ספקטרוסקופיה אופטית קורלטיבית ומתודולוגיית הדמיה של ספקטרומטריית מסה כדי להמחיש את התפלגות התרופות בחתך רקמות רכות

אנו מפתחים שיטות הדמיה ספקטרוסקופיות מתואמות כדי להבין טוב יותר מתן תרופות מקומיות. המטרה היא להשיג תובנות מכניסטיות חדשות לגבי חדירת תרופות והזמינות הביולוגית שלהן בשכבות העור. מידע זה יהיה בעל ערך לשיפור הניסוח, העיצוב ומשטר המינון של מוצרים פרמצבטיים.

מחקר זה עוסק במחסור הנוכחי בשיטות להיווצרות בו זמנית על מבנה העור והתפלגות התרופות בו. לאחר יישום מקומי ברזולוציה מרחבית גבוהה ורגישות גבוהה. גישה למידע כזה חיונית לפיתוח מוצרים אקטואליים מעולים. פרוטוקול זה מציע הדמיה מהירה ברזולוציה גבוהה של הפצת תרופות בעור עם רגישות כימית גבוהה בהשוואה לטכניקות המסורתיות הקיימות. ניתן לחלץ את כל המידע הזה מאותו קטע רקמה.

ממצאים אלה מקדמים הדמיה קורלטיבית על ידי הצגת שיטה אמינה המשלבת ספקטרוסקופיה אופטית עם ספקטרומטריית מסה. טכניקות רישום תמונה מפותחות מבטיחות יישור מדויק של מערך הנתונים, ומאפשרות ניתוח מפורט של התפלגות התרופות ברקמות. התקדמות זו תומכת במערכות אספקת תרופות מקומיות משופרות ותובנות עמוקות יותר לגבי אינטראקציות ביולוגיות בין רקמות.

המחקר מעלה שאלה מדעית לגבי האופן שבו פורמולציה משפיעה על הובלת תרופות, גורם המשפיע על חדירת תרופות על פני סוגי עור, שחרור תרופות לטווח ארוך וקינטיקה של פינוי תרופות, והיישום הרחב של הדמיית מתאם רמאן ו-MSI לבחינת תרופות מקומיות אחרות וחומרים אחרים ברקמות רכות.

[קריין] לפיזור רמאן מגורה או מיקרוסקופ SRS, השתמש בעדשת הגדלה פי 40 במים בשילוב עם עדשת מעבה אוויר למרחק עבודה קצר. הנח את קטע רקמת העור המותקן על שלב הדגימה של מיקרוסקופ SRS, וודא שהרקמה נמצאת באותו פנים של שקופית המיקרוסקופ כמו עדשת הקבל. מקד את עדשת האובייקט בקטע הרקמה, ולאחר מכן מטב את גובה הקבל. הגדר את עוצמת הלייזר לערכים מתאימים כדי להשיג יחס אות לרעש טוב מבלי לפגוע ברקמה. לאחר מכן, רכשו תמונת פסיפס של כל קטע הרקמה המתאים לרצועת המתיחה CH2. לאחר מכן בחר אזור עניין והגדר את פרמטר ההדמיה לרזולוציה של 512 x 512 פיקסלים, המכסה שטח של 290 x 290 מיקרומטר. השתמש במהירות הדמיה של זום 400 הרץ X1, ובממוצע קו אחד. כעת החל הגדרות רווח עקביות עבור גלאי פלואורסצנטי SRS ו-SHG. רכוש תמונות באזור מתיחת CH ב-2,850 סנטימטר המתאים ל-CH2. לאחר מכן צלם תמונות באזור טביעת האצבע ב-1,666 סנטימטר המתאים לאמיד 1. לאחר הדמיית SRS, העבר מיד את דגימת העור להגדרת ToF-SIMS. הגדר את קוטביות היונים השלילית עם זמן מחזור עבודה של 100 אלפיות השנייה, טווח מסה של 0 עד 900 מסה לטעינה וקוטר קרן של חמישה מיקרומטרים. השתמש באקדח הצפה אלקטרונים של 20 אלקטרון וולט ב-25 מיקרו-אמפר לפיצוי טעינה. רכוש תמונה כוללת באמצעות מצב רסטר מאקרו שלב, מיפוי כל קטע הרקמה עם שדה ראייה בהתאם למידות הרקמה. לאחר מכן, שימוש בשדה ראייה של אחד על 0.5 מילימטר עם ארבעה צילומים לפיקסל למסגרת, ו-10 פריימים לכל טלאי המתאימים למינון יונים של 1.31 כפול 10 בחזקת 11 יונים לסנטימטר מרובע. צלם תמונות של אזור העניין על-ידי בחירת שדה הראייה המתאים. הגדר שדה ראייה של 0.5 x 0.5 מילימטרים ברזולוציה של 256 x 256 פיקסלים. רכוש צילום אחד לכל פיקסל עם מסגרת אחת לכל סריקה בסך הכל 15 סריקות המתאימות לצפיפות מינון יונים של 3.27 כפול 10 בחזקת 10 יונים לסנטימטר מרובע לבדיקת בקרת איכות של דגימות הומוגנטיות של רקמות. לאחר הרכישה, כייל את ספקטרום המסה המתקבל באמצעות יוני H, C, C2 ו-C3. באמצעות תוכנת Surface Lab 7.1, בצע איסוף וחילוץ נתונים. לרישום תמונה, צמצם את תמונות ה-SIMS וה-SRS לתלת-ממד באמצעות פקטוריזציה של מטריצה שאינה שלילית והצג אותן באופן חזותי כערוצי צבע אדום, ירוק וכחול. באמצעות כלי בחירת נקודת הבקרה של MATLAB CP Select, בחר תכונות תואמות בין שתי תמונות הפקטוריזציה שאינן מטריצות. בצע רישום באמצעות טופס CP2 T ופונקציות המרת IM. החל בטרנספורמציה עדינה באמצעות נתוני ה-SIMS כתמונה הקבועה ונתוני הספקטרוסקופיה האופטית כתמונה הנעה. עבור התרופה המעניינת שבה מתגלים שיאים מרובים בנתוני ToF-SIMS, סכם את העוצמות של פסגות אלה כדי ליצור עוצמת יונים משולבת של תרופה. חלץ את ספירת היונים הכוללת הממוצעת משני מערכי הנתונים ההומוגנטיים עבור כל דגימת רקמת עור. באמצעות ערך מתאים זה, נרמל את עוצמות היונים של תרופת ToF-SIMS בכל תמונת עור. לאחר הרישום, שכב על הספקטרוסקופיה האופטית ונתוני ה-SIMS על ידי הקצאת התמונות המתאימות לערוצי RGB. במחקר הנוכחי זוהה אות תרופה מוגבר באזור העליון של העור כ-50 מיקרומטר לאחר ארבע שעות של מריחת ג'ל וולטרן בהשוואה לדגימה שטופלה בפלצבו. לאחר 16 שעות של מריחת ג'ל וולטרן, אות התרופה התפשט לשכבות עמוקות יותר של העור מה שמצביע על חדירה מוגברת לרקמות.