Apresentamos um protocolo para o uso de microendoscopia a laser confocal (CLM) para estudar não invasivamente a distribuição espátula-temporal de lipossomos no olho após injeção subconjunta.
Artigo de método
Apresentamos um protocolo para o uso de microendoscopia a laser confocal (CLM) para estudar não invasivamente a distribuição espátula-temporal de lipossomos no olho após injeção subconjunta.
A injeção subconjuntiva é uma rota atraente para administrar drogas oculares devido ao fácil acesso trans-ecleral que contorna barreiras oculares anteriores, como a córnea e a conjuntiva. Embora os efeitos terapêuticos e a farmacocinética dos medicamentos após a injeção subconjuntível tenham sido descritos em alguns estudos, muito poucos avaliam a distribuição ocular de medicamentos ou sistemas de entrega de medicamentos (DDS). Este último é fundamental para a otimização do design intraocular de DDS e biodisponibilidade de medicamentos para alcançar a localização ocular desejada e duração da ação (por exemplo, aguda versus prolongada). Este estudo estabelece o uso de microendoscopia a laser confocal (CLM) para estudar qualitativamente a distribuição ocular de lipossomos fluorescentes em tempo real em camundongos vivos após injeção subconjuntiva. Sendo projetado para inspeção visual in vivo de tecidos no nível microscópico, esta também é a primeira descrição completa do método de imagem CLM para estudar a distribuição espátula-temporal de injetáveis no olho após injeção subconjunta.
A liberação de sangue, a distribuição de tecidos e a ocupação-alvo de drogas em sistemas vivos são pilares para a compreensão da disposição in vivo de drogas. Em modelos animais pré-clínicos, esses parâmetros são tipicamente avaliados por amostragem frequente de sangue e tecido em determinados pontos de tempo após a administração de medicamentos. No entanto, esses procedimentos são geralmente invasivos, muitas vezes incluem medidas de não sobrevivência, e exigem grandes coortes de animais para alimentação estatística. Pode haver custo extra e tempo incorridos, juntamente com preocupações éticas para o uso excessivo de animais. Como resultado, a imagem não invasiva está rapidamente se tornando um passo integral em estudos de biodistribuções. A microendoscopia a laser confocal (CLM1,2) é adequada para aplicações oculares para imagem não invasiva da distribuição espátula-temporal da terapêutica aos olhos de animais vivos com alta sensibilidade e alta resolução1,3,4.
A CLM tem o potencial de facilitar a triagem robusta de sistemas de entrega de medicamentos oculares (DDS), como lipossomos, antes da quantificação abrangente do DDS e da biodisponibilidade de medicamentos. Os lipossomos são atraentes por sua flexibilidade em ajustar suas propriedades físico-químicas e biofísicas5,6,7,8,9,10,11 para encapsular uma grande variedade de carga terapêutica e controlar o local tecidual de liberação de drogas e duração da ação. Lipossomos têm sido usados em aplicações oculares para a entrega de grandes moléculas, como o anticorpo monoclonal bevacizumab12, e pequenas moléculas como ciclosporina13 e ganciclovir14. Lipossomos carregados de drogas têm meias-vidas biológicas mais longas e efeitos terapêuticos prolongados em comparação com formulações não liposômicas de "droga livre". No entanto, a distribuição de drogas no tecido ocular é tipicamente extrapolada das concentrações de drogas em componentes fluidos do olho (ou seja, sangue, humor aquoso e humor vítreo15,16,17). Como o destino inicial in vivo da carga de droga carregada é definido pelas propriedades do próprio nanocarrier, a imagem CLM dos lipossomos fluorescentes pode servir como um substituto para a droga revelar o direcionamento tecidual e os tempos de residência do tecido in situ. Além disso, evidências visuais de entrega com CLM podem orientar o re-projeto do DDS, avaliar os benefícios terapêuticos da droga e talvez até prever eventos biológicos adversos (por exemplo, toxicidade tecidual devido à localização indesejável do DDS por períodos prolongados de tempo).
Aqui, um procedimento passo-a-passo é detalhado sobre como estudar a biodistribução ocular de lipossomos em ratos vivos com um sistema CLM de banda dupla. Este sistema CLM específico pode detectar fluorescência de duas cores (com lasers de excitação verde e vermelho a 488 nm e 660 nm) em tempo real, com uma frequência de 8 quadros/s. Ao colocar fisicamente a sonda de detecção no olho, o protocolo demonstra a aquisição de imagens e a análise de lipossomos verde-fluorescentes sobre a administração subconjuntiva em camundongos pré-injetados por via intravenosa (IV) com 2% de corante Evans Blue (EB). O corante EB ajuda a visualizar as estruturas vascularizadas no canal de fluorescência vermelha. Mostramos resultados representativos de um estudo que avalia lipossomos neutros de 100 nm compostos do POPC fosfolipídeo (ou seja, 1-palmitoyl-2-oleoyl-glicero-3-fosfocholina) e dopados com fluorescemina-tagged Fl-DHPE (i.e., N-(fluoresceína-5-thiocarbamoyl)-1,2-dihexa-decanoylsn-gliceo-3-fosfoethanolamina) a uma proporção de 95% de POPC: 5% Fl-DHPE (Figura 1B ). O CLM é capaz de capturar os lipossomos marcados por fluoresceína verde a 15 μm axial e 3,30 μm de resolução lateral por delineamento das fronteiras do tecido ocular manchados pelo EB.
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Todos os métodos descritos aqui foram aprovados pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais (IACUC) da SingHealth (Cingapura). Camundongos C57BL/6 J femininos (6- 8 semanas de idade; 18-20 g) foram obtidos de InVivos, Cingapura, e alojados em um vivarium controlado pela temperatura e luz da Duke-NUS Medical School, em Cingapura. Os animais foram tratados de acordo com as diretrizes da Declaração da Associação de Pesquisa em Visão e Oftalmologia (ARVO) para o uso de animais em pesquisa oftalmológica e de visão.
NOTA: Um fluxograma destacando os principais procedimentos é mostrado na Figura 2.
1. Preparação de agentes de contraste: Evans Blue (EB) e lipossomos
2. Administração de EB e lipossomos em ratos vivos
3. Configuração clm
4. Imagem ao vivo de olhos de rato com CLM e aquisição
5. Análise de imagem
6. Avaliação de histologia
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O protocolo demonstra a utilidade da CLM para avaliar a distribuição ocular esposo-temporal de lipossomos fluorescentes verdes administrados através de injeção subconjuntival. Para fazer uso da capacidade de cor dupla (comprimentos de onda de excitação de 488 nm e 660 nm) do sistema CLM, lipossomos POPC neutros de 100 nm a serem injetados foram dopados com 5% de Fl-DHPE (dados de composição e caracterização são mostrados na Figura 1B), e o EB foi injetado IV para identificar marcos no olho. ...
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Como mostrado nos resultados, o CLM fornece um método simples e viável para a imagem da distribuição ocular de lipossomos no olho. Anteriormente, demonstramos o uso de CLM para caracterizar a localização de várias formulações liposômicas dentro do olho do rato ao longo do tempo1. Para aplicações não invasivas, o CLM permite imagens em tempo real da superfície ocular anterior para obter insights sobre como os lipossomos são distribuídos no olho do mesmo animal. Isso torna o CLM adequado para nanoca...
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Os autores não têm nada a revelar.
Esta pesquisa foi financiada pelo NTU-Northwestern Institute for Nanomedicine (NNIN) granted (to SV) e em parte pela Fundação Nacional de Pesquisa de Cingapura Grant AG/CIV/GC70-C/NRF/2013/2013/2013/2013/2013/2013/2013/2013/2013/2 e Cingapura's Health and Biomedical Sciences (HBMS) Industry Alignment Fund (IAF-PP) concedeM H18/01/a0/018 administrado pela Agência de Ciência, Tecnologia e Pesquisa (A*STAR) (para AMC). Obrigado aos membros do Laboratório Duke-NUS de Imagem Translacional e Molecular (LTMI) por facilitar a logística e execução dos estudos e treinamentos em equipamentos. Agradecimentos especiais à Sra. Wisna Novera por sua assistência editorial.
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| 0,08 µ m filtro de policarbonato | Whatman, EUA | 110604 | |
| 0.22 µ m filtro de seringa | Fisherbrand, Irlanda | 09-720-3 | |
| 0.5% Solução optálmica estéril de cloridrato de Proxymetacaína | Alcon, Singapura | ||
| 10 µ L Seringa de Vidro | Hamilton, EUA | 65460-06 | |
| 1-Palmitoil-2-oleoil-sn-glicero-3-fosfocolina (POPC) | Avanti, EUA | 850457 | |
| agulha de 32 G (Hamilton, 0,5" PT4) | Hamilton, EUA | 7803-04 | |
| Controlador de temperatura animal com placa de aquecimento (15 cm x 20 cm) | WPI, EUA | ATC 2000 & 61800 | |
| Cellvizio Dual Band, Sonda S1500 e Quantikit (kit de calibração na etapa 3.5) | Mauna Kea Technologies, França | Diâmetro da ponta: 1,5 mm, campo de visão: 600 µ m x 500 e micro; m, resolução axial: 15 µ m, resolução lateral: 3.3 µ m | |
| Clorofórmio | Sigma Aldrich, EUA | 472476 | |
| Pinças Dumont #5, Dumostar | WPI, EUA | 500233 | 11 cm, Retas, 0.1 mm x 0.06 mm Pontas |
| Evans Blue | Sigma Aldrich, EUA | E2129 | |
| Colírio de ácido fusídico | LEO Pharma, Dinamarca | ||
| ImageJ | National Institutes of Health, EUA | https://imagej.nih.gov/ij/ | |
| Isoflurano | Piramal, EUA | ||
| Malvern Zetasizer Nano ZS | Malvern Panalytical, Reino Unido | ||
| Metanol | Sigma Aldrich, EUA | 179337 | |
| Mini Extrusora | Avanti, EUA | 610020 | |
| N-(fluoresceína-5-tiocarbamoil)-1,2-dihexadecanoilsn-glicero-3-fosfoetanolamina (sal de trietilamônio) (FL-DHPE) | Invitrogen, EUA | F362 | |
| Phosphate Buffered Saline | Gibco, EUA | Sistema de | |
| com suporte de grampo de mesa | Olympus, Tóquio, Japão | SZ51 & SZ2-STU3 |
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