Méthodologie d’imagerie par spectroscopie optique corrélative et spectrométrie de masse pour visualiser la distribution du médicament dans une coupe de tissu mou

Nous développons des méthodes d’imagerie spectroscopique corrélative pour mieux comprendre l’administration de médicaments topiques. L’objectif est d’obtenir de nouvelles connaissances mécanistes sur la perméation des médicaments et leur biodisponibilité dans les couches cutanées. Ces informations seront précieuses pour améliorer la formulation, la conception et le schéma posologique des produits pharmaceutiques.

Cette recherche répond au manque actuel de méthodes pour se former simultanément sur la structure de la peau et la distribution des médicaments dans celle-ci. Application topique suivante avec une résolution spatiale élevée et une sensibilité élevée. L’accès à cette information est essentiel pour le développement de produits topiques de qualité supérieure. Ce protocole offre une visualisation rapide et haute résolution de la distribution des médicaments dans la peau avec une sensibilité chimique élevée par rapport aux techniques traditionnelles existantes. Toutes ces informations peuvent être extraites d’une même coupe de tissu.

Ces résultats font progresser l’imagerie corrélative en présentant une méthode fiable qui fusionne la spectroscopie optique et la spectrométrie de masse. Les techniques de recalage d’images développées garantissent un alignement précis des ensembles de données, ce qui permet une analyse détaillée de la distribution des médicaments dans les tissus. Ces progrès permettent d’améliorer les systèmes d’administration de médicaments topiques et d’approfondir les connaissances sur les interactions biologiques entre les tissus.

La recherche soulève des questions scientifiques sur l’impact de l’excipient de formulation sur le transport des médicaments, les facteurs affectant la pénétration des médicaments à travers les types de peau, la libération à long terme des médicaments et la cinétique de clairance, et l’application à grande échelle de l’imagerie corrélative Raman et MSI pour examiner d’autres médicaments topiques et d’autres substances dans les tissus mous.

[Narrateur] Pour la diffusion Raman stimulée ou la microscopie SRS, utilisez une lentille à immersion dans l’eau à grossissement 40 fois en conjonction avec une lentille de condenseur d’air à courte distance de travail. Placez la section de tissu cutané montée sur la platine d’échantillon du microscope SRS, en vous assurant que le tissu se trouve sur la même face de la lame de microscope que la lentille du condenseur. Focalisez la lentille de l’objectif sur la section du tissu, puis optimisez la hauteur du condenseur. Réglez la puissance du laser sur des valeurs appropriées pour obtenir un bon rapport signal/bruit sans endommager les tissus. Ensuite, acquérez une image en mosaïque de toute la section de tissu correspondant à la bande d’étirement CH2. Sélectionnez ensuite une région d’intérêt et réglez le paramètre d’imagerie sur une résolution de 512 x 512 pixels, couvrant une zone de 290 x 290 micromètres. Utilisez une vitesse d’imagerie de 400 hertz avec un zoom X1 et une moyenne linéaire de un. Appliquez désormais des paramètres de gain cohérents pour les détecteurs de fluorescence SRS et SHG. Acquérir des images dans la région d’étirement CH à 2 850 par centimètre correspondant à CH2. Ensuite, capturez des images dans la région de l’empreinte digitale à 1 666 par centimètre correspondant à l’amide 1. Après l’imagerie SRS, transférez immédiatement l’échantillon de peau dans la configuration ToF-SIMS. Réglez la polarité des ions négatifs avec un temps de cycle de service de 100 millisecondes, une plage de masse de 0 à 900 masses à charger et un diamètre de faisceau de cinq micromètres. Utilisez un pistolet à inondation d’électrons de 20 électrons-volts à 25 microampères pour compenser la charge. Acquérez une image globale à l’aide du mode macro raster de la scène, en cartographiant l’ensemble de la section du tissu avec un champ de vision dépendant des dimensions du tissu. Ensuite, en utilisant un champ de vision de un par 0,5 millimètre avec quatre prises de vue par pixel par image, et 10 images par patch correspondant à une dose d’ions de 1,31 fois 10 à la puissance 11 ions par centimètre carré. Capturez des images de la région d’intérêt en sélectionnant le champ de vision approprié. Définissez un champ de vision de 0,5 x 0,5 millimètre avec une résolution de 256 x 256 pixels. Acquérez une prise de vue par pixel avec une image par balayage pour un total de 15 balayages correspondant à une densité de dose ionique de 3,27 fois 10 à la puissance 10 ions par centimètre carré pour le contrôle de la qualité des échantillons d’homogénat de tissus. Après l’acquisition, calibrez les spectres de masse résultants à l’aide d’ions H, C, C2 et C3. À l’aide du logiciel Surface Lab 7.1, effectuez l’acquisition et l’extraction de données. Pour le recalage d’images, réduisez les images SIMS et SRS à trois dimensions à l’aide de la factorisation matricielle non négative et visualisez-les sous forme de canaux de couleur rouge, vert et bleu. À l’aide de l’outil de sélection de points de contrôle MATLAB CP Select, choisissez les caractéristiques correspondantes entre les deux images de factorisation non matricielle. Effectuez le recalage à l’aide du formulaire CP2 T et des fonctions de transformation IM. Appliquer une transformation fine en utilisant les données SIMS comme image fixe et les données de spectroscopie optique comme image en mouvement. Pour le médicament d’intérêt où plusieurs pics sont détectés dans les données ToF-SIMS, additionnez les intensités de ces pics pour créer une intensité d’ions médicament combinée. Extrayez le nombre total moyen d’ions à partir des deux ensembles de données d’homogénat pour chaque échantillon de tissu cutané. À l’aide de cette valeur correspondante, normalisez les intensités des ions médicament ToF-SIMS dans chaque image de peau. Après l’enregistrement, superposez les données de spectroscopie optique et SIMS en attribuant les images respectives aux canaux RVB. Dans la présente étude, une augmentation du signal du médicament a été détectée dans la région supérieure d’environ 50 micromètres de la peau après quatre heures d’application de gel Voltaren par rapport à l’échantillon traité par placebo. Après 16 heures d’application du gel Voltaren, le signal du médicament s’est étendu aux couches plus profondes de la peau, indiquant une meilleure pénétration des tissus.