Focus Ultrasound based microbubble mediated Blood-Brain Barrier Opening: A technique to create localized transient openings in mouse by sosoporation(초음파 기반 마이크로버블 매개 혈액-뇌 장벽 개구부: 초음파 처리에 의한 마우스의 혈액-뇌 장벽에 국부적인 일시적인 개구부를 생성하는 기술)

혈액뇌장벽 또는 BBB는 긴밀한 접합을 통해 연결된 밀접하게 배열된 내피 세포로 구성됩니다. 이것은 뇌로의 분자 이동을 제한하는 조밀한 밀봉을 형성합니다. BBB에 침투하려면 마취된 마우스를 엎드린 자세로 정위 장치에 고정하여 준비합니다.

그런 다음 카테터를 꼬리 정맥에 삽입하고 항응고액으로 세척하여 혈액 응고를 방지합니다. 지질층 안에 둘러싸인 미세한 기체의 미세구체인 미세기포의 현탁액을 가져 가십시오. 미세 기포를 측면 꼬리 정맥에 주입합니다. 이 미세 기포는 혈류로 들어가 결국 뇌에 도달합니다.

그런 다음 뇌의 위치를 파악하고 초음파 젤을 머리의 해당 지점에 도포하여 파동을 더 잘 전도합니다. 마우스 머리의 지정된 부위에 초음파 변환기를 이식합니다. 변환기를 사용하여 강하고 표적화된 초음파를 적용합니다.

초음파의 음압으로 인해 미세 기포는 여러 번 빠르게 팽창 및 수축합니다. 이러한 진동은 초음파 투과(내피 밀착 접합의 파괴)를 유발하여 BBB에 국부적인 개구부를 생성합니다. 이러한 개구부는 미세 기포가 뇌로 전달되는 것을 촉진합니다.

마지막으로 염료 함유 용액을 혈관 내 주입합니다. 염료 분자는 BBB의 일시적인 개구부를 통해 혈관에서 혈관 밖으로 유출됩니다. 마우스 뇌에 염료가 존재한다는 것은 성공적인 초음파 공공을 나타냅니다.

BBB 개방을 위한 미세 기포 투여의 경우 26-30 게이지 꼬리 정맥 카테터를 삽입하고 소량의 헤파린 용액으로 정맥을 세척합니다. 분리를 방지하기 위해 티슈 테이프로 카테터를 고정하십시오. 카테터 삽입이 성공하면 혈액 응고를 방지하기 위해 카테터에 헤파린 용액을 채우십시오.

저체온증을 피하기 위해 온도 조절이 가능한 정위 플랫폼에 동물을 놓습니다. 바이트 바와 이어 바를 사용하여 동물의 머리를 고정하고 꼬리와 카테터를 플랫폼에 테이프로 붙입니다. 스트랩으로 마우스 본체를 고정합니다.

가 장착된 정위 플랫폼을 이미징 양식에 놓고 동물의 이미지를 촬영합니다. 동물이 플랫폼에 올바르게 배치되었는지 확인합니다. 변환기의 초점에 따라 이미지 처리 파이프라인과 함께 다중 양식 기준 마커를 사용하여 동물의 위치를 표시합니다. 획득한 X선 이미지 위에 뇌 윤곽선을 배치하거나 BLI 이미지를 사용하여 종양의 중심을 결정하여 표적 영역을 결정합니다.

변환기를 배치하기 전에 초음파 젤이 호흡을 방해하지 않도록 테이프로 동물의 콧구멍과 입을 보호하십시오. 적절한 음향 전도를 위해 마우스 머리 위에 초음파 젤을 바르십시오. 후두골 바로 근처에 배치된 바늘 수중청음기로 미세 기포 캐비테이션을 기록합니다.

보정 값에 따라 변환기를 동물 위의 올바른 위치로 안내합니다. 연결된 모든 장치에 사전 구성된 설정을 적용하여 관심 있는 뇌 영역을 대상으로 합니다. 변환기를 올바른 위치에 놓은 후 제조업체에서 설명한 대로 미세 기포를 용해하고 활성화하십시오.

미세기포 주입 전에 식염수로 꼬리 정맥 카테터를 세척하여 꼬리 정맥 접근을 확인하십시오. 소파화 궤적을 시작하고 동시에 미세 기포를 주입합니다. 동시에 바늘 수중청음기는 미세 기포 캐비테이션을 실시간으로 감지하고 확인합니다. 원하는 경우 초음파 천공 후 혈관 내 조영제 또는 약물을 투여합니다. 미리 정해진 시점까지 동물을 모니터링하십시오.

• Blood-brain barrier (BBB) - Compact seal formed by endothelial cells restricting molecule movement to the brain.
• Transient Barrier - Temporary openings generated in the BBB facilitating molecule delivery to the brain.
• Sedazine - An anesthetic used in the preparation of animals for procedures like BBB opening.
• Sonoporation - Disruption of endothelial tight junctions via ultrasound, resulting in BBB openings.
• Hydrophone Ultrasound - Ultrasound transducer used for precise application of waves for BBB opening.

• Introduce Blood-brain barrier – Endothelial cells form a restricting seal for molecule movement to the brain (e.g., blood brain barrier).
• Key Concepts – Interactive character of ultrasound and the biological environment (e.g., sonoporation).
• Underlying Mechanisms – Ultrasound bubble reaction causes disruption of endothelial tight junctions.
• Connect to Experiment – Successful sonoporation indicated by dye presence in the mouse brain.

• What is the blood-brain barrier and how can it be temporarily opened (include Sedazine and sonoporation)?
• What is the role of a hydrophone ultrasound in the BBB opening?
• What indicates successful sonoporation in the applied experiment?

• Practical Applications – Applying ultrasounds for drug delivery to the brain (e.g., sonoporation).
• Industry Impact – Significant impact on neurological research and healthcare industry.
• Societal Importance – Enhances treatment options for brain-related illnesses (e.g., Alzheimer's).
• Link to Scientific Advancements – Development of new techniques for non-invasive drug delivery.