Espectroscopia óptica correlativa e metodologia de imagem por espectrometria de massa para visualizar a distribuição de medicamentos em uma seção de tecidos moles

Estamos desenvolvendo métodos de imagem espectroscópica correlativa para entender melhor a administração tópica de medicamentos. O objetivo é obter novos insights mecanicistas sobre a permeação de medicamentos e sua biodisponibilidade nas camadas da pele. Essas informações serão valiosas para melhorar a formulação, o design e o regime de dosagem de produtos farmacêuticos.

Esta pesquisa aborda a atual falta de métodos na formação simultânea na estrutura da pele e a distribuição de fármacos nela. Após aplicação tópica com alta resolução espacial e alta sensibilidade. O acesso a essas informações é essencial para o desenvolvimento de produtos tópicos superiores. Este protocolo oferece uma visualização rápida e de alta resolução sem rótulo da distribuição de medicamentos na pele com alta sensibilidade química em comparação com as técnicas tradicionais existentes. Todas essas informações podem ser extraídas da mesma seção de tecido.

Essas descobertas avançam a imagem correlativa, apresentando um método confiável que mescla espectroscopia óptica com espectrometria de massa. As técnicas de registro de imagem desenvolvidas garantem o alinhamento preciso do conjunto de dados, permitindo uma análise detalhada da distribuição de medicamentos nos tecidos. Esse progresso apóia sistemas aprimorados de administração de medicamentos tópicos e insights mais profundos sobre as interações biológicas entre os tecidos.

A pesquisa levanta questões científicas sobre como o excipiente da formulação afeta o transporte do medicamento, o fator que afeta a penetração do medicamento em todos os tipos de pele, a cinética de liberação e depuração do medicamento a longo prazo e a ampla aplicação de imagens correlativas raman e MSI para examinar outros medicamentos tópicos e outras substâncias em tecidos moles.

[Narrador] Para espalhamento raman estimulado ou microscopia SRS, use uma lente de imersão em água com ampliação de 40 vezes em conjunto com uma lente condensadora de ar de curta distância de trabalho. Coloque a seção de tecido da pele montada no SRS microscópio sample stage, garantindo que o tecido esteja na mesma face da lâmina do microscópio que a lente do condensador. Focalize a lente objetiva na seção de tecido e, em seguida, otimize a altura do condensador. Defina a potência do laser para valores apropriados para obter uma boa relação sinal-ruído sem danificar o tecido. Em seguida, adquira uma imagem em mosaico de toda a seção de tecido correspondente à banda de alongamento CH2. Em seguida, selecione uma região de interesse e defina o parâmetro de imagem para resolução de 512 x 512 pixels, cobrindo uma área de 290 x 290 micrômetros. Use uma velocidade de imagem de zoom X1 de 400 hertz e uma média de linha de um. Agora aplique configurações de ganho consistentes para detectores de fluorescência SRS e SHG. Adquirir imagens na região de alongamento do CH a 2.850 por centímetro correspondente ao CH2. Em seguida, capture imagens na região da impressão digital a 1.666 por centímetro correspondente à amida 1. Após a imagem SRS, transfira imediatamente a amostra de pele para a configuração ToF-SIMS. Defina a polaridade do íon negativo com um tempo de ciclo de trabalho de 100 milissegundos, uma faixa de massa de 0 a 900 massa para carregar e um diâmetro de feixe de cinco micrômetros. Use uma pistola de inundação de elétrons de 20 elétrons volts a 25 microamperes para compensação de carga. Adquira uma imagem geral usando o modo raster macro de estágio, mapeando toda a seção do tecido com um campo de visão dependendo das dimensões do tecido. Em seguida, usando um campo de visão de um por 0,5 milímetros com quatro fotos por pixel por quadro e 10 quadros por patch correspondendo a uma dose de íons de 1,31 vezes 10 elevado a 11 íons por centímetro quadrado. Capture imagens da região de interesse selecionando o campo de visão apropriado. Defina um campo de visão de 0,5 x 0,5 milímetros com uma resolução de 256 x 256 pixels. Adquira uma foto por pixel com um quadro por varredura para um total de 15 varreduras correspondentes a uma densidade de dose de íons de 3,27 vezes 10 elevado a 10 íons por centímetro quadrado para verificação de controle de qualidade de amostras de homogeneizado de tecido. Após a aquisição, calibre os espectros de massa resultantes usando íons H, C, C2 e C3. Usando o software Surface Lab 7.1, execute a aquisição e extração de dados. Para registro de imagem, reduza as imagens SIMS e SRS para três dimensões usando fatoração de matriz não negativa e visualize-as como canais de cores vermelho, verde e azul. Usando a ferramenta de seleção de ponto de controle MATLAB CP Select, escolha os recursos correspondentes entre as duas imagens de fatoração não matricial. Execute o registro usando as funções de transformação de formulário T CP2 e IM. Aplique em uma transformação fina usando os dados SIMS como imagem fixa e os dados de espectroscopia óptica como imagem em movimento. Para o medicamento de interesse em que vários picos são detectados nos dados ToF-SIMS, some as intensidades desses picos para criar uma intensidade combinada de íons do medicamento. Extraia a contagem total média de íons dos dois conjuntos de dados homogeneizados para cada amostra de tecido da pele. Usando esse valor correspondente, normalize as intensidades de íons do medicamento ToF-SIMS em cada imagem de pele. Após o registro, sobreponha a espectroscopia óptica e os dados SIMS atribuindo as respectivas imagens aos canais RGB. No presente estudo, foi detectado um aumento do sinal do medicamento na região superior de aproximadamente 50 micrômetros da pele após quatro horas de aplicação do gel Voltaren em comparação com a amostra tratada com placebo. Após 16 horas da aplicação do gel Voltaren, o sinal do medicamento se estendeu para camadas mais profundas da pele, indicando maior penetração no tecido.