Un modello di effusione pleurica in ratti mediante instillazione intratracheale di poliacrilato/nanosilice
12 aprile 2019
Qui, presentiamo un protocollo per costruire un modello di effusione pleurica in ratti mediante instillazione intratracheale di poliacrilato/nanosilice.
Questo metodo può fornire informazioni sulla tossicità dei nanomateriali e può essere applicato per lo studio della tossicità polmonare. Questa tecnica è stata derivata per studiare gli effetti dell'effusione pleurica indotta da poliacrilato/nanosilica. Prima di iniziare l'instillazione, sonicare una sospensione fresca da 10 millilitri, poliacrilato/ nanosilica in soluzione salina normale per 20-30 minuti, seguita da 10 minuti di vortici, prima di diluire la sospensione a 3,125, 6,25 e 12,5 milligrammi per concentrazioni di millilitro.
Successivamente, confermare una mancanza di risposta al dito del dito in un ratto anestetizzato e fissare i denti anteriori dell'animale alla tavola con un pezzo di corda di nylon. Usando le forcep e un'innesenza frontale, aprire delicatamente la bocca per visualizzare la fessura della glottide e inserire un tubo fine nel bronco bilaterale. Quindi, infondere 0,5 millilitri delle particelle di poliacrilato / nanosilica attraverso il tubo nei polmoni e posizionare il topo in posizione supina con monitoraggio fino al pieno recupero.
Nei primi giorni uno, tre, sette e 14 dopo l'instillazione, utilizzare un rasoio elettrico per rimuovere i capelli dal petto e dall'addome superiore di ogni ratto anestetizzato e posizionare il topo sulla piastra di montaggio di un sistema ad ultrasuoni con un trasduttore array lineare in posizione supina. Applicare il gel ecografico sulla pelle esposta e posizionare il trasduttore sullo spazio intercostale e sull'area sottocostale per rilevare il fluido pleurico. Per rilevare accuratamente l'effusione, selezionare le posizioni laterale sinistra e destra per eseguire un esame ecografico.
Il settimo giorno, sia l'effusione pleurica che l'effusione pericardica vengono rilevate nel gruppo instillato di 6,25 milligrammi per chilogrammo per millilitro. Il settimo e il 14° giorno, le scansioni toracica CT dei 12,5 milligrammi per chilogrammo per millilitro negli animali instillati sono anomale all'angolo costofrenico posteriore smussato, suggerendo una piccola quantità di effusione pleurica. La microscopia elettronica a trasmissione di campioni di effusione pleurica rivela nanoparticelle di nanosilica individualmente e in ammassi con una morfologia coerente con quella osservata per le nanoparticelle all'interno della sospensione preparata.
La cosa più importante è ricordare di visualizzare la fessura della glottide e di inserire un tubo sottile nel bronco bilaterale. Le nanoparticelle possono anche essere instillate per inalazione o iniezione endovenosa, poiché entrambi i metodi sono stati eseguiti in studi precedenti. Questa tecnica è utile per studiare lo sviluppo dell'effusione pleurica.
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Panoramica
Questo articolo presenta un protocollo per la costruzione di un modello di versamento pleurico in ratti mediante instillazione intratracheale di poliacrilato/nanosilice. Il metodo mira a fornire informazioni sulla tossicità dei nanomateriali e sui loro effetti sulla salute polmonare.
Componenti Chiave dello Studio
Settore Scientifico
- Tossicologia
- Ricerca polmonare
- Nanomateriali
Sfondo
- I modelli di versamento pleurico sono essenziali per lo studio delle malattie polmonari.
- Il poliacrilato/nanosilice è un nanomateriale con potenziale tossicità polmonare.
- Comprendere gli effetti di tali materiali può contribuire a definire normative sulla sicurezza.
- Questo modello può aiutare nella valutazione dell'impatto biologico dei nanomateriali.
Scopo dello studio
- Sviluppare un modello animale affidabile per l'effusione pleurica.
- Indagare la tossicità polmonare del poliacrilato/nanosilice.
- Fornire un metodo per futuri studi sugli effetti dei nanomateriali.
Metodi Utilizzati
- Sonicazione della sospensione di poliacrilato/nanosilice in soluzione salina.
- Preparazione di diverse concentrazioni della sospensione.
- Instillazione intratracheale della sospensione in ratti anestetizzati.
- Monitoraggio dei ratti dopo l'instillazione fino al recupero.
Risultati principali
- Il protocollo ha indotto con successo effusione pleurica nel modello ratto.
- Le osservazioni hanno indicato una potenziale tossicità dei nanomateriali.
- Il modello può essere utilizzato per ulteriori ricerche sugli effetti polmonari.
- I risultati contribuiscono alla comprensione della sicurezza dei nanomateriali.
Conclusioni
- Il modello sviluppato è efficace per lo studio dell'effusione pleurica.
- Le informazioni ottenute possono contribuire alla valutazione dei rischi associati ai nanomateriali.
- Questa ricerca sottolinea la necessità di valutazioni della sicurezza dei nanomateriali.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
Questo modello di versamento pleurico consente la riduzione del rischio meccanicistico della tossicità polmonare indotta da nanomateriali, fornendo un sistema in vivo riproducibile per valutare le risposte infiammatorie dipendenti dalla dose. Supporta la validazione del bersaglio in nanotossicologia collegando l'esposizione a nanoparticelle all'accumulo di liquido pleurico, un endpoint clinicamente rilevante. Il modello aumenta la fiducia predittiva nelle fasi iniziali della scoperta permettendo una valutazione quantitativa della biodistribuzione delle nanoparticelle e della progressione patologica in un sistema rilevante per la malattia.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Bersaglio
- Valore scientifico: Esamina ipotesi terapeutiche relative all'infiammazione pleurica indotta da nanoparticelle e all'attivazione dei percorsi molecolari.
- Valore operativo: Permette la validazione funzionale degli obiettivi mediante letture di versamento pleurico dipendenti dalla dose, a concentrazioni di 3,125, 6,25 e 12,5 mg/kg.
- Valore predittivo: Supporta la selezione del portafoglio identificando nanomateriali con potenziale tossicità polmonare significativa a basse dosi.
Sviluppo di screening e saggi
- Valore scientifico: Prepara campioni validati di versamento pleurico per l'analisi successiva della biodistribuzione delle nanoparticelle e dei marcatori infiammatori.
- Valore operativo: Standardizza i metodi di rilevamento basati su ultrasuoni e tomografia computerizzata per una quantificazione riproducibile del volume del versamento nel tempo.
- Prontezza per lo screening: Facilita la valutazione su larga scala di librerie di nanoparticelle mediante endpoint di imaging non invasivo.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Rilevanza traslazionale: Riflette le risposte umane all'esposizione a nanoparticelle nei versamenti pleurici, favorendo l'estrapolazione interspecie.
- Continuità preclinica: Permette un monitoraggio longitudinale dall'induzione (giorno 3) alla risoluzione (giorno 14), fornendo informazioni per decisioni di avanzamento con valutazione del rischio.
- De-risking meccanicistico: Conferma la presenza di nanosilice nel liquido pleurico mediante microscopia elettronica a trasmissione (TEM), collegando le proprietà del materiale agli esiti biologici.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il modello si integra nel percorso di scoperta, dalla validazione iniziale della molecola bersaglio fino alla valutazione preclinica della sicurezza, fornendo dati quantitativi sulla tossicità che guidano l'identificazione del composto promettente e la selezione del candidato preclinico.
- Biologia della scoperta: Supporta la verifica di ipotesi sull'infiammazione pleurica indotta da nanoparticelle e chiarisce le relazioni dose-risposta.
- Screening: Fornisce sistemi biologici pronti per il saggio con rilevamento standardizzato dell'effusione mediante ultrasuoni e TAC in punti temporali definiti.
- Analisi: Permette misurazioni quantitative dell'insorgenza dell'effusione, del picco (giorni 7-10) e della sua risoluzione, supportando l'analisi comparativa tra condizioni diverse.
- Ricerca traslazionale: Collega l'esposizione a nanoparticelle alla patologia pleurica con rilevanza diretta per gli studi di nanotossicologia umana.
- Riutilizzo aziendale: Stabilisce una piattaforma riutilizzabile per la valutazione di diversi nanomateriali nei programmi di screening della tossicità polmonare.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Fornisce una previsione affidabile nella validazione degli obiettivi riducendo l'ambiguità meccanicistica nelle risposte pleuriche indotte da nanoparticelle.
- Valore operativo: Garantisce standardizzazione e riproducibilità attraverso volumi di instillazione definiti (0,5 mL) e programmi di monitoraggio stabiliti (giorni 1, 3, 7, 14).
- Valore strategico: Migliora le decisioni di avanzamento o interruzione identificando precocemente segnali di tossicità polmonare, riducendo il rischio di fallimento in fasi avanzate.
- Impatto sul portafoglio: Permette la priorizzazione basata sul rischio dei nanomateriali utilizzando l'effusione pleurica come biomarcatore traslazionale del danno polmonare.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze nelle procedure chirurgiche su roditori, inclusa l'instillazione intratraqueale e la gestione dell'anestesia.
- Presuppone l'accesso a ultrasuoni, imaging TC e microscopia elettronica a trasmissione per il rilevamento dell'effusione e la caratterizzazione delle nanoparticelle.
- Necessita di una standardizzazione tra gruppi diversi, tra farmacologia in vivo, imaging e sicurezza delle nanotecnologie, per un'interpretazione coerente dei dati.
- Comporta considerazioni di adattamento nel caso di estensione ad altri tipi di nanoparticelle, a causa delle variazioni nell'agglomerazione e nella biodisponibilità.
- I limiti pratici includono la necessità di dissezione terminale per confermare la presenza di effusione e nanoparticelle, limitando il campionamento longitudinale.
