Name: Jasna sonda fluorescencyjna NIR-II do obrazowania naczyń krwionośnych i nowotworów (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-03-17T14:55:00.000+00:00
Duration: 5 min 51 s
Description: Poznaj metodę obrazowania fluorescencyjnego NIR-II w myszach do badania naczyń krwionośnych i nowotworów. Technika ta umożliwia wysokorozdzielcze wizualizacje tkanek żywych organizmów.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

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.

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
<ol>
	<li>Umieść dostępny w handlu karton (patrz Tabela materiałów) na środku nosidełka. Następnie umieść próbkę na czarnym kartonie, tak aby próbka znajdowała się na środku nośnika (stolika znajdującego się w urządzeniu do obrazowania). 
	UWAGA: W porównaniu z białym kartonem, karton ma mniejsze zakłócenia tła podczas obrazowania NIR-II.</li>
	<li>Wybierz odpowiedni filtr w oparciu o długość fali sondy NIR-II. Naciśnij i przytrzymaj (>2 s), aby sterować obszarem pudełka (takim jak 900 LP) odpowiadającym modelowi filtra w interfejsie ekranu, gdy system przesuwa filtr na ścieżkę obrazowania optycznego.</li>
	<li>Długie naciśnięcie platformy w górę na interfejsie ekranu dotykowego w obszarze sterowania konsoli operatora, tak aby konsola operatora podniosła się; długie naciśnięcie platformy w dół, aby konsola operatora opuściła się.</li>
	<li>Ustaw wysokość platformy na "0 mm" (regulacja wysokości) i użyj automatycznego ustawiania ostrości, aby obraz NIR-II był wyraźny.</li>
</ol>
2. Synteza barwnika NIR-II (HLY1)
<ol>
	<li>Zważyć surowce wymagane do przeprowadzenia eksperymentu syntezy. Upewnij się, że się nie psują.</li>
	<li>Dodać związek 1 (200 mg, 0,18 mmol), PdCl2(dppf)2CH2Cl2 (28 mg, 0,04 mmol), N-fenylo-N-(4-(4,4,5,5-tetrametylo-1,3,2-dioksaborolan-2-ylo)fenylo)naftaleno-2-amina (170 mg, 0,4 mmol) iK2CO3 (46 mg, 0,34 mmol) do roztworu tetrahydrofuranu (THF) w kolbie okrągłodennej o pojemności 25 ml. Mieszać mieszaninę przez 4 godziny w temperaturze 75 °C w atmosferze N2 (<klasa mocna = "xfig">Rysunek 1A). 
	UWAGA: Aby zapoznać się z procedurą syntezy związku 1 i N-fenylo-N-(4-(4,4,5,5-tetrametylo-1,3,2-dioksaborolan-2-ylo)fenylo)naftaleno-2-aminy, patrz Li et al21. Struktury chemiczne są pokazane w <silna klasa="xfig">Rysunek 1A.</li>
	<li>Po schłodzeniu do temperatury otoczenia schłodzić reakcję wodą destylowaną (DI) (80 ml) i ekstrahować mieszaninę za pomocą DCM (dichlorometan)/H2O(30 ml) (trzykrotnie). Oczyść surowy produkt za pomocą chromatografii kolumnowej16 (eter naftowy:DCM = 10:1), aby uzyskać HLY1 jako zielone ciało stałe (78 mg, 30% wydajności).</li>
	<li>Umieść barwnik HLY1 pod ochroną azotu w lodówce do późniejszego wykorzystania. Można go przechowywać do 6 miesięcy.</li>
</ol>
3. Przygotowanie nanosondy wspomagającej działanie wody
<ol>
	<li>Zważyć HLY1 (1 mg) i amfipatyczne materiały do kapsułkowania, 1,2-distearoilo-sn-glicero-3-fosfoetanoloamino-N-[amino(glikol polietylenowy)-2k (DSPE-PEG2k, 10 mg; patrz tabela materiałów).</li>
	<li>Przygotuj HLY1 dots20, stosując DSPE-PEG2k jako matrycę enkapsulacyjną (metoda nanoprecypitacji12) (Rysunek 1C). Rozpuścić HLY1 w THF (1 ml) i powoli dodawać do zlewki zawierającej roztwór wodny DSPE-PEG2k (9 ml) z sonikacją w temperaturze 25 °C. Następnie usuń THF z mieszaniny za pomocą dializy20.</li>
	<li>Zagęścić powyższy roztwór odśrodkowo za pomocą ultrafiltracji18 (7100 x g przez 10 min), a następnie umieścić go w lodówce o temperaturze 4 °C do wykorzystania w przyszłości. Może być przechowywany przez okres do 1 miesiąca. 
	UWAGA: Roztwór wodny nanosondy załadowany przez DSPE-PEG2k należy przechowywać w temperaturze powyżej 0 °C i zużyć tak szybko, jak to możliwe.</li>
</ol>
4. Budowa myszy z nowotworami
<ol>
	<li>Hodowla mysich komórek raka piersi 4T1 (4T1) w zmodyfikowanym pożywce Eagle Medium (DMEM) firmy Dulbecco, uzupełniona 10% (v/v) płodową surowicą bydlęcą (FBS) i 1% (v/v) penicyliną-streptomycyną (patrz tabela materiałów) i utrzymywana w wilgotnym inkubatorze z 5% CO2 w temperaturze 37 °C.</li>
	<li>W eksperymencie obrazowania fluorescencyjnego NIR-II hoduj komórki 4T1 (5 x 107) przez 24 godziny, trawij trypsyną (1 ml) i dwukrotnie przemywaj DMEM bez surowicy (4 ml).</li>
	<li>Znieczulij myszy, lecząc je izofluranem (2%). Potwierdź odpowiednie znieczulenie, stymulując palce u nóg lub podeszwy stóp myszy i obserwuj, czy myszy reagują. Jeśli nie ma odpowiedzi, oznacza to, że znieczulenie jest wystarczające32.</li>
	<li>Następnie, za pomocą igły do wstrzykiwań insuliny, wstrzyknij mieszaninę komórek 4T1 myszom poprzez wstrzyknięcie podskórne (100 μL). 
	UWAGA: Badania obrazowe NIR-II przeprowadzono ~2 tygodnie po inokulacji, kiedy guz urósł do objętości ~100 mm3. Przed obrazowaniem guza NIR-II należy potwierdzić wielkość guza. Wielkość guza została oszacowana za pomocą suwmiarki elektronicznej z noniuszem na potrzeby niniejszego badania11.</li>
</ol>
5. Obrazowanie fluorescencyjne in vivo NIR-II
<ol>
	<li>Znieczulić myszy, podając im izofluran (2%) i wykonać obrazowanie NIR-II całego ciała myszy za pomocą optycznego systemu obrazowania NIR-II (patrz tabela materiałów). 
	UWAGA: Zwróć uwagę na dawkę środka znieczulającego, aby uniknąć śmierci myszy. Zazwyczaj znieczulenie trwa 5-10 minut. Stymuluj palce u nóg lub podeszwy stóp myszy i obserwuj, czy myszy reagują. Jeśli nie ma odpowiedzi, oznacza to, że znieczulenie jest wystarczające.</li>
	<li>Pobrać roztwór kropek HLY1 (0,8 mg/ml, 200 μl). Wstrzyknij kropki HLY1 dożylnie znieczulonym myszom, a 3 minuty później wykonaj obrazowanie fluorescencyjne NIR-II naczyń krwionośnych całego ciała myszy za pomocą systemu obrazowania NIR-II. Skoncentruj się dalej na głowie myszy, aby zebrać obrazowanie naczyń krwionośnych mózgu. 
	UWAGA: Podczas obrazowania należy używać czystych rękawic eksperymentalnych, które pomogą uzyskać czyste obrazy NIR-II.</li>
	<li>Zbierz obrazy 5 minut po wstrzyknięciu kropek HLY1 u myszy i przetwórz dane za pomocą oprogramowania ImageJ. Parametry przyrządów optycznego systemu obrazowania NIR-II wynoszą 90 mW/cm2 (laser 808 nm).</li>
	<li>Po zakończeniu eksperymentu poddać zwierzęta eutanazji zgodnie z instytucjonalnie zatwierdzonymi protokołami. 
	UWAGA: W niniejszym badaniu zwierzęta zostały poddane eutanazji poprzez wystawienie ich na działanie nadmiaru izofluranu32.</li>
</ol>

<ol><li>Liu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Versatile+types+of+inorganic%2Forganic+NIR-IIa%2FIIb+fluorophores%3A+from+strategic+design+toward+molecular+imaging+and+theranostics%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Versatile types of inorganic/organic NIR-IIa/IIb fluorophores: from strategic design toward molecular imaging and theranostics.</a> Chemical Reviews. 122 (1), 209-268 (2022).</li>
<li>Zhou, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mn-loaded+apolactoferrin+dots+for+in+vivo+MRI+and+NIR-II+cancer+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">Mn-loaded apolactoferrin dots for in vivo MRI and NIR-II cancer imaging.</a> Journal of Materials Chemistry C. 7 (31), 9448-9454 (2019).</li>
<li>Zhang, F., Tang, B. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near-infrared+luminescent+probes+for+bioimaging+and+biosensing%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Science%22%5BJournal%5D)">Near-infrared luminescent probes for bioimaging and biosensing.</a> Chemical Science. 12 (10), 3377-3378 (2021).</li>
<li>Yao, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+bright%2C+renal-clearable+NIR-II+brush+macromolecular+probe+with+long+blood+circulation+time+for+kidney+disease+bioimaging%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">A bright, renal-clearable NIR-II brush macromolecular probe with long blood circulation time for kidney disease bioimaging.</a> Angewandte Chemie International Edition. 61 (5), 202114273(2022).</li>
<li>Gao, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+engineering+of+near-infrared-II+photosensitizers+with+steric-hindrance+effect+for+image-guided+cancer+photodynamic+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">Molecular engineering of near-infrared-II photosensitizers with steric-hindrance effect for image-guided cancer photodynamic therapy.</a> Advanced Functional Materials. 31 (14), 2008356(2021).</li>
<li>Ding, F., Fan, Y., Sun, Y., Zhang, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Beyond+1000+nm+emission+wavelength%3A+recent+advances+in+organic+and+inorganic+emitters+for+deep-tissue+molecular+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Healthcare+Materials%22%5BJournal%5D)">Beyond 1000 nm emission wavelength: recent advances in organic and inorganic emitters for deep-tissue molecular imaging.</a> Advanced Healthcare Materials. 8 (14), 1900260(2019).</li>
<li>Yang, Y., Zhang, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+fluorophores+for+in+vivo+bioimaging+in+the+second+near-infrared+window%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Nuclear+Medicine+and+Molecular+Imaging%22%5BJournal%5D)">Molecular fluorophores for in vivo bioimaging in the second near-infrared window.</a> European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 49 (9), 3226-3246 (2022).</li>
<li>Ding, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymethine+thiopyrylium+fluorophores+with+absorption+beyond+1000+nm+for+biological+imaging+in+the+second+near-infrared+subwindow%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Medicinal+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Polymethine thiopyrylium fluorophores with absorption beyond 1000 nm for biological imaging in the second near-infrared subwindow.</a> Journal of Medicinal Chemistry. 62 (4), 2049-2059 (2019).</li>
<li>Cheng, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+diketopyrrolopyrrole+Nir-Ii+fluorophores+and+Ddr+inhibitors+for+in+vivo+chemo-photodynamic+therapy+of+osteosarcoma%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Engineering+Journal%22%5BJournal%5D)">Novel diketopyrrolopyrrole Nir-Ii fluorophores and Ddr inhibitors for in vivo chemo-photodynamic therapy of osteosarcoma.</a> Chemical Engineering Journal. , 136929(2022).</li>
<li>Yang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nir-Ii+chemiluminescence+molecular+sensor+for+in+vivo+high-contrast+inflammation+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Nir-Ii chemiluminescence molecular sensor for in vivo high-contrast inflammation imaging.</a> Angewandte Chemie International Edition. 59 (42), 18380-18385 (2020).</li>
<li>Liu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+second+near-infrared+Ru%28Ii%29+polypyridyl+complex+for+synergistic+chemo-photothermal+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Medicinal+Chemistry%22%5BJournal%5D)">A second near-infrared Ru(Ii) polypyridyl complex for synergistic chemo-photothermal therapy.</a> Journal of Medicinal Chemistry. 65 (3), 2225-2237 (2022).</li>
<li>Xu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long+wavelength-emissive+Ru%28Ii%29+metallacycle-based+photosensitizer+assisting+in+vivo+bacterial+diagnosis+and+antibacterial+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Long wavelength-emissive Ru(Ii) metallacycle-based photosensitizer assisting in vivo bacterial diagnosis and antibacterial treatment.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 119 (32), 2209904119(2022).</li>
<li>Xu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Construction+of+emissive+Ruthenium%28II%29+metallacycle+over+1000+nm+wavelength+for+in+vivo+biomedical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Construction of emissive Ruthenium(II) metallacycle over 1000 nm wavelength for in vivo biomedical applications.</a> Nature Communications. 13 (1), 2009(2022).</li>
<li>Wang, S., Li, B., Zhang, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+fluorophores+for+deep-tissue+bioimaging%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Central+Science%22%5BJournal%5D)">Molecular fluorophores for deep-tissue bioimaging.</a> ACS Central Science. 6 (8), 1302-1316 (2020).</li>
<li>Sun, Y., Sun, P., Li, Z., Qu, L., Guo, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Natural+flavylium-inspired+far-red+to+NIR-II+dyes+and+their+applications+as+fluorescent+probes+for+biomedical+sensing%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Society+Reviews%22%5BJournal%5D)">Natural flavylium-inspired far-red to NIR-II dyes and their applications as fluorescent probes for biomedical sensing.</a> Chemical Society Reviews. 51 (16), 7170-7205 (2022).</li>
<li>Shen, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rational+design+of+NIR-II+AIEgens+with+ultrahigh+quantum+yields+for+photo-+and+chemiluminescence+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Rational design of NIR-II AIEgens with ultrahigh quantum yields for photo- and chemiluminescence imaging.</a> Journal of the American Chemical Society. 144 (33), 15391-15402 (2022).</li>
<li>Mu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+chemistry+of+organic+contrast+agents+in+the+NIR-II+window%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">The chemistry of organic contrast agents in the NIR-II window.</a> Angewandte Chemie International Edition. 61 (14), 202114722(2022).</li>
<li>Lu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((NIR-II+fluorescence%2Fphotoacoustic+imaging+of+ovarian+cancer+and+peritoneal+metastasis%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Research%22%5BJournal%5D)">NIR-II fluorescence/photoacoustic imaging of ovarian cancer and peritoneal metastasis.</a> Nano Research. 15 (10), 9183-9191 (2022).</li>
<li>Liu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+Cd-Mof+NIR-II+fluorophores+for+gastric+ulcer+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Chinese+Chemical+Letters%22%5BJournal%5D)">Novel Cd-Mof NIR-II fluorophores for gastric ulcer imaging.</a> Chinese Chemical Letters. 32 (10), 3061-3065 (2021).</li>
<li>Lin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+near-infrared+II+aggregation-induced+emission+dots+for+in+vivo+bioimaging%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Science%22%5BJournal%5D)">Novel near-infrared II aggregation-induced emission dots for in vivo bioimaging.</a> Chemical Science. 10 (4), 1219-1226 (2018).</li>
<li>Li, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Small-molecule+fluorophores+for+near-infrared+IIb+imaging+and+image-guided+therapy+of+vascular+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22CCS+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Small-molecule fluorophores for near-infrared IIb imaging and image-guided therapy of vascular diseases.</a> CCS Chemistry. 4 (12), 3735-3750 (2022).</li>
<li>Li, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+NIR-II+organic+fluorophores+for+bioimaging+beyond+1550+nm%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Science%22%5BJournal%5D)">Novel NIR-II organic fluorophores for bioimaging beyond 1550 nm.</a> Chemical Science. 11 (10), 2621-2626 (2020).</li>
<li>Li, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organic+NIR-II+dyes+with+ultralong+circulation+persistence+for+image-guided+delivery+and+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Controlled+Release%22%5BJournal%5D)">Organic NIR-II dyes with ultralong circulation persistence for image-guided delivery and therapy.</a> Journal of Controlled Release. 342, 157-169 (2022).</li>
<li>Li, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-assembled+NIR-II+fluorophores+with+ultralong+blood+circulation+for+cancer+imaging+and+image-guided+surgery%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Medicinal+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Self-assembled NIR-II fluorophores with ultralong blood circulation for cancer imaging and image-guided surgery.</a> Journal of Medicinal Chemistry. 65 (3), 2078-2090 (2022).</li>
<li>Li, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+small-molecule+fluorophores+for+in+vivo+NIR-IIa+and+NIR-IIb+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">Novel small-molecule fluorophores for in vivo NIR-IIa and NIR-IIb imaging.</a> Chemical Communications. 56 (22), 3289-3292 (2020).</li>
<li>Li, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+in+the+development+of+NIR-II+organic+emitters+for+biomedicine%5BTitle%5D)+AND+%22Coordination+Chemistry+Reviews%22%5BJournal%5D)">Recent advances in the development of NIR-II organic emitters for biomedicine.</a> Coordination Chemistry Reviews. 415, 213318(2020).</li>
<li>Li, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((long-fluorescence-lifetime+dyes+for+deep-near-infrared+bioimaging%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">long-fluorescence-lifetime dyes for deep-near-infrared bioimaging.</a> Journal of the American Chemical Society. 144 (31), 14351-14362 (2022).</li>
<li>Li, C., Chen, G., Zhang, Y., Wu, F., Wang, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advanced+fluorescence+imaging+technology+in+the+near-infrared-II+window+for+biomedical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Advanced fluorescence imaging technology in the near-infrared-II window for biomedical applications.</a> Journal of the American Chemical Society. 142 (35), 14789-14804 (2020).</li>
<li>Li, B., Lin, J., Huang, P., Chen, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near-infrared+probes+for+luminescence+lifetime+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotheranostics%22%5BJournal%5D)">Near-infrared probes for luminescence lifetime imaging.</a> Nanotheranostics. 6 (1), 91-102 (2022).</li>
<li>Lei, Z., Zhang, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+engineering+of+NIR-II+fluorophores+for+improved+biomedical+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Molecular engineering of NIR-II fluorophores for improved biomedical detection.</a> Angewandte Chemie International Edition. 60 (30), 16294-16308 (2021).</li>
<li>He, S., Song, J., Qu, J., Cheng, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Crucial+breakthrough+of+second+near-infrared+biological+window+fluorophores%3A+design+and+synthesis+toward+multimodal+imaging+and+theranostics%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Society+Reviews%22%5BJournal%5D)">Crucial breakthrough of second near-infrared biological window fluorophores: design and synthesis toward multimodal imaging and theranostics.</a> Chemical Society Reviews. 47 (12), 4258-4278 (2018).</li>
<li>Guo, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Standardized+rat+coronary+ring+preparation+and+real-time+recording+of+dynamic+tension+changes+along+vessel+diameter%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Standardized rat coronary ring preparation and real-time recording of dynamic tension changes along vessel diameter.</a> Journal of Visualized Experiments. (184), e64121(2022).</li>
<li>Wang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Salidroside%2C+a+phenyl+ethanol+glycoside+from+rhodiola+crenulata%2C+orchestrates+hypoxic+mitochondrial+dynamics+homeostasis+by+stimulating+Sirt1%2FP53%2FDrp1+signaling%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Ethnopharmacology%22%5BJournal%5D)">Salidroside, a phenyl ethanol glycoside from rhodiola crenulata, orchestrates hypoxic mitochondrial dynamics homeostasis by stimulating Sirt1/P53/Drp1 signaling.</a> Journal of Ethnopharmacology. 293, 115278(2022).</li>
<li>Ji, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acceptor+engineering+for+NIR-II+dyes+with+high+photochemical+and+biomedical+performance%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Acceptor engineering for NIR-II dyes with high photochemical and biomedical performance.</a> Nature Communications. 13 (1), 3815(2022).</li>
<li>Hou, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Salidroside+intensifies+mitochondrial+function+of+CoCl2-damaged+Ht22+cells+by+stimulating+Pi3k-Akt-Mapk+signaling+pathway%5BTitle%5D)+AND+%22Phytomedicine%22%5BJournal%5D)">Salidroside intensifies mitochondrial function of CoCl2-damaged Ht22 cells by stimulating Pi3k-Akt-Mapk signaling pathway.</a> Phytomedicine. , (2022).</li>
<li>Jiang, Y., Pu, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+probes+for+autofluorescence-free+optical+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Molecular probes for autofluorescence-free optical imaging.</a> Chemical Reviews. 121 (21), 13086-13131 (2021).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

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...

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.

<table><tbody><tr><td>Pirydyna bezwodna</td><td>Perimed&nbsp;</td><td>110-86-1</td><td></td></tr><tr><td>Bezwodny siarczan sodu</td><td>China national medicines Co., Ltd</td><td>SY006376</td><td></td></tr><tr><td>karton</td><td>Suzhou Yingrui Optical Technology Co., Ltd</td><td>AO00158</td><td></td></tr><tr><td>Chromatografia kolumnowa</td><td>Energia Chemiczna</td><td>E080498</td><td></td></tr><tr><td>Dichlorek palladu Difenylofosfina</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>B2161-1g</td><td></td></tr><tr><td>DSPE-PEG2000</td><td>Ponsure</td><td>PS-E1</td><td></td></tr><tr><td>Zmodyfikowany orzeł średni firmy Dulbecco&nbsp;</td><td>Gibco</td><td>8121587</td><td></td></tr><tr><td>EGTA</td><td>Biofroxx</td><td>EZ6789D115</td><td></td></tr><tr><td>Płodowa surowica bydlęca</td><td>Gibco</td><td>2166090RP</td><td></td></tr><tr><td>Izofluran</td><td>GLPBIO</td><td>GC45487-1</td><td></td></tr><tr><td>K2CO3</td><td>Macklin</td><td>P816305-5g</td><td></td></tr><tr><td>N. '- dimetyloformamid</td><td>China national medicines Co., Ltd</td><td>02-12-1968</td><td></td></tr><tr><td>Przyrząd do obrazowania NIR-II</td><td>Suzhou Yingrui Optical Technology Co., Ltd</td><td>16011109</td><td></td></tr><tr><td>N-sulfenanilid</td><td>Enerry chemical&nbsp;</td><td>1250030-5g</td><td></td></tr><tr><td>PdCl2(dppf)2CH2Cl2</td><td>TCI&nbsp;</td><td>B2064-1g</td><td></td></tr><tr><td>penicylina-streptomycyna</td><td>Gibco</td><td>15140-122</td><td></td></tr><tr><td>Tetrahydrofuran</td><td>China national medicines Co., Ltd</td><td>M005197</td><td></td></tr><tr><td>Tetratrifenylofosfina pallad</td><td>Immochem</td><td>1021232-5g</td><td></td></tr><tr><td>Tetratrifenylofosfina pallad</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>1021232-5g</td><td></td></tr><tr><td>Chlorek tributylocyny</td><td>Immochem</td><td></td><td></td>QH004335</tr><tr><td>Trimethylchlorosilane</td><td>China national medicines Co., Ltd</td><td>40060560</td><td></td></tr></tbody></table>

jasna sonda fluorescencyjna nir-ii do obrazowania naczyń krwionośnych i nowotworów

A Bright NIR-II Fluorescence Probe for Vascular and Tumor Imaging

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.

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...

Obecny protokół opisuje szczegółową operację obrazowania fluorescencyjnego NIR-II w czasie rzeczywistym myszy za pomocą urządzenia do obrazowania optycznego NIR-II.

Jasna sonda fluorescencyjna NIR-II do obrazowania naczyń krwionośnych i nowotworów

As an emerging imaging technology, near-infrared II (NIR-II, 1000-1700 nm) fluorescence imaging has significant potential in the biomedical field, owing ...

Obrazowanie naczyń krwionośnych i nowotworów w wysokiej rozdzielczości zostało zrealizowane za pomocą nanoprobu w bliskiej podczerwieni do fluorescencji, zapewniając dokładną i skuteczną metodę kierowania chorobami naczyniowymi i rakiem. Obrazowanie in vivo w oknie NIR-II, które pozwala nam dogłębnie przyjrzeć się żywemu obiektowi, stwarza możliwości dla badań biomedycznych i naszych zastosowań klinicznych. Przygotuj się do obrazowania w bliskiej podczerwieni II lub NIR-II, umieszczając dostępny w handlu karton na środku nośnika urządzenia do obrazowania.Następnie umieść próbkę na czarnym kartonie, tak aby znajdowała się na środku nośnika. Po wybraniu odpowiedniego filtra należy dokonać regulacji wysokości platformy. Naciśnij i przytrzymaj opcję platformy w górę na interfejsie ekranu dotykowego obszaru sterowania konsoli operatora, aby przesunąć ją w górę.I długo dociśnij platformę, aby przesunąć ją w dół. Po zsyntetyzowaniu barwnika NIR-II HLY1 należy przygotować kropki HLY1 metodą nanoprecypitacji przy użyciu DSPE-PEG-2K jako matrycy enkapsulacji. W tym celu należy umieścić zlewkę zawierającą roztwór 10 miligramów DSPE-PEG-2K w dziewięciu mililitrach wody do sonikacji w temperaturze 25 stopni Celsjusza.Następnie rozpuść jeden miligram HLY1 w jednym mililitrze tetrahydrofuranu lub THF. I powoli dodawać roztwór do roztworu wodnego DSPE-PEG-2K poddawanego sonikacji. Następnie usunąć THF z mieszaniny za pomocą dializy.Po zagęszczeniu powyższego roztworu odśrodkowo z ultrafiltracją przy 7,100 G przez 10 minut, umieść go w lodówce o temperaturze czterech stopni Celsjusza do wykorzystania w przyszłości. W przypadku obrazowania in vivo należy wstrzyknąć kropki HLY1 dożylnie znieczulonym myszom. A trzy minuty później przystąp do wykonywania obrazowania fluorescencyjnego NIR-II naczyń krwionośnych całego ciała myszy za pomocą optycznego systemu obrazowania NIR-II.Skoncentruj się dalej na głowie myszy, aby zebrać obrazowanie naczyń krwionośnych mózgu. Ustaw parametry instrumentu optycznego systemu obrazowania NIR-II na 90 miliwatów na centymetr kwadratowy i laser 808 nm. Zbierz obrazy pięć minut po wstrzyknięciu kropek HLY1 myszom i przetwórz dane za pomocą oprogramowania ImageJ.Intensywność fluorescencji HLY1 w roztworze 90% THF zawierającym 90% wody była pięciokrotnie większa niż w roztworze THF, co wskazuje na wyraźną emisję indukowaną agregacją lub cechę AIE HLY1. Kropki HLY1 emitowały silne sygnały fluorescencyjne pod filtrem dolnoprzepustowym lub LP o długości 1500 nanometrów, co potwierdzało jego przydatność do obrazowania NIR-IIb. Maksymalna długość fali absorpcji i emisji kropek HLY1 wynosiła odpowiednio 740 nanometrów i 1 040 nanometrów.Dodatkowo, hydrodynamiczny rozmiar kropek HLY1 został określony na 145 nanometrów przez dynamiczne rozpraszanie światła. U myszy, którym podawano kropki HLY1, naczynia mózgowe i mikronaczynia w kończynie tylnej zostały wyraźnie zidentyfikowane za pomocą obrazowania NIR-II pod filtrem LP 1,500 nanometra. Co więcej, cztery guzy T1 myszy z guzem były również wyraźnie widoczne w obrazowaniu NIR-II, co wskazuje na zwiększoną przepuszczalność i retencję lub efekt EPR kropek HLY1.Wszystkie te wyniki sugerowały, że kropki HLY1 są jasną sondą fluorescencyjną NIR-II mającą zastosowanie do obrazowania naczyń krwionośnych i nowotworów. Najważniejszą częścią procedury jest przygotowanie nanosondy zawieszonej w wodzie w ramach obrazowania fluorescencyjnego in vivo i NIR-II.

a-bright-nir-ii-fluorescence-probe-for-vascular-and-tumor-imaging

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Szczegółowo opisujemy nowy cewnik do fluorescencji w bliskiej podczerwieni (NIRF), służący do dwuwymiarowego wewnątrznaczyniowego obrazowania molekularnego biologii blaszki miażdżycowej in vivo. Cewnik NIRF umożliwia wizualizację kluczowych procesów biologicznych, takich jak zapalenie, poprzez wykrywanie obecności aktywowalnych i celowanych fluorochromów NIR wykazujących powinowactwo do blaszki miażdżycowej. Cewnik spełnia wymogi inżynieryjne i energetyczne stosowane w klinice i jest...

In vivo wewnątrznaczyniowe obrazowanie molekularne blaszek zapalnych z wykorzystaniem fluorescencji w bliskiej podczerwieni (NIRF) – multimodalne podejście do obrazowania miażdżycy

Niedawno opracowane techniki obrazowania z wykorzystaniem fluorescencji w bliskiej podczerwieni (NIRF) mogą pomóc w wyjaśnieniu roli, jaką układ limfatyczny odgrywa w przerzutowaniu nowotworów, odpowiedzi immunologicznej, gojeniu ran oraz innych chorobach związanych z układem limfatycznym.

Nieinwazyjne obrazowanie optyczne naczyń limfatycznych myszy

W tym artykule przedstawiamy metodę analizy mikronaczyń guza in vivo za pomocą dynamicznej wideomikroskopii fluorescencyjnej wzmocnionej kontrastem. Uzyskano dwa parametry ilościowe: funkcjonalną gęstość naczyń włosowatych odzwierciedlającą unaczynienie guza oraz nieszczelność wskaźnika odzwierciedlającą nieszczelność ściany śródbłonka.

In vivo (in vivo) Obrazowanie angiogenezy guza za pomocą fluorescencyjnej wideomikroskopii konfokalnej

Opisujemy nowatorską technikę obrazowania in vivo, która łączy fluorescencyjne chimeryczne myszy z oknami wewnątrzczaszkowymi i mikroskopią 2-fotonową o wysokiej rozdzielczości. Ta platforma obrazowania wspomaga badania dynamicznych zmian w tkance mózgowej i mikrokrążeniu na poziomie pojedynczej komórki, po patologicznych urazach i jest przystosowana do oceny wewnątrzczaszkowego dostarczania i dystrybucji leków.

Nowatorska technika obrazowania in vivo o wysokiej rozdzielczości do badania dynamicznej odpowiedzi struktur wewnątrzczaszkowych na wzrost guza i terapie

Opisujemy system wielokątowego rotacyjnego obrazowania optycznego (MAROI) do ilościowego oznaczania in vivo markera fluorescencyjnego dostarczanego przez nanopęcherzyki saposyny C (SapC)-dioleoilofosfatydyloseryny (DOPS). Wykorzystując mysie modele raka i zapalenia stawów, pokazujemy, w jaki sposób analiza krzywej sygnału MAROI może być wykorzystana do precyzyjnego mapowania i biologicznej charakterystyki procesów chorobowych.

In vivo (in vivo) Obrazowanie optyczne guzów mózgu i zapalenia stawów za pomocą fluorescencyjnych nanopęcherzyków SapC-DOPS

Obrazowanie fluorescencyjne w bliskiej podczerwieni (NIRF) może poprawić wyniki terapeutyczne operacji raka piersi, umożliwiając śródoperacyjną lokalizację guza i ocenę statusu marginesu chirurgicznego. Korzystając z symulujących tkankowo fantomów piersi zawierających fluorescencyjne inkluzje symulujące nowotwór, można ocenić potencjalne zastosowania kliniczne obrazowania NIRF u pacjentek z rakiem piersi w celach standaryzacyjnych i szkoleniowych.

Fantomy symulujące tkanki do oceny potencjalnych zastosowań obrazowania fluorescencyjnego w bliskiej podczerwieni w chirurgii raka piersi

Ten protokół opisuje obrazowanie intrażyciowe transgenicznych myszy wykazujących ekspresję specyficznych dla komórek markerów fluorescencyjnych. Obrazowanie przyżyciowe zapewnia nieinwazyjną metodę obserwacji w wysokiej rozdzielczości u żywych zwierząt za pomocą wszczepialnych okien, przez które możliwa jest mikroskopowa wizualizacja procesów. Ta metoda jest szczególnie przydatna do badania procesów podłużnych.

Mikroskopia przyżyciowa naczyń krwionośnych związanych z nowotworem przy użyciu zaawansowanych komór okiennych grzbietowych fałdów skórnych na transgenicznych myszach fluorescencyjnych

Opisujemy protokół przedklinicznego śledzenia in vivo przerzutów nowotworowych. Opiera się on na reporterze radionuklidowo-fluorescencyjnym łączącym symporter jodku sodu, wykrywany przez nieinwazyjny [18F]tetrafluoroboran-PET, oraz białko fluorescencyjne w celu usprawnionego potwierdzenia ex vivo. Metoda ma zastosowanie do przedklinicznego śledzenia komórek in vivo poza biologią guza.

Obrazowanie genu reporterowego radionuklidowo-fluorescencyjnego w celu śledzenia progresji guza w modelach guzów gryzoni

Ten protokół opisuje stworzenie mysiego modelu z guzem do monitorowania progresji guza i angiogenezy w czasie rzeczywistym za pomocą podwójnego obrazowania bioluminescencyjnego.

Podwójne obrazowanie bioluminescencyjne progresji guza i angiogenezy

Opracowano dwumodalny system obrazowania do bezkontaktowej oceny utlenowania tkanek skóry oraz funkcji naczyniowej.

Obrazowanie dwutrybowe utlenowania tkanki skórnej i funkcji naczyniowej

Poznaj metodę obrazowania fluorescencyjnego NIR-II w myszach do badania naczyń krwionośnych i nowotworów. Technika ta umożliwia wysokorozdzielcze wizualizacje tkanek żywych organizmów.

Jasna sonda fluorescencyjna NIR-II do obrazowania naczyń krwionośnych i nowotworów

Przeglądaj więcej filmów