Um modelo de derrame Pleural em ratos por instilação intratraqueal de poliacrilato/Nanosilica
12 de abril de 2019
Aqui, apresentamos um protocolo para construir um modelo de derrame pleural em ratos por instilação intratraqueal de poliacrilato/nanosilica.
Este método pode fornecer uma visão da toxicidade dos nanomateriais e pode ser aplicado para o estudo da toxicidade pulmonar. Esta técnica foi derivada para estudar os efeitos da efusão pleural induzida por poliacrilato/nanosílica. Antes de iniciar a instilação, sonicate uma suspensão fresca, 10 mililitros, poliacrilato/nanosílica em soro fisiológico normal por 20 a 30 minutos, seguido por 10 minutos de vórtice, antes de diluir a suspensão para 3.125, 6,25 e 12,5 miligramas por mililitro.
Em seguida, confirme a falta de resposta para beliscar o dedo do pé em um rato anestesiado, e fixar os dentes da frente do animal na placa com um pedaço de corda de nylon. Usando fórceps e uma deixa frontal, abra suavemente a boca para visualizar a fissura de glottis, e insira um tubo fino no brônquio bilateral. Em seguida, instile 0,5 mililitros das partículas de poliacrilato/nanosílica através do tubo para os pulmões, e coloque o rato na posição supina com monitoramento até a recuperação completa.
Nos dias um, três, sete e 14 após a instilação, use um barbeador elétrico para remover o cabelo do peito e abdômen superior de cada rato anestesiado, e coloque o rato na placa de montagem de um sistema de ultrassom com um transdutor linear de matriz na posição supina. Aplique gel de ultrassom na pele exposta e coloque o transdutor no espaço intercostal e na área subcostal para detectar o fluido pleural. Para detectar a efusão com precisão, selecione as posições laterais esquerda e direita para realizar um exame de ultrassom.
No sétimo dia, tanto a derrame pleural quanto a derrame pericárdio são detectadas no grupo de 6,25 miligramas por quilograma por mililitro instilado. Nos dias 7 e 14, tomografias torácicas dos 12,5 miligramas por quilograma por mililitro instilado são anormais no ângulo costofnárnico posterior contundente, sugerindo uma pequena quantidade de derrame pleural. A microscopia eletrônica de transmissão de amostras de derrame pleural revela nanopartículas nanosílicas individualmente e em aglomerados com uma morfologia consistente com a observada para nanopartículas dentro da suspensão preparada.
O mais importante é lembrar de visualizar a fissura do glottis e inserir um tubo fino no brônquio bilateral. As nanopartículas também podem ser incutidas por inalação ou injeção intravenosa, pois ambos os métodos foram realizados em estudos anteriores. Esta técnica é útil para estudar o desenvolvimento do derrame pleural.
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Visão Geral
Este artigo apresenta um protocolo para a construção de um modelo de derrame pleural em ratos utilizando poliacrilato/nanosílica por meio de instilação intratraqueal. O método tem como objetivo fornecer informações sobre a toxicidade de nanomateriais e seus efeitos na saúde pulmonar.
Principais Componentes do Estudo
Área da Ciência
- Toxicologia
- Pesquisa Pulmonar
- Nanomateriais
Antecedentes
- Modelos de derrame pleural são essenciais para o estudo de doenças pulmonares.
- O poliacrilato/nanosílica é um nanomaterial com potencial toxicidade pulmonar.
- Compreender os efeitos desses materiais pode orientar regulamentações de segurança.
- Este modelo pode auxiliar na avaliação do impacto biológico de nanomateriais.
Objetivo do Estudo
- Desenvolver um modelo animal confiável para derrame pleural.
- Investigar a toxicidade pulmonar do poliacrilato/nanosílica.
- Fornecer um método para estudos futuros sobre os efeitos de nanomateriais.
Métodos Utilizados
- Sonicação da suspensão de poliacrilato/nanosílica em solução salina.
- Preparação de várias concentrações da suspensão.
- Instilação intratraqueal da suspensão em ratos anestesiados.
- Monitoramento dos ratos após a instilação até a recuperação.
Resultados Principais
- O protocolo induziu com sucesso derrame pleural no modelo de rato.
- As observações indicaram potencial toxicidade dos nanomateriais.
- O modelo pode ser utilizado em pesquisas adicionais sobre os efeitos pulmonares.
- Os resultados contribuem para a compreensão da segurança dos nanomateriais.
Conclusões
- O modelo desenvolvido é eficaz para o estudo do derrame pleural.
- Os conhecimentos obtidos podem auxiliar na avaliação dos riscos de nanomateriais.
- Esta pesquisa reforça a necessidade de avaliações de segurança de nanomateriais.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
Este modelo de derrame pleural permite a desmistificação mecanicista da toxicidade pulmonar induzida por nanomateriais, fornecendo um sistema in vivo reprodutível para avaliar respostas inflamatórias dependentes da dose. Ele apoia a validação de alvos em nanotoxicologia ao associar a exposição a nanopartículas ao acúmulo de líquido pleural, um desfecho clinicamente relevante. O modelo aumenta a confiança preditiva na fase inicial de descoberta ao permitir a avaliação quantitativa da biodistribuição de nanopartículas e da progressão patológica em um sistema relevante para a doença.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Valor Científico: Analisa hipóteses terapêuticas relativas à inflamação pleural induzida por nanopartículas e à ativação de vias de sinalização.
- Valor Operacional: Permite a validação funcional de alvos por meio de leituras de derrame pleural dependentes da dose, nas concentrações de 3,125, 6,25 e 12,5 mg/kg.
- Valor Preditivo: Apoia a triagem de portfólios ao identificar nanomateriais com potencial significativo de toxicidade pulmonar em baixas doses.
Triagem e Desenvolvimento de Ensaios
- Valor Científico: Prepara amostras validadas de derrame pleural para análise subsequente da biodistribuição de nanopartículas e marcadores inflamatórios.
- Valor Operacional: Padroniza métodos de detecção baseados em ultrassom e tomografia computadorizada para quantificação reprodutível do volume de derrame ao longo do tempo.
- Prontidão para Triagem: Facilita a avaliação escalonável de bibliotecas de nanopartículas utilizando desfechos de imagem não invasiva.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Relevância Translacional: Reflete as respostas humanas ao acúmulo pleural após exposição a nanopartículas, apoiando a extrapolação entre espécies.
- Continuidade Pré-clínica: Permite o monitoramento longitudinal desde a indução (dia 3) até a resolução (dia 14), orientando decisões de avanço com ajuste de risco.
- Redução de Riscos Mecanísticos: Confirma a presença de nanosílica no líquido pleural por ME, vinculando propriedades do material aos desfechos biológicos.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
O modelo integra-se ao continuum de descoberta, desde a validação inicial do alvo até a avaliação pré-clínica de segurança, fornecendo dados quantitativos de toxicidade que orientam a identificação de compostos promissores e a seleção de candidatos pré-clínicos.
- Biologia da Descoberta: Apoia a verificação de hipóteses sobre inflamação pleural induzida por nanopartículas e esclarece as relações dose-resposta.
- Triagem: Fornece sistemas biológicos prontos para ensaio com detecção padronizada de derrame por ultrassom e tomografia computadorizada em pontos temporais definidos.
- Análises: Permite medições quantitativas do início do derrame, pico (dias 7-10) e eliminação, apoiando a análise comparativa entre condições.
- Pesquisa Translacional: Relaciona a exposição a nanopartículas com patologia pleural, com relevância direta para estudos de nanotoxicologia humana.
- Reutilização Empresarial: Estabelece uma plataforma reutilizável para avaliação de diversos nanomateriais em programas de triagem de toxicidade pulmonar.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Fornece confiança preditiva na validação de alvos ao reduzir a ambiguidade mecanicista nas respostas pleurais induzidas por nanopartículas.
- Valor Operacional: Garante padronização e reprodutibilidade por meio de volumes definidos de instilação (0,5 mL) e cronogramas de monitoramento (dias 1, 3, 7, 14).
- Valor Estratégico: Melhora as decisões de prosseguir ou interromper ao identificar sinais precoces de toxicidade pulmonar, reduzindo o risco de eliminação em estágios avançados.
- Impacto no Portfólio: Permite a priorização baseada em risco de nanomateriais utilizando derrame pleural como biomarcador translacional de lesão pulmonar.
Considerações sobre a Implementação
- Requer experiência em procedimentos cirúrgicos em roedores, incluindo instilação intratraqueal e manejo da anestesia.
- Depende do acesso a ultrassom, tomografia computadorizada (TC) e microscopia eletrônica de transmissão para detecção de derrame e caracterização de nanopartículas.
- Necessita padronização entre equipes distintas, como farmacologia in vivo, imagem e segurança de nanomateriais, para interpretação consistente dos dados.
- Envolve considerações de adaptação ao estender o método a outros tipos de nanopartículas, devido a variações na aglomeração e biodisponibilidade.
- As limitações práticas incluem a necessidade de dissecação em pontos terminais para confirmar a presença de derrame e de nanopartículas, o que limita a amostragem longitudinal.
