Correlatieve optische spectroscopie en massaspectrometrie beeldvormingsmethodologie om de distributie van geneesmiddelen in een sectie van zacht weefsel te visualiseren

We ontwikkelen correlatieve spectroscopische beeldvormingsmethoden om de lokale toediening van geneesmiddelen beter te begrijpen. Het doel is om nieuwe mechanistische inzichten te verkrijgen in de permeatie van geneesmiddelen en de biologische beschikbaarheid ervan in de huidlagen. Deze informatie zal waardevol zijn om de formulering, het ontwerp en het doseringsregime van farmaceutische producten te verbeteren.

Dit onderzoek richt zich op het huidige gebrek aan methoden om gelijktijdig te vormen op de huidstructuur en de verdeling van medicijnen daarin. Na topische toepassing met hoge ruimtelijke resolutie en hoge gevoeligheid. Toegang tot dergelijke informatie is essentieel voor de ontwikkeling van superieure topische producten. Dit protocol biedt labelvrij een snelle visualisatie met hoge resolutie van de medicijndistributie in een huid met een hoge chemische gevoeligheid in vergelijking met bestaande traditionele technieken. Al deze informatie kan uit hetzelfde weefselgedeelte worden gehaald.

Deze bevindingen bevorderen correlatieve beeldvorming door een betrouwbare methode te presenteren die optische spectroscopie combineert met massaspectrometrie. Ontwikkelde beeldregistratietechnieken zorgen voor een nauwkeurige uitlijning van de dataset, waardoor een gedetailleerde analyse van de distributie van geneesmiddelen in weefsels mogelijk is. Deze vooruitgang ondersteunt verbeterde topische medicijnafgiftesystemen en diepere inzichten in biologische interacties tussen weefsels.

Het onderzoek roept wetenschappelijke vragen op over de invloed van formuleringshulpstoffen op het transport van geneesmiddelen, de factor die de penetratie van geneesmiddelen in huidtypes beïnvloedt, de kinetiek van de afgifte en klaring van geneesmiddelen op lange termijn, en de brede toepassing van raman- en MSI-correlatieve beeldvorming om andere topische geneesmiddelen en andere stoffen in zachte weefsels te onderzoeken.

[Verteller] Gebruik voor gestimuleerde ramanverstrooiing of SRS-microscopie een lens met een wateronderdompeling met een vergroting van 40 keer in combinatie met een luchtcondensorlens op korte werkafstand. Plaats het gemonteerde huidweefselgedeelte op de SRS-microscoopmonstertafel en zorg ervoor dat het weefsel zich op dezelfde kant van het microscoopglaasje bevindt als de condensorlens. Richt de objectieflens op het weefselgedeelte en optimaliseer vervolgens de hoogte van de condensor. Stel het laservermogen in op de juiste waarden om een goede signaal-ruisverhouding te verkrijgen zonder het weefsel te beschadigen. Verkrijg vervolgens een mozaïekbeeld van het hele weefselgedeelte dat overeenkomt met de CH2-rekband. Selecteer vervolgens een interessegebied en stel de beeldvormingsparameter in op een resolutie van 512 x 512 pixels, die een gebied van 290 x 290 micrometer bestrijkt. Gebruik een beeldsnelheid van 400 hertz X1 zoom en een lijngemiddelde van één. Pas nu consistente versterkingsinstellingen toe voor SRS- en SHG-fluorescentiedetectoren. Verkrijg afbeeldingen in het CH-rekgebied met 2.850 per centimeter, wat overeenkomt met CH2. Leg vervolgens afbeeldingen vast in het vingerafdrukgebied met 1.666 per centimeter, wat overeenkomt met amide 1. Breng na SRS-beeldvorming het huidmonster onmiddellijk over naar de ToF-SIMS-opstelling. Stel de polariteit van de negatieve ionen in met een inschakelduur van 100 milliseconden, een massabereik van 0 tot 900 massa om op te laden en een straaldiameter van vijf micrometer. Gebruik een 20 elektronvolt elektronenoverstromingspistool bij 25 microampère voor ladingscompensatie. Verkrijg een totaalbeeld met behulp van de macrorastermodus van het podium, waarbij het hele weefselgedeelte in kaart wordt gebracht met een gezichtsveld afhankelijk van de weefselafmetingen. Vervolgens gebruik je een gezichtsveld van één bij 0,5 millimeter met vier opnamen per pixel per frame en 10 frames per pleister die overeenkomen met een ionendosis van 1,31 keer 10 tot de macht 11 ionen per vierkante centimeter. Leg afbeeldingen vast van het interessegebied door het juiste gezichtsveld te selecteren. Stel een gezichtsveld in van 0,5 x 0,5 millimeter met een resolutie van 256 x 256 pixels. Verkrijg één opname per pixel met één frame per scan voor een totaal van 15 scans die overeenkomen met een ionendosisdichtheid van 3,27 keer 10 tot de macht 10 ionen per vierkante centimeter voor kwaliteitscontrole van weefselhomogenaatmonsters. Kalibreer na de acquisitie de resulterende massaspectra met behulp van H-, C-, C2- en C3-ionen. Gebruik Surface Lab 7.1-software om gegevensverzameling en -extractie uit te voeren. Voor beeldregistratie reduceert u zowel SIMS- als SRS-afbeeldingen tot drie dimensies met behulp van niet-negatieve matrixfactorisatie en visualiseert u ze als rode, groene en blauwe kleurkanalen. Gebruik de MATLAB-controlepuntselectietool CP Select om overeenkomende functies te kiezen tussen de twee niet-matrixfactorisatiebeelden. Voer de registratie uit met behulp van de functies CP2 T-formulier en IM-transformatie. Toepassen in een fijne transformatie met behulp van de SIMS-gegevens als het vaste beeld en de optische spectroscopiegegevens als het bewegende beeld. Voor het geneesmiddel van belang waarbij meerdere pieken worden gedetecteerd in de ToF-SIMS-gegevens, telt u de intensiteiten van deze pieken op om een gecombineerde ionenintensiteit van het geneesmiddel te creëren. Extraheer het gemiddelde totale aantal ionen uit de twee homogenate datasets voor elk huidweefselmonster. Normaliseer met behulp van deze overeenkomstige waarde de ionenintensiteiten van het ToF-SIMS-medicijn in elk huidbeeld. Na registratie worden de optische spectroscopie- en SIMS-gegevens over elkaar heen gelegd door de respectieve afbeeldingen toe te wijzen aan de RGB-kanalen. In de huidige studie werd een verhoogd geneesmiddelsignaal gedetecteerd in het bovenste gebied van ongeveer 50 micrometer van de huid na vier uur aanbrengen van Voltaren-gel in vergelijking met het met placebo behandelde monster. Na 16 uur aanbrengen van de Voltaren-gel breidde het medicijnsignaal zich uit tot in de diepere lagen van de huid, wat wijst op een verbeterde weefselpenetratie.