Obecny protokół opisuje szczegółową operację obrazowania fluorescencyjnego NIR-II w czasie rzeczywistym myszy za pomocą urządzenia do obrazowania optycznego NIR-II.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Obecny protokół opisuje szczegółową operację obrazowania fluorescencyjnego NIR-II w czasie rzeczywistym myszy za pomocą urządzenia do obrazowania optycznego NIR-II.
Jako nowa technologia obrazowania, obrazowanie fluorescencyjne bliskiej podczerwieni II (NIR-II, 1000-1700 nm) ma znaczący potencjał w dziedzinie biomedycyny, dzięki wysokiej czułości, głębokiej penetracji tkanek i doskonałemu obrazowaniu z rozdzielczością przestrzenną i czasową. Jednak metoda ułatwiająca wdrożenie obrazowania fluorescencyjnego NIR-II w niektórych pilnie potrzebnych dziedzinach, takich jak nauki medyczne i farmacja, zaintrygowała odpowiednich badaczy. Protokół ten szczegółowo opisuje budowę i zastosowania bioobrazowania fluorescencyjnej sondy molekularnej NIR-II, HLY1, ze szkieletem D-A-D (donor-acceptor-donor). HLY1 wykazał się dobrymi właściwościami optycznymi i biokompatybilnością. Ponadto obrazowanie naczyń krwionośnych i nowotworów NIR-II u myszy przeprowadzono przy użyciu urządzenia do obrazowania optycznego NIR-II. Uzyskano obrazy fluorescencyjne NIR-II o wysokiej rozdzielczości w czasie rzeczywistym, aby pomóc w wykrywaniu nowotworów i chorób naczyniowych. Od przygotowania sondy do akwizycji danych, jakość obrazowania jest znacznie poprawiona, a autentyczność sond molekularnych NIR-II do rejestrowania danych w obrazowaniu przyżyciowym jest zapewniona.
Obrazowanie fluorescencyjne jest powszechnie używanym narzędziem do obrazowania molekularnego w badaniach podstawowych, a także często jest używane do prowadzenia chirurgicznej resekcji guza w klinikach1. Podstawową zasadą obrazowania fluorescencyjnego jest zastosowanie kamery do odbierania fluorescencji emitowanej przez laser po naświetlaniu próbek (tkanek, narządów itp.)2. Proces jest zakończony w ciągu kilku milisekund3. Długości fal obrazowania fluorescencji można podzielić na ultrafiolet (200-400 nm), obszar widzialny (400-700 nm), bliską podczerwień I (NIR-I, 700-900 nm) i bliską podczerwień II (NIR-II, 1000-1700 nm)4,5,6. Ponieważ endogenne cząsteczki, takie jak hemoglobina, melanina, dezoksyhemoglobina i bilirubina w tkankach biologicznych, mają silny wpływ absorpcji i rozpraszania światła w obszarach widzialnych, penetracja i wrażliwość światła są znacznie zmniejszone, a obrazowanie fluorescencyjne w zakresie długości fal światła widzialnego jest niekorzystnie naruszone7,8,9.
Obrazowanie fluorescencyjne NIR-II charakteryzuje się niską absorpcją i rozpraszaniem fotonów, dużą szybkością obrazowania i wysokim kontrastem (lub czułością) obrazu10,11. Wraz ze wzrostem długości fali fluorescencji, absorpcja i rozpraszanie fluorescencji w tkankach biologicznych stopniowo maleje, a autofluorescencja w obszarze NIR-II jest bardzo niska12. W ten sposób okno NIR-II znacznie zwiększa głębokość penetracji tkanek i uzyskuje wyższą rozdzielczość oraz stosunek sygnału do szumu13,14,15. Okno NIR-II można dalej podzielić na okna NIR-IIa (1300-1400 nm) i NIR-lIb (1500-1700 nm) class16. Do tej pory zgłoszono kilka przełomowych materiałów NIR-II, w tym jednościenne nanorurki węglowe z materiałów nieorganicznych, nanocząstki ziem rzadkich, kropki kwantowe i nanocząstki polimerów półprzewodnikowych z materiałów organicznych, barwniki drobnocząsteczkowe, materiały luminescencyjne indukowane agregacją itp.1,17,18,19,20,21,22. Nanomateriały nieorganiczne łatwo gromadzą się w wątrobie, śledzionie itp. i mają potencjalną długoterminową biotoksyczność23. Organiczny fluorofor drobnocząsteczkowy ma zalety szybkiego metabolizmu, niskiej toksyczności, łatwej modyfikacji i przejrzystej struktury, która jest najbardziej obiecującą sondą do użytku klinicznego24.
System obrazowania optycznego NIR-II jest również kluczowym elementem bioobrazowania fluorescencyjnego, ponieważ może skutecznie zbierać sygnały fluorescencji NIR-II z sondy NIR-II, tworząc w ten sposób precyzyjne obrazy funkcjonalne, anatomiczne i molekularne25,26. System obrazowania NIR-II składa się głównie z krótkofalowych kamer termowizyjnych, filtrów długoprzepustowych (LP), laserów i procesorów komputerowych. In vivo (in vivo) Obrazowanie fluorescencyjne NIR-II jest uważane za jedno z najbardziej prawdopodobnych podejść do obrazowania w celu wyjaśnienia mechanizmów chorób i natury życia27,28,29. Technologia obrazowania NIR-II jest szeroko stosowana w dziedzinach biomedycznych, takich jak wykrywanie komórek nowotworowych, obrazowanie dynamiczne, śledzenie ukierunkowane in vivo i terapia celowana, zwłaszcza w badaniach onkologicznych30,31. Biorąc jednak pod uwagę wysokie wymagania techniczne technologii obrazowania NIR-II dla sond i instrumentów do obrazowania, jest to również zagadka i ograniczenie praktycznego zastosowania przez badaczy w różnych dziedzinach. W związku z tym w niniejszym artykule szczegółowo omówiono przygotowanie sond obrazujących NIR-II oraz zastosowania obrazowania NIR-II.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Eksperymenty na zwierzętach do badań obrazowych NIR-II zostały przeprowadzone w Centrum Doświadczeń na Zwierzętach Uniwersytetu w Wuhan, które otrzymało nagrodę Międzynarodowego Stowarzyszenia Opieki nad Zwierzętami Doświadczalnymi (AALAC). Wszystkie badania na zwierzętach zostały przeprowadzone zgodnie z wytycznymi Chińskiej Komisji ds. Dobrostanu Zwierząt dotyczącymi opieki i wykorzystania zwierząt doświadczalnych i zatwierdzone przez Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt (IACUC) Centrum Doświadczalnego dla Zwierząt Uniwersytetu w Wuhan.
Do niniejszego badania wykorzystano nagie samice myszy BALB/c (~20 g) w wieku 6 tygodni
.1. Przygotowanie do obrazowania NIR-II
2. Synteza barwnika NIR-II (HLY1)
3. Przygotowanie nanosondy wspomagającej działanie wody
4. Budowa myszy z nowotworami
5. Obrazowanie fluorescencyjne in vivo NIR-II
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Intensywność fluorescencji i jasność zawiesin wodnych kropek HLY1 określono za pomocą urządzenia do obrazowania w drugim oknie bliskiej podczerwieni (NIR-II). Intensywność fluorescencji HLY1 w 90% fWTHF/H2O2Mieszanina O była pięciokrotnie bardziej intensywna niż roztwór w THF, co wskazywało na wyraźną cechę AIE związku HLY1 (Rycina 1B). Ponadto kropki HLY1 emitowały silne sygnały fluorescencyjne przy zastosowaniu filtra LP 1500 nm, co wykazuje, że kropki HLY1 m...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Obrazowanie fluorescencyjne NIR-I może być do pewnego stopnia stosowane do obrazowania guzów i naczyń krwionośnych, ale ze względu na ograniczoną maksymalną długość fali emisji fluoroforów NIR-I (<900 nm) powoduje słabą penetrację tkanek i stosunek tła sygnału guza33,34. Słaba i niska rozdzielczość obrazowania może powodować odchylenie między wynikiem leczenia za pomocą sprzężenia zwrotnego obrazowania a rzeczywistym efektem terapeutycznym. Ponadto większość fluo...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca była częściowo wspierana przez granty z NSFC (82273796, 82111530209), Specjalnych Funduszy na Prowadzenie Lokalnego Rozwoju Nauki i Technologii Rządu Centralnego (XZ202202YD0021C, XZ202102YD0033C, XZ202001YD0028C), Kluczowego Projektu Innowacji Naukowych i Technicznych Prowincji Hubei (2020BAB058), Funduszy Badań Podstawowych dla Uniwersytetów Centralnych oraz Programów Zapobiegania i Kontroli COVID-19 Tybetańskiego Regionu Autonomicznego na rzecz Rozwoju Nauki i Technologii.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Pirydyna bezwodna | Perimed | 110-86-1 | |
| Bezwodny siarczan sodu | China national medicines Co., Ltd | SY006376 | |
| karton | Suzhou Yingrui Optical Technology Co., Ltd | AO00158 | |
| Chromatografia kolumnowa | Energia Chemiczna | E080498 | |
| Dichlorek palladu Difenylofosfina | Sigma-Aldrich | B2161-1g | |
| DSPE-PEG2000 | Ponsure | PS-E1 | |
| Zmodyfikowany orzeł średni firmy Dulbecco | Gibco | 8121587 | |
| EGTA | Biofroxx | EZ6789D115 | |
| Płodowa surowica bydlęca | Gibco | 2166090RP | |
| Izofluran | GLPBIO | GC45487-1 | |
| K2CO3 | Macklin | P816305-5g | |
| N. '- dimetyloformamid | China national medicines Co., Ltd | 02-12-1968 | |
| Przyrząd do obrazowania NIR-II | Suzhou Yingrui Optical Technology Co., Ltd | 16011109 | |
| N-sulfenanilid | Enerry chemical | 1250030-5g | |
| PdCl2(dppf)2CH2Cl2 | TCI | B2064-1g | |
| penicylina-streptomycyna | Gibco | 15140-122 | |
| Tetrahydrofuran | China national medicines Co., Ltd | M005197 | |
| Tetratrifenylofosfina pallad | Immochem | 1021232-5g | |
| Tetratrifenylofosfina pallad | Sigma-Aldrich | 1021232-5g | |
| Chlorek tributylocyny | Immochem | ||
| Trimethylchlorosilane | China national medicines Co., Ltd | 40060560 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.