Ossigenazione cerebrale misura Sangue Sulla base di ossigeno-dipendente tempra di fosforescenza

Sommario

Vi presentiamo una procedura sperimentale per la misurazione della pressione parziale di ossigeno (pO2) in vasi cerebrali sulla base di ossigeno-dipendente tempra di fosforescenza. Preparazione degli animali e delle procedure di imaging sono stati delineati per entrambi ampio campo visivo CCD-based imaging di pO2 nel ratto e nel 2-fotoni immagini eccitazione base di pO2 nei topi.

Abstract

Monitoraggio delle caratteristiche spazio-temporale di sangue e l'ossigenazione dei tessuti cerebrali è cruciale per una migliore comprensione della neuro-metabolico-vascolari rapporto. Sviluppo di nuove modalità di pO2 misura con il monitoraggio simultaneo di pO2 in grandi campi di vista con maggiore risoluzione spaziale e / o temporale consentirà una maggiore comprensione del funzionamento del cervello normale e avrà anche un impatto significativo sulla diagnosi e cura delle malattie neurovascolari come ictus, il morbo di Alzheimer, e trauma cranico.

Modalità di imaging ottico hanno dimostrato un grande potenziale per fornire ad alta risoluzione spazio-temporali e di imaging quantitativo di pO2 sulla base di assorbimento dell'emoglobina nel visibile e nel vicino campo infrarosso dello spettro ottico. Tuttavia, la misura multispettrali di ossigenazione del sangue cerebrale si basa sulla migrazione fotone attraverso il tessuto cerebrale altamente dispersione. Stima e la modellazione dei parametri dei tessuti ottici, che possono subire cambiamenti dinamici durante l'esperimento, è in genere necessario per la stima accurata di ossigenazione del sangue. D'altra parte, la stima della pressione parziale di ossigeno (pO2) sulla base di ossigeno-dipendente tempra di fosforescenza non dovrebbe essere significativamente influenzato dai cambiamenti nei parametri ottica del tessuto e fornisce una misura assoluta di pO2. Sistemi sperimentali che utilizzano ossigeno sensibili coloranti sono stati dimostrati in studi in vivo del tessuto perfusi così come per il monitoraggio del contenuto di ossigeno in colture di tessuti, mostrando che tempra fosforescenza è una potente tecnologia di imaging in grado di ossigeno accurate nel fisiologico pO2 gamma.

Qui mostriamo con due diverse modalità di imaging come eseguire la misurazione di pO2 nel sistema vascolare corticale basata sull'imaging vita fosforescenza. Nella prima dimostrazione che presentiamo ampio campo di vista di immagine pO2 sulla superficie corticale di un topo. Questa modalità di imaging è relativamente semplice apparato sperimentale basato su una camera CCD e un laser pulsato verde. Un esempio di monitoraggio della depressione corticale diffusione sulla base di tutta la vita fosforescenza di colorante R3 Oxyphor è stato presentato. Nella seconda dimostrazione vi presentiamo una risoluzione elevata a due fotoni pO2 immagini in micro vascolarizzazione corticale di un mouse. Il setup sperimentale comprende un personalizzato costruito 2-fotone microscopio con laser a femtosecondi, modulatore elettro-ottico, fotonica e di conteggio tubo moltiplicatore foto. Vi presentiamo un esempio di imaging l'eterogeneità pO2 nel microcircolo corticale tra capillari, con un romanzo PtP-C343 tintura con maggiore 2-fotoni sezione eccitazione.

Clicca qui per visualizzare l'articolo relativo Sintesi e calibrazione di nanosonde fosforescenti per l'imaging di ossigeno nei sistemi biologici.

Protocollo

1. Ampio campo di vista di immagine pO2 in vascolarizzazione corticale di un topo

1. Ratti (250 g -350 g) sono inizialmente anestetizzati con isoflurano, e l'arteria femorale e la vena sono cateterizzati di monitorare la frequenza cardiaca, pressione arteriosa, ed emogasanalisi, così come per infusione endovenosa. La temperatura corporea è mantenuta a 37 ± 0,1 ° C. Tracheotomia viene eseguita, ei ratti sono ventilati con una miscela di aria e ossigeno.
2. I campioni di sangue per la misurazione del gas del sangue vengono effettuate ogni 30-45 min e la ventilazione e l'anestesia sono adeguati per mantenere il gas del sangue all'interno normale range fis....

Discussione

Abbiamo dimostrato due applicazioni della misura pO2 nel microcircolo corticale sulla base di ossigeno-dipendente tempra di fosforescenza. Mentre il primo metodo basato sul CCD fornisce immagini a largo campo di vista di pO2 monitoraggio, misurazione della pressione parziale di ossigeno nel microcircolo corticale sulla base di 2-fotoni microscopia fornisce una risoluzione capillare e permette l'imaging in profondità. Entrambi i metodi forniscono ad alta velocità e alto rapporto segnale-rumore misurazioni. Inoltre, l.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Glicopirrolato	Reagente	American Regent Inc.	NDC 0517-4605-25	Utilizzato per controllare le secrezioni faringee, tracheali e bronchiali.
Cloridrato di lidocaina	Reagente	Hospira Inc.	NDC 0409-4277-01	Utilizzato come anestetico locale durante gli interventi chirurgici.
Isoflurano	Reagente	Baxter Internationl Inc.	NDC 10019-360-40	Utilizzato come farmaco anestetico generale per inalazione durante gli interventi chirurgici e come anestesia generale durante esperimenti con topi.
Alfa-cloraloso	Reagente	Sigma-Aldrich	C0128	Utilizzato come anestesia generale durante esperimenti con ratti.
Fluoresceina isotiocianato–dextrano	Reagente	Sigma-Aldrich	FD2000S	Somministrato per ottenere una concentrazione di circa 500 nM nel sangue.