פרוטוקול זה מתאר טכניקת הדמיה תוך-ניתוחית חדשה המשתמשת בקומפלקס רותניום כמקור לפליטת אור כימילומינסצנטי, ובכך מייצרת יחסי אות לרעש גבוהים במהלך הדמיה in vivo. הדמיה תוך ניתוחית היא תחום מתרחב שיכול לחולל מהפכה באופן ביצוע הליכים כירורגיים.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מתאר טכניקת הדמיה תוך-ניתוחית חדשה המשתמשת בקומפלקס רותניום כמקור לפליטת אור כימילומינסצנטי, ובכך מייצרת יחסי אות לרעש גבוהים במהלך הדמיה in vivo. הדמיה תוך ניתוחית היא תחום מתרחב שיכול לחולל מהפכה באופן ביצוע הליכים כירורגיים.
לטכניקות הדמיה תוך ניתוחיות יש פוטנציאל להפוך התערבויות כירורגיות לבטוחות ויעילות יותר; מסיבות אלה, טכניקות כאלה עוברות במהירות לחדר הניתוח. כאן, אנו מציגים גישה חדשה המשתמשת בטכניקה שטרם נחקרה להדמיה תוך ניתוחית: הדמיה כימית. שיטה זו משתמשת בכתב כימילומינסנט מבוסס רותניום יחד עם מערכת ערפוליזציה שנבנתה בהתאמה אישית להפקת תמונות ex vivo או in vivo עם יחסי אות לרעש גבוהים. המדווח מבוסס רותניום מייצר אור בעקבות חשיפה לתמיסת חמצון מימית והפחתה מחדש בתוך הרקמה שמסביב. שיטה זו אפשרה לנו לזהות ריכוזי מדווחים נמוכים עד כדי 6.9 pmol/cm2. בעבודה זו, אנו מציגים מדריך חזותי למחקרי הוכחת ההיתכנות שלנו in vivo הכוללים הזרקות תת-עוריות ותוך ורידיות בעכברים. התוצאות מצביעות על כך שטכנולוגיה זו היא מועמדת מבטיחה למחקר פרה-קליני נוסף ועשויה להפוך בסופו של דבר לכלי שימושי בחדר הניתוח.
בעשורים האחרונים, טכנולוגיות הדמיה חוללו מהפכה באופן שבו רופאים לאבחן ולנטר מחלות. טכנולוגיות הדמיה אלה, עם זאת, היו מוגבלים בעיקר למערכות הדמיה הגוף כולו, כגון טומוגרפיית פליטת פוזיטרונים (PET), טומוגרפיה ממוחשבת של פליטת פוטון יחיד (SPECT), טומוגרפיה ממוחשבת (CT), תהודה מגנטית (MRI). תשומת לב מיוחדת הוקדשה סרטן, ופריצות דרך הדמיה טכנולוגית שיפרו באופן ניכר את הדרך כי מחלה זו מאובחנת ומטופלת. למרות ההתפתחויות הללו, יש מקום אחד שבו טכנולוגיות הדמיה אלה פשוט לא מתאימים: בחדר הניתוח. בעוד שיטות הדמיה הגוף יכול לעזור בתכנון כירורגי, הם בדרך כלל חסרי החלטות מרחבית גבוהה מספיק כדי לעזור לרופאים לקבוע בזמן אמת אם כל רקמת הגידול הוסר או רקמת הגידול שיורית נשאר מוסתר בשולי כירורגית 1. שים לב שאף infiltrativeשולי גידול נשארים מאחור הוא אחת המטרות כירורגי החשובות ביותר, ומנתחים חייבים ללכת על חבל בין כריתת רקמה הקפדנית וזהירה. אם יותר מדי מוסר, תופעות לוואי בלתי רצויות עבור המטופל הם החריפו; אם מעט מדי מוסר, שיעורי הישנות גדלו 2, 3. לכן, חשוב להתוות שולי גידול מדויקים, ואנו מאמינים כי הדמיה תוך ניתוחית chemiluminescent יכולה לעזור לשפר את הדיוק של זיהוי של שולי גידול על ידי עוזר למנתחים לדמיין רקמות ממאירות שיכול אחרת להישאר מבלי שיבחין בו עם טכניקות הוקמו.
ישנן טכנולוגיות הדמיה רבות נחקרות כעת עבור השירות האפשרי שלהם כמו מערכות הדמיה תוך ניתוחיות. אלה כוללים בדיקות β- ו פולט γ-קרינה 4, אופטית קרינה 5, ספקטרוסקופיית ראמאן 6 >, 7, ו Cherenkov הארה 8, 9. עד כה, עם זאת, כל אלה לא הפכו הוקם ככלים קליניים רגילים. דימות פלואורסצנטי אופטי עד כה הוכיחה להיות המבטיחים ביותר של טכניקות אלה היא אפוא בחנו ביותר. אמנם זה כבר הוכח להיות כלי רב ערך עבור יישומים רבים, זה לא בלי המגבלות. ואכן, החסרון העיקרי שלה היא קרינת הרקע שנוצרה על ידי רקמה ביולוגית מטבעו autofluorescent. אות הרקע autofluorescent זהו מוצר של עירור של הרקמה הסובבת, בנוסף fluorophore, על ידי מקור אור חיצוני הדרושים לייצור אות ניאון. מנקודת מבט מעשי, autofluorescence הללו עשויים להוביל יחסי אות לרעש נמוכים, אשר יכול להגביל את התועלת של טכנולוגיה זו בחדר הניתוח.
המנהליתרון של הדמית chemiluminescence על דימות פלואורסצנטי הוא שאף אור עירור הוא הכרחי. כתוצאה מכך, אין autofluorescence רקע. בשנת הדמית chemiluminescence, אנרגית עירור במקום מופקת כימית. תהליך זה לא מייצר אות רקע לא מכוונת ולכן יכול לגרום יחסי אות לרעש גבוהים. בסופו של דבר זה עלול לגרום זיהוי מדויק יותר ומדויק של שולים כירורגית. באופן מפתיע במקצת, את התועלת של גישה זו כטכניקת הדמיה תוך ניתוחית נותרה 10 נחקרה. ואכן, הדוגמה הקרובה ביותר בטכניקה זו הוא חמצון של לומינול ידי myeloperoxidase בעכברים 11, 12, 13. הדמית ביו Chemiluminescent לכן אזור נחקר למדי של מחקר שיכול להציע את היתרונות הבאים: (1) autofluorescence המינימאלית וכתוצאה מכך אות רקע נמוכה עם ההייאות לרעש gher יחסי; (2) באורכי גל מתכונן פליטות chemiluminescent החל גלוי קרוב אינפרא אדום; ו (3) מתחמי chemiluminescent functionalizable כי, בשילוב עם טכנולוגיות מקשרות וממוקדים ביומולקולות שכבר קיימות, לספק גישה לספריות שלמות של בדיקות הדמיה מולקולריות ממוקדות 14.
הוכחה של עיקרון זה מחקר ממחיש את התועלת הפוטנציאלית של הדמית chemiluminescent בסביבה ביו באמצעות סוכן הדמיה מבוסס רותניום. המאפיינים chemiluminescent של תרכובת זו נלמדים היטב, עם חקירות שראשיתה באמצע שנות ה -1960 15. עם ההפעלה כימית, הסוכן מפיק אור בסביבות 600 ננומטר 16, וזה גם מתאים למטרות הדמיה רפואיות. אנרגיית השפעול מסופק על ידי תגובה חיזור שמוביל מדינה-אשר נרגש יש תוחלת חיים של 650 ננו-שניות במים 17 -follחוב על ידי הדור של פוטונים על הרפיה של מדינה מתרגשת זה. באמצעות השימוש של nebulizer מרחוק ומעוצב, הצלחנו לזהות את המתחם הוא vivo לשעבר in vivo. תוצאות הניסויים הראשוניים הם מאוד מבטיח, דבר המצביע על חקירה נוספת של טכנולוגיה זו.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הצהרת אתיקה: כל הניסויים בבעלי חי in vivo תארו בוצעו על פי פרוטוקול שאושר ותחת ההנחיות האתיות של מרכז הסרטן ממוריאל סלואן קטרינג (MSK) המוסדי הטיפול בבעלי חי ועדת שימוש (IACUC).
1. בניית תקן Nebulizing
קביעת רגישות 2. של השיטה
3. הדמיה Vivo לאחר הזרקת מערכתית תוך ורידי
4. Vivo הדמיה של בלוטות לימפה
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מערכת nebulizer בסעיף פרוטוקול 1 ניתן לבנות מחומרים-זמינים בקלות ובעלות נמוכה. היא נועדה להיות הבלעה לריסוס מרחוק מופעל של סוכן ההפחתה / חמצון בתוך קורא bioluminescent (איור 1). העיצוב שלנו מאפשר הפעלה בטוחה של nebulizer בתוך הקורא פליטת אור ממרחק 14 ס"מ מהעדשה. אין אדים או טשטוש של העדשה נצפו במהלך המבצע. בחרנו סוכן chemiluminescent-הזמין המסחרי [Ru (bpy) 3] Cl 2 לפיתוח השיטה שלנו מבוסס על המחיר הנמוך שלה, יצ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הנה, יש לנו הצגתי טכנולוגיה שמסוגלת המגדיר רקמות אופטיות באמצעות פליטת הפוטונים נוצרו על ידי עיתונאי chemiluminescent. בניגוד אחר, מבוסס יותר, טכנולוגיות 4, 5, 6, 7, 8, 9, מערכת הכתב chemiluminescent זו מעסיקה חללית הדמיה כי הוא לא רדיואקטיבי ומקל זיהוי ברמות רגישויות גבוהות מאוד. אולי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
המחברים מודים לפרופ' יאן גרים ולמר טראוויס שאפר על הדיונים המועילים שלהם ולמר דיוויד גרגורי על עריכת כתב היד. השירותים הטכניים הניתנים על ידי מתקן הליבה להדמיית בעלי חיים של MSK, הנתמכים בחלקם על ידי מענק התמיכה של מרכז הסרטן של NIH P30CA008748-48, זוכים להכרת תודה. המחברים מודים ל-NIH (K25 EB016673 ו-R21 CA191679, T.R. ו-4R00CA178205-02, B.M.Z.), למרכז MSK להדמיה מולקולרית וננוטכנולוגיה (T.R.), לקרן Tow (BC), ולקרן הלאומית למדע (IGERT 0965983 במכללת האנטר לקולומביה הבריטית ו-T.M.S.) על תמיכתם הנדיבה. המחקר המדווח בפרסום זה נתמך במימון מאוניברסיטת המלך עבדאללה למדע וטכנולוגיה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| עץ חלק א' (12.5 ופעמים; 2.5 ופעמים; 1.8 ס"מ) | 131404 עץ | חתוך מגיליון דיקט ליבנה בגודל 3/4 אינץ' x 24 אינץ' x 30 אינץ' | |
| חלק עץ ב' (12.7 ופעמים; 10.7 ופעמים; 1.8 ס"מ) | 131404 עץ | חתוך מגיליון דיקט ליבנה בגודל 3/4 אינץ' x 24 אינץ' x 30 אינץ' | |
| עץ ג' (11 פעמים; 2.5 ופעמים; 1.8 ס"מ) | 131404 | עץ חתוך מ-3/4 אינץ' x 24 אינץ' x 30 אינץ' rdquo; יריעת דיקט ליבנה | |
| ברגים (4 ופעמים; 25 מ"מ) | Screwfix | 79939 | |
| Harmon Face Values 3 oz מיני מרסס | Bed, Bath and Beyond | ||
| (10 ס"מ של פלדה בגודל 1/16 אינץ') | Metals Depot Int. Inc. | 2192 | |
| עיפרון קלאסי HB | Papermate | 58592 | |
| מהדק נייר | אופיס דיפו | 221720 | |
| כבל רמקול | RCA Inc. | ||
| AH1650SN סוללת אלקליין אנרג'ייזר 9V | אנרג'ייזר אחזקות בע"מ | EN22 | |
| Hitech HS-82MG, מומנט פלט 3.4 ק"ג/ס"מ @ 6V | Hitech RCD ארה"ב בע"מ. | 32082S | |
| שם | החברה | מספר קטלוגי | תגובות |
| 28 ס"מ אזיקוני כבלים מפלסטיק | ג'נרל אלקטריק בע"מ | 50725 | |
| סרט דביק | 3M בע"מ | 3939 | |
| littleBits w1 חוט | littleBits בע"מ | w1 חוט | |
| littleBits p1 כוח | littleBits Inc. | p1 כוח | |
| littleBits i2 מתג החלפה | littleBits Inc. | i2 מתג | |
| החלפה littleBits 011 סרוו | littleBits Inc. | 011 סרוו | |
| 20 ס"מ חוט מכוסה פלסטיק קשרי טוויסט | ארבעה כוכבים פלסטיק | 71TIE8000 | |
| Tris(2,2′-bipyridyl)dichlororuthenium(II) hexahydrate | Sigma-Aldrich Inc. | ||
| אמוניום סריום (IV) חנקתי | סיגמא-אולדריץ' בע"מ | 22249 | |
| איזופלואורן | בקסטר בריאות | 1001936060 | |
| PBS | סיגמא-אולדריץ' | PBS1 | |
| אתנול | סיגמא-אולדריץ' | 2854 | |
| טריאתילאמין | סיגמא-אולדריץ' בע"מ | מי מים | |
| טוהרו באמצעות Milipore Mili-Q (R ≥ 18 MΩ) | |||
| עכברים עירומים נקבות מעבדות | ג'קסון | 1929 | גיל 5 - 6 שבועות |
| זן C57BL/6J | |||
| עכברים זכרים NU/J at | מעבדות ג'קסון | 2019 | גיל 6 – 8 שבועות |
| IVIS 200 קורא ביולומינסנציה | קליפר Live Science | ||
| Live Image 4.2 תוכנה | Perkin-Elmer | 128165 | |
| מיקרוסקופ שקופיות | ThermoScientific | 4951PLUS4 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה