Name: פיזור ראמאן (CARS) טבליות קוהרנטית אנטי סטוקס מדמיין מיקרוסקופית תרופות במהלך פירוק (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-07-04T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 59 s
Description: למדו דימות CARS לניתוח פירוק תרופות בזמן אמת. השיטה משלבת מיקרוסקופיית פיזור ראמאן עם ספקטרוסקופיית UV לצפייה בשינויי פני השטח של טבליות ולמידה על מנגנוני שחרור תרופות.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

AF נתמך על ידי ההולנדים הטכנולוגיה הקרן STW, המהווה את חטיבת המדע היישומי של NWO, וטכנולוגית התכנית של המשרד לענייני כלכלה. (STW OTP 11114).

<img alt="איור 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51847/51847fig1highres.jpg" width="500"> איור 1. סכמטי הממחיש את התקנת מיקרוסקופ מכוניות עם הזרימה הפנימית באמצעות התקנת פירוק. נתון זה שונה מפוסל et 13 אל. 1. הפעלת המערכת <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את psec 20 פעמה 1,064 לייזר מכוניות ננומטר ולאפשר הלייזר לחימום (כ 1.5 שעות). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את מקור אור UV מנורת דאוטריום ולאפשר לו לחימום (כ 10 דקות). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפתוח את התריס על מקור אור UV מנורת דאוטריום ידי הגדרת מתג התריס כדי "לפתוח". </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את מחשב שליטת מיקרוסקופ ולפתוח את תוכנת שליטת מיקרוסקופ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את מחשב ספקטרומטר UV ולפתוח את תוכנת שליטת ספקטרומטר. </li></ol> 2. Miהתקנת croscope <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר את מטרת מיקרוסקופ הרצויה. השתמש אובייקטיבי 20X/0.5 NA כדי להשיג את התוצאות שהוצגו בעבודה זו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את המסננים בצריח להגדיר מסנן לשדר לייזרי עירור ומשקפים את אות המכוניות. בחר מראה 775 ננומטר ארוך לעבור dichroic ומסנן 40 ננומטר להקה עובר 650 ננומטר לשכפל את התוצאות שמוצגים בעבודה זו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח מסננים מתאימים מול גלאי צינור מכפיל (PMT) שמשדרים מכוניות לאותת ולסנן אור לא רצוי. לסנן את האור עם מסנן 750 ננומטר קצר לעבור ומסנן 40 ננומטר להקה עובר 650 ננומטר כדי לשחזר את הניסויים שנערכו בעבודה זו. </li></ol> 3. בדיקת מערכת <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את משאבת peristaltic ובינוני פירוק משאבה לכמה דרך זרימת UV התא בצורת Z דקות כדי לנקות את הנוזל קודם מהצנרת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקבוע את קצב הזרימה של המשאבה על ידי שקילת כמות בינונית פירוק נשאבת בדקות 2. התאם בלתי מהירות משאבההוא הגיע עד שקצב זרימה רצויה. לשאוב את מדיום הפירוק בקצב זרימה של 5 מיליליטר / דקה כדי להשיג את התוצאות שדווחו בעבודה זו. </li></ol> 4. מדידת פירוק UV <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתוכנת שליטת ספקטרומטר UV, לחץ על התפריט "קובץ" ולאחר מכן לחץ על "מדידת הספיגה חדשה" כדי לפתוח חלון המפרט את כל ספקטרומטרים הזמינים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על ספקטרומטר UV הנכון ולאחר מכן לחץ על "הבא" כדי לפתוח חלון המציג את הפרמטרים רכישת נתונים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להגדיר גם את זמן האינטגרציה ומיצוע של רוח רפאים. בחר זמן אינטגרציה של 150 אלפיות שניים עם 200 ממוצעים לשכפל את התוצאות שמוצגים בעבודה זו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על הכפתור שכותרתו "הבא" כדי להעלות את המסך משמש להקלטת ספקטרום ההתייחסות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על הכפתור שנראה כמו נורה צהובה להקליט ספקטרום התייחסות. לשאוב בינוני פירוק ברציפות במדידה זו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את התריס על מקור אור UV מנורת דאוטריום ידי הגדרת המתג למצב "סגור". </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על הכפתור שכותרתו "הבא" כדי להעלות את המסך משמש להקלטת הספקטרום הכהה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על הכפתור שנראה כמו הנורה אפורה כדי להקליט ספקטרום כהה. לשאוב בינוני פירוק ברציפות במדידה זו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על הכפתור שאומר "סיום" על מנת להתחיל את המדידות ספיגת UV. </li></ol> וידאו פירוק 5. מכוניות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בשליטת מיקרוסקופ קליק תוכנת מכוניות על הכפתור שבוחר מדידה "XYT". </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על התיבה הנפתחת ולבחור את גודל התמונה בפיקסלים. בחר את גודל תמונה של 512 x 512 פיקסלים לשחזר את התמונות שדווחו בעבודה זו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> גרור את מחוון מהירות הדמיה לאחד, "בינוני", "המהיר", או העמדה "איטית". השתמש במהירות הסריקה מהירה (1.12 שניות לכל תמונה) על מנת להשיגהתוצאות שמוצגים בעבודה זו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על החצים שכותרתו "זום" כדי לכוונן את רמת הזום. בחר זום "2x" לשכפל את רמת הזום ושדה הראייה (350 x 350 מיקרומטר) המשמש לתוצאות הללו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על התיבה הנפתחת ובחר את המטרה בשימוש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על תיבת הקלט והקלד את כמות המסגרות הנדרשות לוידאו מכוניות פירוק (תלוי באורך של ניסוי). לנהל פירוק ל-15 דקות על ידי הקלטת 900 מסגרות לשחזר את התוצאות שמוצגים בעבודה זו. </li></ol> 6. מכוניות אורך גל כוונון <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש במתנד הפרמטרים האופטי (OPO) בקר להתאים את ההגדרות של OPO כגון טמפרטורה, מיקום piezo, ואת מיקום מסנן Lyot עד לפלט לייזר מקסימאלי בתדירות ראמאן הרצויה. מנגינת OPO ל2,960 -1 סנטימטר כדי להקליט את אותן תוצאות כמו אלו שהוצגו במאמר זה. </li></ol> 7. ניסוי הפירוק<ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח לוח לבעל מדגם של מנהג מכוניות נבנו תא הזרימה, לדפוק את בעל המדגם סגור היטב כדי למנוע דליפה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף את הצנרת למכוניות תא זרימת חיבור מכוניות תא זרימה לכוס המכילה מדיום הפירוק ומשאבת peristaltic. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את תא זרימת מכוניות המכיל לוח על הבמה מיקרוסקופ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק שמכוניות תא הזרימה מחובר לכוס הפירוק בינונית, משאבת peristaltic, תא זרימת UV בצורת Z ואת כוס האיסוף פסולת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על לחצן "חזור על XY" כדי להתחיל בסריקת מערכת מיקרוסקופ במצב סריקה רציפה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את המיקוד של המיקרוסקופ ידי הזזת האובייקטיבית עד פני השטח של הלוח הוא בשדה הראייה על מסך מחשב שליטת מיקרוסקופ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על המחוון בתוכנת שליטת מיקרוסקופ שכותרתו "PMT". התאם את רגישות הגלאי על ידי הגדלת / הקטנת מתח PMT עדתמונת משביעת רצון (לא כהה מדי ולא רווי) היא נראה על המסך. הערה: שים לב שלא יעמיסו יותר מדי על PMT באמצעות מתח גבוה. עבור עבודה זו, השתמשנו מתח PMT סביב 600 V אבל זה יכול להשתנות בהתאם לPMT בשימוש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על "עצור" בתוכנת שליטת מיקרוסקופ כדי לעצור את הסריקה רציפה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בו זמנית (או קרוב זה לזה ככל האפשר) להתחיל לשאוב בינוני פירוק, להתחיל להקליט סריקת XYT יחידה, ולהתחיל לאסוף ספקטרום ספיגת UV. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במהלך ניסוי הפירוק, לפקח על קלטת וידאו ולהתאים את הפוקוס באופן ידני מיקרוסקופ כדי להבטיח את הלוח הוא ללא הרף בפוקוס. </li></ol> 8. פירוק ההודעה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עצור את משאבת peristaltic ידי כיבויו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על התפריט "הקובץ" ולאחר מכן לחץ על "שמור כוידאו" בתוכנת שליטת מיקרוסקופ כדי לשמור את סריקת XYT כוידאו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על התפריט "הקובץ", ולאחר מכן לחץ על "שמור "ולאחר מכן לחץ על" עצור יצוא "על תוכנת שליטת ספקטרומטר לעצור את האוסף של ספקטרום ספיגת UV. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את מכוניות תא זרימה מבמת מיקרוסקופ והסירו את הלוח מתא זרימת מכוניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שטוף את מכוניות תא זרימת שימוש במים ואתנול, ולאחר מכן לייבש באמצעות נייר טישו. </li></ol>

<ol><li>Ku, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+the+Biopharmaceutical+Classification+System+in+Early+Drug+Development%5BTitle%5D)+AND+%22The+AAPS+Journal%22%5BJournal%5D)">Use of the Biopharmaceutical Classification System in Early Drug Development.</a> The AAPS Journal. 10, 208-212 (2008).</li>
<li>The United States Pharmacopeia. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22United+States+Pharmacopeial+Convention+32nd+ed%22">United States Pharmacopeial Convention 32nd ed</a>. , Rockville, MD. 1-8 (2009).</li>
<li>Florence, A. J., Johnston, A. Applications of ATR UV/vis spectroscopy in physical form characterisation of pharmaceuticals. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFlorence%2C+AJ+%22Spectrosc.+Eur%22">Spectrosc. Eur</a>. 4, John Wiley & Sons Ltd. (2004).</li>
<li>Aaltonen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+situ+measurement+of+solvent-mediated+phase+transformations+during+dissolution+testing%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Pharm.+Sci%22%5BJournal%5D)">In situ measurement of solvent-mediated phase transformations during dissolution testing.</a> J. Pharm. Sci. 95, 2730-2737 (2006).</li>
<li>Savolainen, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Better+understanding+of+dissolution+behaviour+of+amorphous+drugs+by+in+situ+solid-state+analysis+using+Raman+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Pharmaceutics+and+Biopharmaceutics%22%5BJournal%5D)">Better understanding of dissolution behaviour of amorphous drugs by in situ solid-state analysis using Raman spectroscopy.</a> European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 71, 71-79 (2009).</li>
<li>Slipchenko, M. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vibrational+imaging+of+tablets+by+epi-detected+stimulated+Raman+scattering+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Vibrational imaging of tablets by epi-detected stimulated Raman scattering microscopy.</a> Analyst. 135, 2613-2619 (2010).</li>
<li>Parekh, S. H., Lee, Y. J., Aamer, K. A., Cicerone, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Label-Free+Cellular+Imaging+by+Broadband+Coherent+Anti-Stokes+Raman+Scattering+Microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys.+J%22%5BJournal%5D)">Label-Free Cellular Imaging by Broadband Coherent Anti-Stokes Raman Scattering Microscopy.</a> Biophys. J. 99, 2695-2704 (2010).</li>
<li>Kang, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+Situ+Visualization+of+Paclitaxel+Distribution+and+Release+by+Coherent+Anti-Stokes+Raman+Scattering+Microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">In Situ Visualization of Paclitaxel Distribution and Release by Coherent Anti-Stokes Raman Scattering Microscopy.</a> Anal. Chem. 78, 8036-8043 (2006).</li>
<li>Kang, E., Robinson, J., Park, K., Cheng, J. -X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Paclitaxel+distribution+in+poly%28ethylene+glycol%29%2Fpoly%28lactide-co-glycolic+acid%29+blends+and+its+release+visualized+by+coherent+anti-Stokes+Raman+scattering+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Controlled+Release%22%5BJournal%5D)">Paclitaxel distribution in poly(ethylene glycol)/poly(lactide-co-glycolic acid) blends and its release visualized by coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy.</a> J. Controlled Release. 122, 261-268 (2007).</li>
<li>Kang, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+coherent+anti-stokes+Raman+scattering+microscopy+to+image+the+changes+in+a+paclitaxel-poly%28styrene-b-isobutylene-b-styrene%29+matrix+pre-+and+post-drug+elution%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Materials+Research+Part+A%22%5BJournal%5D)">Application of coherent anti-stokes Raman scattering microscopy to image the changes in a paclitaxel-poly(styrene-b-isobutylene-b-styrene) matrix pre- and post-drug elution.</a> Journal of Biomedical Materials Research Part A. 87A, 913-920 (2008).</li>
<li>Jurna, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coherent+anti-Stokes+Raman+scattering+microscopy+to+monitor+drug+dissolution+in+different+oral+pharmaceutical+tablets%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Innovative+Optical+Health+Sciences%22%5BJournal%5D)">Coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy to monitor drug dissolution in different oral pharmaceutical tablets.</a> Journal of Innovative Optical Health Sciences. 2, 37-43 (2009).</li>
<li>Windbergs, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+Imaging+of+Oral+Solid+Dosage+Forms+and+Changes+upon+Dissolution+Using+Coherent+Anti-Stokes+Raman+Scattering+Microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Chemical Imaging of Oral Solid Dosage Forms and Changes upon Dissolution Using Coherent Anti-Stokes Raman Scattering Microscopy.</a> Anal. Chem. 81, 2085-2091 (2009).</li>
<li>Fussell, A., Garbacik, E., Offerhaus, H., Kleinebudde, P., Strachan, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+situ+dissolution+analysis+using+coherent+anti-Stokes+Raman+scattering+%28CARS%29+and+hyperspectral+CARS+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Pharmaceutics+and+Biopharmaceutics%22%5BJournal%5D)">In situ dissolution analysis using coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) and hyperspectral CARS microscopy.</a> European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 85, 1141-1147 (2013).</li>
<li>Lua, Y. -Y., Cao, X., Rohrs, B. R., Aldrich, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+Characterizations+of+Spin-Coated+Films+of+Ethylcellulose+and+Hydroxypropyl+Methylcellulose+Blends.+%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Surface Characterizations of Spin-Coated Films of Ethylcellulose and Hydroxypropyl Methylcellulose Blends. </a> Langmuir. 23, 4286-4292 (2007).</li>
<li>Skoog,, Holler, F. J., Crouch, S. R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSkoog%2C++%22Principles+of+Instrument+analysis.+6+ed%22">Principles of Instrument analysis. 6 ed</a>. , Thomson Brooks/Cole. (2007).</li>
<li>Rodríguez-Hornedo, N., Lechuga-Ballesteros, D., Hsiu-Jean, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phase+transition+and+heterogeneous%2Fepitaxial+nucleation+of+hydrated+and+anhydrous+theophylline+crystals%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Pharm%22%5BJournal%5D)">Phase transition and heterogeneous/epitaxial nucleation of hydrated and anhydrous theophylline crystals.</a> Int. J. Pharm. 85, 149-162 (1992).</li>
</ol>

החוקרים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.

בעת ביצוע ניסויי פירוק מיקרוסקופיים של CARS, ישנם כמה היבטים קריטיים שצריך לעקוב אחריהם במהלך הניסוי. ראשית, הכנסת מדיום הפירוק לתא הזרימה של CARS גורמת למוקד לנוע. המשמעות היא שהתמונה הולכת לאיבוד מיד ונדרשים כמה מיקרונים של התאמה אובייקטיבית כדי למצוא שוב את פני השטח. שנית, קיים סיכון לדליפת נוזלים מתא הזרימה של CARS אם מכסה הזכוכית נשבר במהלך הניסוי. זה עלול לגרום לנזק נוזלי לאופטיקה, לכן חשוב להקשיב לכל צליל פיצוח שעלול לגרום לכך שהזכוכית נשברה. לבסוף, יש גם סיכוי קטן שהצנרת יכולה להיחסם עקב חלקיקים במערכת במהלך הניסוי, ניתן לראות זאת כשינוי חריג פתאומי בספקטרום ה-UV וגם באמצעות בדיקה תקופתית של הזרימה במהלך הניסוי.
חסימת חלקיקים של הצנרת היא בעיקר בעיה עם טבליות שתוכננו להתפרק במהלך הפירוק. זוהי אחת המגבלות של טכניקה זו מכיוון שמערכת זו דורשת שפני השטח של הטאבלט יישארו שלמים לאורך כל הפירוק כדי לאפשר הדמיה. בנוסף לטבליות מתפרקות, לא ניתן כיום לצלם טבליות שנועדו להתנפח במהלך הפירוק מכיוון שהדבר עלול להוביל לשבירה של תא הזרימה של CARS.
טבליות הדמיה במהלך המסה מספקות הבנה טובה יותר של המתרחש על פני הטבליה המתמוססה. שיטות פירוק פרמצבטיות קונבנציונליות מתמקדות רק בתכולת התרופה המומסת במדיום המסה שיכולה לזהות אם הטבליה עוברת או נכשלת בתקן הנדרש. עם זאת, במקרה של בדיקה כושלת קשה לקבוע מה גרם לכישלון. המקרה של מבחן המסה כושל הוא פוטנציאלי שבו ניתוח המסה באתרו באמצעות מיקרוסקופ CARS יכול לספק תשובות.
יישומים עתידיים לניתוח פירוק באתרו באמצעות מיקרוסקופ CARS יכולים לכלול חקירות באמצעות טבליות מורכבות יותר המכילות יותר מתרופה אחת או חומר עזר אחד, בפרט צורות מינון בשחרור מושהה או מבוקר שאינן מתנפחות במהלך פיתוח הפורמולציה. בנוסף, ייתכן שניתן יהיה לחקור דגימות באמצעות אמצעי פירוק רלוונטיים ביולוגית היוצרים תנאים הקשורים יותר ל-in vivo. 
לסיכום, עבודה זו מראה כי מיקרוסקופ CARS מסוגל להדמיה מהירה ספציפית כימית המבוססת על תדרי רטט ראמאן המאפשרים הדמיה סלקטיבית של התרופה בטבליה המכילה גם תרופה וגם חומר עזר. בנוסף, מיקרוסקופיה CARS בשילוב עם ספקטרוסקופיה של ספיגת UV מוטבעת היא כלי רב עוצמה המסוגל לנטר את פני השטח של טבליות העוברות פירוק ולתאם שינויים פני השטח הנראים באמצעות CARS עם שינויים בקצב ההתמוססות.

במהלך הפיתוח של צורות מינון תרופות אוראליות כגון טבליות וקפסולות יש דגש חזק על בדיקות פירוק. צורות מינון אוראלית נדרשות לפזר לפני שהם יכולים להיספג ליעילות טיפולית. יש תרופות מסיסים היטב בדרך כלל בעיות להגיע ריכוז נאות מה שהופך את בדיקת פירוק חשובה במיוחד 1. שיטות פירוק פרמקופאות הם נפוצים ביותר לניתוח פירוק. ברוב המקרים זה דורש הכנת התרופה כטבליות או כמוסה אשר ממוקמות אז לתוך כוס של זורם בינוני פירוק. ריכוז התרופה המומס נקבע אז על ידי ניתוח דגימות של מדיום הפירוק באמצעות טכניקה ספקטרוסקופיות סטנדרטית כגון ספיגת UV ספקטרוסקופיה 2. שיטות פירוק תרופות המסורתיות אלה אינם מספקים כל ניתוח ישיר של המדגם או כל שינוי שעשוי להיות המתרחש על פני השטח ההמסה של צורת המינון.ניתוח ישיר של המדגם במהלך הפירוק יכול לספק מידע נוסף על צורת מינון ההמסה ואפשרות לזהות בעיות גורם לכשל בבדיקת פירוק. ניתוח ישיר של המסת צורות מינון מחייב שימוש בטכניקות אנליטיות אתרו שהם מסוגלים ניטור תהליך הפירוק. כדי להקליט באתר במהלך פירוק השיטה אנליטית לא חייבת להיות מושפעת על ידי נוכחותו של מדיום הפירוק והטכניקה צריכה רזולוציה גבוהה זמנית למדוד באופן מהימן את שינויים בצורת מינון ההמסה בסדר הגודל של שניות. סך הכל ספקטרוסקופיה UV ההחזרה נחלש הוכח להיות מתאים למדידת שינויים במהלך פירוק אך חסרת רזולוציה מרחבית הניתנת על ידי טכניקות הדמיה 3. טכניקות הדמיה תרופות מסורתיות כגון מיקרוסקופיה סריקת אלקטרונים (SEM), ומיפוי ראמאן ספונטני לשניהם יש גורמים מגבילים שימנעו את השימוש שלהם באתרו לפירוק. ההדמיה SEM היא טכניקת הדמיה מהירה ברזולוציה גבוהה מסוגלת הדמיה פני השטח של צורות מינון תרופות. עם זאת, ההדמיה SEM מבוצעת בדרך כלל בתנאי ואקום ודורשת ציפוי מדגם שהופך אותו מתאים בתחום ההדמיה פירוק אתרו. ספקטרוסקופיית ראמאן הספונטנית מצמידים סיבים בשילוב עם זרימה דרך התא וספקטרוסקופיה קליטת זרימה דרך UV, שבוצעה כדי לפקח על מערכות סמים שונות באתרו במהלך פירוק, כולל תאופילין 4, קרבמזפין, וindomethacin 5. ספקטרוסקופיית ראמאן הייתה מסוגלת לזהות שינויי פני השטח מתרחשים במהלך פירוק אבל זה לא נתן שום מידע מרחבי על איפה שינויי פני השטח היו מתרחשים. מיפוי ראמאן ספונטני משתמש בספקטרום ראמאן ומספק מידע מרחבי על פני השטח של המדגם אבל הדמיה לוקחת בסדר הגודל של דקות עד שעות, תלוי באזור בתמונה, מה שהופךזה לא מתאים להדמית פירוק אתרו. מיקרוסקופיה קוהרנטית אנטי סטוקס פיזור ראמאן (CARS) היא טכניקת ההדמיה מהירה ושילוב עם ספקטרוסקופיה קליטת UV מוטבע, זה אפשר לנו לפתח טכניקה מסוגלת בניתוח פירוק אתרו. מיקרוסקופיה מכוניות מספקת הדמיה כימי סלקטיבית מהירה שאינו מושפעת על ידי הנוכחות של מדיום פירוק מה שהופך את שיטה למתאימה לניתוח בפירוק אתרו. טכניקות מכוניות מחולקות באופן גס לשתי קבוצות על בסיס משך הפעימה של הלייזרים; אחד להיות מכוניות צר (לייזרים פעמו picosecond), ומכוניות האחרות להיות בפס רחב (לייזרים פעמו femtosecond). מערכת מיקרוסקופ מכוניות טיפוסית מורכבת משני מקורות לייזר פעם ומיקרוסקופ הפוכה. כדי לייצר אות מכוניות, אחד מהלייזרים פעמו צריך להיות מתכונן כך יש הבדל בתדר בין שני הלייזרים התואמים רטט ראמאן. בנוסף,שני הלייזרים נדרשים חפיפה במרחב (מרחבי) וזמן (זמני), עם פולסים משני הלייזרים המגיעים באותו האזור של המדגם באותו הזמן. כתנודות ראמאן הן כימיים ספציפיות ואות מכוניות נוצרה רק בתוך נפח המוקד של מיקרוסקופ, מיקרוסקופית מכוניות מסוגל הדמיה כימית סלקטיבית עם רזולוציה עד לגבול ההשתברות. מיקרוסקופיה המכוניות צר באמצעות מצב רטט ראמאן בודד מאפשרת הדמיה על 100x מהר יותר בהשוואה לטכניקות מיפוי ראמאן הספונטניות 6. תמונות מיקרוסקופית מכוניות בפס רחב על פני טווח רחב יותר של רוח רפאים (600-3,200 -1 סנטימטר לעומת ~ 4 סנטימטר -1) אך יש לו רזולוציה נמוכה יותר של רוח רפאים (כ -1 סנטימטר לעומת 10 ~ 4 -1 סנטימטר) ומהירות איטית הדמיה (50 אלפיות השני / פיקסל לעומת 5 ~ μsec / פיקסל) בהשוואה למיקרוסקופיה מכוניות צרת 7. מיקרוסקופיה המכוניות צר כבר בשימוש לDRU תמונהשחרור גרם מכמה מערכות תרופות. באזור של ניסוחים תרופות, קאנג et al. 8-10 סרטי פולימר סמים נטענים הדמיה. בתחילה הם צילמו את ההפצה של התרופה הטעונה, אשר בעקבות הדמיה של שחרור התרופה ממדיום פירוק סטטי. Jurna et al. 11 וWindbergs et al. 12 הלכו צעד אחד קדימה וצלמו ראשית את התפלגות תאופילין בצורות מינון שומנים בדם ואחרי ההדמיה פירוק התרופה באמצעות מדיום פירוק דינמי. פיתחנו שיטה אנליטית חדשה כדי לפקח בו זמנית משטח שינויים בלוח עוברים פירוק עם מיקרוסקופיה מכוניות צר בעת הקלטת ריכוז התרופה מומסת עם ספקטרוסקופיה קליטת UV. אנו מדגימים את השימוש בטבליות הדמיה בשיטה זו המכילות תאופילין תרופת המודל בשילוב עם תאית אתיל עוברת פירוק במים כמדיום פירוק.

<table><tbody><tr><td>Paladin 1,064 ננומטר לייזר</td><td>קוהרנטי</td><td></td><td>דגם אב טיפוס לא למכירה</td></tr><tr><td>לבנטה אמרלד מתנד פרמטרי אופטי</td><td>APE ברלין</td><td></td><td></td></tr><tr><td>IX71 מיקרוסקופ</td><td>אולימפוס</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fluoview 300 יחידת סריקה</td><td>אולימפוס</td><td></td><td></td></tr><tr><td>פוטו-מכפיל צינור R3896</td><td>Hamamatsu</td><td></td><td></td></tr><tr><td>אופטיקה עצמאית / מסננים</td><td>Thorlabs ו- Chroma</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Reglo משאבה פריסטלטית</td><td>ISMATEC</td><td></td><td></td></tr><tr><td>USB2000+ ספקטרומטר</td><td>אופטיקה</td><td></td><td></td>אוקיינוס</tr><tr><td>DT-MINI-2-GS מקור אור</td><td>אופטיקה</td><td></td><td></td>אוקיינוס</tr><tr><td>FIA-Z-SMA-TEF Z תא זרימה בצורת אופטיקה</td><td></td><td></td><td>אוקיינוס</td></tr><tr><td>QP400-2-SR-BX סיבים אופטיים</td><td>אוקיינוס אופטיקה</td><td></td><td></td></tr><tr><td>צנרת פלסטיק</td><td>ISMATEC</td><td></td><td></td></tr><tr><td>CARS תא זרימת</td><td></td><td></td> טבליות פירוק <td>ביתי באוניברסיטה - נועד להכיל טבליות בקוטר 12 מ"מ ועובי 3 מ"מ. לתא הזרימה יש עומק תעלה של כ-0.5 מ"מ.</td></tr><tr><td>כוסות זכוכית</td><td>VWR</td><td>D108980</td><td></td></tr><tr><td>Theophylline anhydrate</td><td>BASF</td><td>30058079</td><td></td></tr><tr><td>אתיל תאית</td><td>Colorcon</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

פיזור ראמאן (cars) טבליות קוהרנטית אנטי סטוקס מדמיין מיקרוסקופית תרופות במהלך פירוק

Coherent anti-Stokes Raman Scattering (CARS) Microscopy Visualizes Pharmaceutical Tablets During Dissolution

בדיקות פירוק תרופות מסורתיות לקבוע את כמות התרופה מומסת לאורך זמן על ידי מדידת תכולת סמים במדיום הפירוק. שיטה זו מספקת מידע ישיר מועט על מה שקורה על פני השטח של לוח ההמסה. כרכב פני השטח הלוח והמבנה יכולים להשתנות במהלך פירוק, זה חיוני כדי לפקח על זה במהלך בדיקת פירוק. בעבודה זו מיקרוסקופיה אנטי סטוקס ראמאן קוהרנטי פיזור משמשת לתמונת פני השטח של טבליות במהלך פירוק תוך ספקטרוסקופיה קליטת UV היא בו זמנית לספק ניתוח מוטבע של ריכוז תרופה מומס לכמוסות המכילות תערובת 50% מanhydrate תאופילין ותאית אתיל. המדידות הראו כי במכוניות אתר מיקרוסקופיה מסוגלת הדמיה סלקטיבי תאופילין בנוכחות תאית אתיל. בנוסף, anhydrate תאופילין יומר למונוהידראט תאופילין במהלך פירוק, בקריאה בצורת מחטstals גובר על פני השטח הלוח בזמן הפירוק. המרה של anhydrate תאופילין למונוהידראט, בשילוב עם חשיפה מופחתת של התרופה למדיום הפירוק זורם הביאה שיעורי פירוק ירד. התוצאות שלנו מראות כי בשילוב במיקרוסקופיה מכוניות אתרו עם ספקטרוסקופיה קליטת UV המוטבעים הוא מסוגל ניטור פירוק לוח תרופות ומקשרים שינויי פני השטח עם שינויים בקצב פירוק.

בניתוח פירוק אתרו באמצעות מכוניות מיקרוסקופיה נערכה בטבליות (בקוטר מ"מ 12, פנים שטוח) המכיל תערובת של 50:50 anhydrate מודל תאופילין סמים ותאית אתיל עם מים מזוקקים נשאב ב5 מיליליטר / דקה כמדיום הפירוק. תמונות מכוניות (512 x 512 פיקסלים) נאספו כל שניות 1.12 בתדירות רטט ראמאן 2,960 -1 סנטימטר שהוא סלקטיבי לתוכן תאופילין בלוח למשך תקופת ניסוי הפירוק. איור 2 מראה שנבחר מסגרות מוידאו הפירוק. בתחילת הפירוק (איור 2, זמן 0 שניות) יש תחומים של ירוק המראים את תוכן תאופילין של הלוח ויש גם אזורים הכהים שבו יש רק אתיל הווה תאית על פני השטח של הלוח. באזורים הכהים על פני השטח של הלוח ניתן לראות את תוכן תאית אתיל קלוש. זאת, משום שהוא דיווח כי cellulo אתיל יש se תדרי רטט ראמאן עם מקסימום סביב 2,930 ו2,975 -1 סנטימטר 14. לאחר כ60 שניות נראה שיש ההתחלה של צמיחת גביש מונוהידראט תאופילין על פני השטח שבו ניתן לראות כגבישים בצורת מחט צרים גדל החוצה מגרעין גביש אחד לפחות במרכז הפריים (איור 2, שניות 60 זמן) . גידול גבישי מונוהידראט יכול להיות הרבה ראה בצורה ברורה יותר לאחר 130 שניות (איור 2, שניות 130 זמן). בנוסף, בשלב 130 שניות זמן זה ניתן לראות כי גביש מונוהידראט לא התפשט לגמרי על פני השטח של הלוח. נראה כאילו הנוכחות של אזורי תאית אתיל חסמה את ההתארכות של מחטי מונוהידראט מבחינה פיזית. לאחר 250 שניות, ניתן לראות שכיסוי מונוהידראט של פני השטח הוא לא בולט כמו שמצביע על כך שגבישי מונוהידראט הם עצמם מתחילים להתמוסס. ether.within-page = "תמיד"&gt; <img alt="איור 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51847/51847fig2highres.jpg" width="500"> איור 2. מסגרות מוידאו פירוק מכוניות. תמונות נבחרות מכוניות (2,960 -1 סנטימטר) מוידאו לפירוק anhydrate תאופילין עם לוח תאית אתיל. תמונת 0 שניות נרשמה באזור אחד של המדגם תוך 60, 130, ו250 תמונות שניות נרשמות באזור אחר של המדגם. וידאו המכוניות זמין כמידע משלים. בר סולם הוא 50 מיקרומטר. ספקטרוסקופיה אולטרה סגול (UV) היא סוג של ספקטרוסקופיה קליטה באמצעות אור UV כמקור העירור. צעדי ספקטרוסקופיה UV אלקטרון מעברים ממדינת הקרקע למדינה מתרגשת 15. יש תאופילין שיא רחב סביב 270 ננומטר תוך תאית אתיל היא כמעט בלתי ניתנת לפתרון בטווח בינוני הפירוק ולכן לא צפויה לתרום לספקטרום UV המוקלט. ניתוח של dissoבינוני lution באמצעות תא זרימת UV בצורת z מוטבע מאפשר לנו לקבוע את כמות התרופה מומסת במהלך פירוק כמותית. איור 3 מציג את פרופיל UV-הפירוק לפירוקה של anhydrate תאופילין עם לוח תאית אתיל. פרופיל פירוק UV (איור 3) מראה כי פיזור anhydrate תאופילין מתחיל להגיע לריכוז מרבי של כ -90 מיקרוגרם / מיליליטר בתוך 120 שניות במהירות; לאחר זמן שלב זה קצב הפירוק מתחיל ירידה. הירידה בקצב הפירוק יכולה להיות בגלל הנוכחות של מונוהידראט תאופילין (מסיסות 6 מ"ג / מיליליטר ב25 ° 16 C) גבישים על פני השטח שבו הם פחות מסיסים מאשר anhydrate תאופילין (מסיסות 12 מ"ג / מיליליטר ב ° C25 16 ) ונראה בבירור בוידאו פירוק מכוניות (איור 2) בנקודה זו בזמן. קצב פירוק הפחתה ההדרגתית יכול גם להיות מוסבר באופן חלקי בהפחתת יה בחשיפת תאופילין למדיום זורם. ירידה זו מתרחשת משום תאית אתיל היא כמעט בלתי מסיס במים, ולכן כתאופילין ממס את תאית אתיל שנותר מעכבת חשיפת תאופילין למדיום הפירוק. <img alt="איור 3" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51847/51847fig3highres.jpg" width="500"> איור 3. פרופיל פירוק UV. ריכוז לעומת עלילת זמן לanhydrate תאופילין בשילוב עם לוח תאית אתיל מראה את הריכוז של תאופילין במדיום הפירוק במהלך ניסוי הפירוק.

מיקרוסקופיה קוהרנטית אנטי סטוקס פיזור ראמאן (CARS) בשילוב עם התקנת זרימה דרך פנימי פירוק כדי לאפשר באתר והדמיה של פני השטח של טבליות תרופות עוברות פירוק בזמן אמת. באמצעות התקנה שהותקן זה, זה אפשרי, כדי לקשר בין סרטוני מכוניות עם פרופילי פירוק תרופה שנרשמו באמצעות ספקטרוסקופיית ספיגת UV מוטבעת.

פיזור ראמאן (CARS) טבליות קוהרנטית אנטי סטוקס מדמיין מיקרוסקופית תרופות במהלך פירוק

Traditional pharmaceutical dissolution tests determine the amount of drug dissolved over time by measuring drug content in the dissolution medium. This ...

המטרה הכוללת של הליך זה היא לבצע הדמיה סלקטיבית כימית על פני טבליה העוברת פירוק תרופות באמצעות ניתוח פירוק רכב באתרו. זה מושג על ידי כוונון מערכת הלייזר של המכונית לתדר סלקטיבי עבור הכימיקל המעניין בטבליה והגדרת ספקטרומטר ספיגת UV לתיעוד ספקטרום. השלב השני הוא להכניס טאבלט לתא זרימת הפירוק של המכונית ולהבריג היטב.לאחר מכן, תא זרימת הפירוק של המכונית ממוקם על במת המיקרוסקופ והצנרת מחברת אותו למשאבה ולמדיום הפירוק. השלב האחרון הוא להקליט בו זמנית סרטון פירוק של מכונית תוך שאיבת מדיום המסה והקלטת ספקטרום ספיגת UV. בסופו של דבר, ניתוח הפירוק של המכונית באתרו משמש כדי להראות שניתן לדמיין שינויים במשטח במהלך הפירוק ולתאם אותם עם שינויים בקצב ההתמוססות.היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני טכניקות קיימות, כגון שיטות פירוק פרמקופיה, הוא שניתוח הפירוק של init car מספק מידע מעמיק על פני השטח של הטבליה, שיכולים להשתנות במהלך הפירוק. כדי להתחיל, הפעל את הלייזר של המכונית ואת מקור האור האולטרה סגול או UV של מנורת הדאוטריום ואפשר לו להתחמם. פתח את התריס בדאוטריום lamp מקור אור UV על ידי הגדרת מתג התריס לפתיחה.לאחר מכן, הפעל את מחשב בקרת המיקרוסקופ ופתח את תוכנת בקרת המיקרוסקופ. הפעל את מחשב ספקטרומטר ה-UV ופתח את תוכנת בקרת הספקטרומטר. בחר את מטרת המיקרוסקופ הרצויה.הגדר את המסננים בצריח ערכת המסננים כדי לשדר לייזרים עירור, ולשקף את האות של המכונית. הנח מסננים מתאימים מול גלאי צינור מכפיל הצילום כדי להעביר את האות של המכונית ולסנן אור לא רצוי. לבדיקת מערכת, הפעל את המשאבה הפריסטלטית ואת מדיום פירוק המשאבה דרך תא זרימת ה-UV בצורת V למשך מספר דקות כדי לנקות את הנוזל הקודם מהצנרת.קבע את קצב הזרימה של המשאבה על ידי שקלול כמות מדיום הפירוק שנשאב שתי דקות. כוונן את מהירות המשאבה עד להגעה לקצב הזרימה הרצוי. למדידת פירוק UV בתוכנת בקרת ספקטרומטר UV, לחץ על file תפריט.לאחר מכן לחץ על מדידת ספיגה חדשה כדי לפתוח חלון, המפרט את כל הספקטרומטרים הזמינים. לחץ על ספקטרומטר ה-UV הנכון ולאחר מכן לחץ על הבא כדי לפתוח חלון, המציג את פרמטרי רכישת הנתונים. הגדר גם את זמן האינטגרציה וגם את הממוצע הספקטרלי.לחץ על הכפתור שכותרתו הבא כדי להעלות את המסך המשמש להקלטת ספקטרום הייחוס. לחץ על הכפתור שמופיע כנורה צהובה כדי להקליט מדיום פירוק משאבת ספקטרום ייחוס ברציפות. במהלך מדידה זו, סגור את התריס על הדאוטריום lamp מקור אור UV על ידי הגדרת המתג למצב סגור.לחץ על הכפתור שכותרתו הבא כדי להציג את המסך המשמש להקלטת הספקטרום הכהה. לחץ על הכפתור שמופיע כנורה אפורה כדי להקליט מדיום פירוק משאבת ספקטרום כהה ברציפות. במהלך מדידה זו, לחץ על הכפתור שאומר סיום כדי להתחיל את מדידות ספיגת ה-UV בתוכנת בקרת המיקרוסקופ של המכוניות, לחץ על הכפתור שבוחר מדידת XYT.לחץ על התיבה הנפתחת ובחר את גודל התמונה בפיקסלים. גרור את מחוון מהירות ההדמיה למצב מהיר, בינוני או איטי. לחץ על החצים עם התווית גודל תצוגה כדי לכוונן את רמת גודל התצוגה.לאחר מכן לחץ על התיבה הנפתחת ובחר את המטרה שבה נעשה שימוש. לחץ על תיבת הקלט והקלד את כמות הפריימים הנדרשת לסרטון הפירוק של המכונית באמצעות המתנד הפרמטרי האופטי או בקר OPO, כוונן את הגדרות ה-OPO כגון מיקום פאזו טמפרטורה ומיקום מסנן LEO עד שתגיע לתפוקת לייזר מקסימלית בתדר הראמן הרצוי. הנח טאבלט לתוך מחזיק הדגימה של תא הזרימה של המכונית שנבנה בהתאמה אישית והברג את מחזיק הדגימה סגור היטב.כדי למנוע דליפה, חבר את הצנרת לתא הזרימה של המכונית, וחבר את תא הזרימה של המכונית לכוס המכילה את אמצעי הפירוק והמשאבה הפריסטלטית. הנח את תא הזרימה של המכונית המכיל טאבלט על שלב המיקרוסקופ. בדוק שתא הזרימה של המכונית מחובר לכוס אמצעי הפירוק.המשאבה הפריסטלטית, תא זרימת ה-UV בצורת V וכוס איסוף הפסולת. לחץ על כפתור החזרה XY כדי להתחיל את סריקת מערכת המיקרוסקופ במצב סריקה רציפה. כוונן את מיקוד המיקרוסקופ על ידי הזזת המטרה עד שמשטח הטאבלט נמצא בשדה הראייה על מסך המחשב לבקרת המיקרוסקופ.לחץ על המחוון בתוכנת בקרת המיקרוסקופ שכותרתה PMT. כוונן את רגישות הגלאי על ידי הגדלה או הקטנה של מתח PMT עד לתמונה משביעת רצון על המסך. לחץ על עצור בתוכנת בקרת המיקרוסקופ כדי לעצור את הסריקה הרציפה בו זמנית.התחל לשאוב מדיום פירוק. התחל להקליט סריקת XYT בודדת והתחל לאסוף ספקטרום סופג UV. במהלך ניסוי הפירוק, עקוב אחר הקלטת הווידיאו והתאם ידנית את מיקוד המיקרוסקופ.כדי להבטיח שהטאבלט נמצא כל הזמן במיקוד. עצור את המשאבה הפריסטלטית על ידי כיבויה. לחץ על תפריט קובץ ולאחר מכן לחץ על שמור כסרטון בתוכנת בקרת המיקרוסקופ כדי לשמור את סריקת XYT כסרטון וידאו בתוכנת בקרת הספקטרומטר, לחץ על שמור בתפריט הקובץ ולאחר מכן לחץ על הפסק ייצוא.כדי לעצור את איסוף ספקטרום ספיגת ה-UV, הסר את תא הזרימה של המכונית משלב המיקרוסקופ והסר את הטבליה מתא הזרימה של המכונית. כשלב אחרון, שטפו את תא הזרימה של המכונית באמצעות מים ואתנול ולאחר מכן יבשו באמצעות נייר טישו. פריימים נבחרים מסרטון הפירוק של המכונית מוצגים כאן בתחילת הפירוק.ישנם אזורים ירוקים המציגים את תכולת התיאופילין של הטבליה. האזורים הכהים הם המקום שבו יש רק אתיל תאית על פני הטבליה. לאחר כ-60 שניות, תחילת צמיחת גביש תיאופילין מונוהידראט נצפית על פני השטח כגבישים בצורת מחט צרה הצומחים החוצה מגרעין גביש אחד לפחות במרכז המסגרת.ניתן לראות בבירור את צמיחת הגביש המונוהידראט לאחר 130 שניות. בשלב זה, גביש המונוהידראט לא התפשט לחלוטין על פני הטבליה. נוכחותם של אזורי תאית אתיל עלולה לחסום פיזית את התארכות המחטים המונוהידרטיות.לאחר 250 שניות, ניתן לראות כי הכיסוי המונוהידראטי של פני השטח אינו בולט כל כך, מה שמרמז על כך שהגבישים המונוהידראטים מתחילים להמיס את פרופיל המסת ה-UV לפירוק התיאופילין אנהי עם טבלית אתיל תאית מראה כי המסה של תיאופילין אנהידראט מגיעה במהירות לריכוז מקסימלי של כ-90 מיקרוגרם למיליליטר תוך 120 שניות. לאחר נקודת זמן זו, קצב הפירוק מתחיל לרדת. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד לבצע ניתוח פירוק באתרו באמצעות מיקרוסקופיה קוסקופית.טכניקה זו מאפשרת הבנה משופרת של תהליך הפירוק על ידי ניטור פני השטח של טבלית המסה באמצעות הדמיה סלקטיבית כימית.

coherent-anti-stokes-raman-scattering-cars-microscopy-visualizes

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

שילוב של שלוש קצר פעמו לייזר באורך גל יחיד משמש ליצור פיזור קוהרנטית אנטי סטוקס ראמאן (CARS) ומכוניות כפליים-התהודה (DR-CARS). ההבדל בין אותות אלה מספק רגישות משופרת אחרת קשה לזהות אותות ראמאן קוהרנטית, המאפשר הדמיה של scatterers ראמאן חלש.

דיפרנציאל הדמיה של מבנים ביולוגיים עם פיזור כפליים-התהודה אנטי סטוקס קוהירנט ראמאן (CARS)

מקור: ז'אנג, מ. ואח', בדיקת רגישות אנטימיקרוביאלית מהירה באמצעות הדמיית פיזור ראמן מגורה של שילוב דויטריום בחיידק יחיד. J. Vis. Exp. (2022)הסרטון הזה מדגים את השימוש במיקרוסקופ פיזור רמאן המגרה להערכת רגישות לאנטיביוטיקה על ידי מעקב אחר פעילות מטבולית מסומנת בדויטריום. על ידי ניטור אותות פחמן-דויטריום, השיטה מאפשרת זיהוי מהיר של אוכלוסיות חיידקים עמידות ורגישות.

זיהוי רגישות לאנטיביוטיקה חיידקית באמצעות מיקרוסקופ פיזור ראמן מגורה

מקור: McCullagh, E. A., et al. יישום קוהרנטי של ספקטרוסקופיית רמאן אנטי-סטוקס (CARS) להדמיית מיאלינציה בפרוסות מוח. J. Vis. Exp. (2022)הסרטון מדגים הדמיה פלואורסצנטית וספקטרוסקופיה קוהרנטית של רמאן אנטי-סטוקס (CARS) כדי להמחיש ארכיטקטורה עצבית ברקמת מוח של מכרסמים. צביעת Nissl מסמנת גופי תאים על ידי קשירה ל-RNA ריבוזומלי, בעוד שהדמיית CARS מכוונת למיאלין עשיר בשומנים באמצעות אותות המושרים בלייזר. שכבת תמונות הקרינה וה-CARS מספקת תצוגה מפורטת של גופי תאים ואקסונים מיאליניים.

ספקטרוסקופיה קוהרנטית נגד סטוקס ראמאן להדמיית נוירונים מיאליניים ברקמת מוח של עכבר

קוהרנטית אנטי סטוקס ראמאן פיזור (CARS) מיקרוסקופיה מבוסס על רטט טבוע של אג"ח מולקולה התיר ללא תווית כימי סלקטיבית הדמית תא חייה. עבודה זו מציגה יישום טכניקה מיקרוסקופיה משלימים על מיקרוסקופ סריקת לייזר multiphoton התקן על בסיס Ti femtosecond: לייזר ספיר לייזר OPO.

יישום של מערכת קוהרנטית אנטי סטוקס פיזור ראמאן (CARS) על טי: ספיר OPO לייזר מבוסס תקן לייזר מיקרוסקופ סריקה

מיקרוסקופיית פיזור ראמאן מגורה (SRS) מאפשרת הדמיה סלקטיבית ונטולת תווית של moieties כימיים ספציפיים והיא שימשה ביעילות כדי לדמות מולקולות השומנים ב vivo. כאן, אנו מספקים היכרות קצרה עם העיקרון של מיקרוסקופיה SRS ומתארים שיטות לשימוש בו באחסון השומנים הדמיה ב Caenorhabditis elegans.

הדמיה ללא תווית של דינמיקת אחסון השומנים באלגנים של Caenorhabditis באמצעות מיקרוסקופיית פיזור ראמאן מגורה

פרוטוקול זה מציג בדיקת רגישות אנטי-מיקרוביאלית מהירה (AST) תוך 2.5 שעות על ידי הדמיית פיזור ראמן מגורה בתא יחיד של חילוף החומרים של D2O. שיטה זו חלה על חיידקים בשתן או בסביבת דם שלמה, שהיא טרנספורמטיבית עבור AST פנוטיפי מהיר של תא יחיד במרפאה.

בדיקת רגישות אנטי-מיקרוביאלית מהירה על ידי הדמיה מגורה של פיזור ראמאן של שילוב דאוטריום בחיידק יחיד

מתוארת מתודולוגיית הדמיית פיזור ראמאן קוהרנטית להדמיה וכימות של תרכובות תרופתיות בתוך העור. מאמר זה מתאר הכנת רקמות עור (אדם ועכבר) ויישום פורמולציה מקומית, רכישת תמונה לכימות פרופילי ריכוז מרחביים-טמפורליים, וניתוח פרמקוקינטי ראשוני להערכת אספקת תרופות מקומית.

הדמיה וכימות של תרכובות פרמצבטיות בתוך העור באמצעות הדמיית פיזור ראמן קוהרנטית

מאמר זה משווה באופן ישיר את ניגודי הרזולוציה, הרגישות וההדמיה של פיזור ראמאן מגורה (SRS) ופיזור ראמן קוהרנטי נגד סטוקס (CARS) המשולבים באותה פלטפורמת מיקרוסקופ. התוצאות מראות של-CARS יש רזולוציה מרחבית טובה יותר, SRS נותן ניגודים טובים יותר ורזולוציה ספקטרלית טובה יותר, ולשתי השיטות יש רגישות דומה.

השוואה ישירה של פיזור ראמן מגורה היפרספקטרלי ומיקרוסקופיית פיזור ראמן אנטי-סטוקס קוהרנטית להדמיה כימית

אנו מציגים פרוטוקול לרכישת תמונות כימיות עם מיקרוסקופיית פיזור ראמאן (SRS) בפס רחב. בהתבסס על מיקרוסקופ SRS הפועל עם זיהוי דיפרנציאלי רב-ערוצי-נעילה, הפרוטוקול מתאר את הכנת הדגימה, התאמת מנגנון ה-SRS והכימומטריקה כדי לנטרל מרכיבים שונים של דגימות הטרוגניות מבחינה כימית.

הדמיה כימית מולטיפלקס מבוססת על מיקרוסקופיית פיזור ראמאן מגורה בפס רחב

הדמיה של מיאלינציה היא מטרה חשובה עבור חוקרים רבים החוקרים את מערכת העצבים. CARS היא טכניקה התואמת את האימונופלואורסצנציה שיכולה לדמות באופן טבעי שומנים בתוך רקמות כגון המוח המאיר מבנים מיוחדים כגון מיאלין.

יישום ספקטרוסקופיית ראמן קוהרנטית נגד סטוקס (CARS) להדמיית מיאלינציה בפרוסות מוח

למדו דימות CARS לניתוח פירוק תרופות בזמן אמת. השיטה משלבת מיקרוסקופיית פיזור ראמאן עם ספקטרוסקופיית UV לצפייה בשינויי פני השטח של טבליות ולמידה על מנגנוני שחרור תרופות.

פיזור ראמאן (CARS) טבליות קוהרנטית אנטי סטוקס מדמיין מיקרוסקופית תרופות במהלך פירוק

גלה סרטונים נוספים