軟組織切片における薬物分布を可視化するための相関光学分光法および質量分析イメージング法

私たちは、局所薬物送達をよりよく理解するために、相関分光イメージング法を開発しています。目的は、皮膚層内での薬物の浸透とそのバイオアベイラビリティに関する新しいメカニズムの洞察を得ることです。この情報は、医薬品の製剤、設計、投与計画を改善するのに役立ちます。

この研究は、皮膚構造とその中の薬物の分布を同時に形成する方法が現在不足していることに対処しています。高い空間分解能と高感度で局所塗布に続きます。このような情報へのアクセスは、優れた局所製品の開発に不可欠です。このプロトコルは、既存の従来の技術と比較して、高い化学物質感受性で皮膚内の薬物分布をラベルフリーで高速で高解像度で視覚化します。この情報はすべて、同じ組織切片から抽出できます。

これらの発見は、光学分光法と質量分析を融合した信頼性の高い方法を提示することにより、相関イメージングを進歩させます。開発された画像レジストレーション技術により、正確なデータセットのアライメントが保証され、組織内の薬物分布の詳細な分析が可能になります。この進歩は、局所ドラッグデリバリーシステムの改善と、組織全体の生物学的相互作用に関するより深い洞察をサポートします。

この研究は、製剤賦形剤が薬物輸送にどのような影響を与えるか、皮膚タイプ全体にわたる薬物浸透に影響を与える因子、長期的な薬物放出とクリアランス動態、および軟部組織内の他の局所薬物やその他の物質を調べるためのラマンおよびMSI相関イメージングの広範な応用について科学的な疑問を提起しています。

[ナレーター]誘導ラマン散乱やSRS顕微鏡検査では、水浸40倍倍率レンズと作動距離の短い空気凝縮レンズを併用してください。取り付けられた皮膚組織切片をSRS顕微鏡サンプルステージに置き、組織がコンデンサーレンズと同じ顕微鏡スライドの面にあることを確認します。対物レンズを組織切片に焦点を合わせ、コンデンサーの高さを最適化します。レーザー出力を適切な値に設定して、組織に損傷を与えることなく良好な信号対雑音比を得ることができます。次に、CH2ストレッチバンドに対応する組織切片全体のモザイク画像を取得します。次に、関心領域を選択し、イメージングパラメータを512 x 512ピクセルの解像度に設定し、290 x 290マイクロメートルの領域をカバーします。400 ヘルツ X1 ズームのイメージング速度と 1 のライン平均を使用します。SRSおよびSHG蛍光検出器に一貫したゲイン設定を適用します。CH2に対応する2,850センチメートルのCHストレッチ領域で画像を取得します。次に、アミド1に対応する1,666センチメートルの指紋領域で画像をキャプチャします。SRSイメージング後、すぐに皮膚サンプルをToF-SIMSセットアップに移します。負イオン極性を100ミリ秒のデューティサイクル時間、0〜900質量の充電質量範囲、5マイクロメートルのビーム直径で設定します。電荷補償には、25マイクロアンペアの20電子ボルト電子フラッドガンを使用します。ステージマクロラスターモードを使用して全体の画像を取得し、組織切片全体を組織寸法に応じた視野でマッピングします。次に、1 x 0.5 ミリメートルの視野を、1 フレームあたりピクセルあたり 4 ショット、および 1.31 × 10 のイオン線量に相当するパッチあたり 10 フレームを使用して、1 平方センチメートルあたり 11 イオンの累乗に対応します。適切な視野を選択して、関心領域の画像をキャプチャします。視野を 0.5 x 0.5 ミリメートルに設定し、解像度は 256 x 256 ピクセルに設定します。組織ホモジネートサンプルの品質管理チェックのために、1 つのスキャンごとに 1 フレームのイオン線量密度 3.27 × 10 の累乗に対応する合計 15 回のスキャンで、1 つのスキャンごとに 1 つのショットを取得します。取り込み後、H、C、C2、およびC3イオンを使用して得られた質量スペクトルを校正します。Surface Lab 7.1 ソフトウェアを使用して、データの取得と抽出を実行します。画像レジストレーションでは、非負の行列因数分解を使用してSIMS画像とSRS画像の両方を3次元に縮小し、赤、緑、青のカラーチャンネルとして視覚化します。MATLAB 制御点選択ツール CP Select を使用して、2 つの非行列因数分解画像間で一致する特徴を選択します。CP2 T フォームと IM 変換機能を使用して登録を実行します。SIMSデータを固定像、光分光データを動画として微細変換で適用します。ToF-SIMSデータで複数のピークが検出される目的の薬物については、これらのピークの強度を合計して、結合された薬物イオン強度を作成します。各皮膚組織サンプルの2つのホモジネートデータセットから平均総イオン数を抽出します。この対応する値を使用して、各皮膚画像のToF-SIMS薬物イオン強度を正規化します。登録後、それぞれの画像をRGBチャンネルに割り当てて、光学分光法とSIMSデータを重ね合わせます。本研究では、プラセボ処理サンプルと比較して、ボルタレンゲルを塗布した4時間後、皮膚の上部約50マイクロメートル領域内で薬物シグナルの増加が検出されました。ボルタレンゲルを16時間塗布した後、薬物シグナルは皮膚のより深い層にまで広がり、組織の浸透が促進されたことを示しています。