Представлен протокол применения фиброоптической конфокальной лазерной микроскопии (КМЛМ) для неинвазивного изучения пространственно-временного распределения липосом в глазу после субконъюнктивальной инъекции.
Методическая статья
Представлен протокол применения фиброоптической конфокальной лазерной микроскопии (КМЛМ) для неинвазивного изучения пространственно-временного распределения липосом в глазу после субконъюнктивальной инъекции.
Субконъюнктивальная инъекция является привлекательным способом введения глазных препаратов из-за легкого транссклерального доступа, который обходит передние глазные барьеры, такие как роговица и конъюнктива. В то время как терапевтические эффекты и фармакокинетика лекарств при субконъюнктивальной инъекции были описаны в некоторых исследованиях, очень немногие оценивают глазное распределение лекарств или системы доставки лекарств (DDS). Последнее имеет решающее значение для оптимизации внутриглазной конструкции DDS и биодоступности препарата для достижения желаемой глазной локализации и продолжительности действия (например, острого и пролонгированного). Данное исследование устанавливает использование волоконно-оптической конфокальной лазерной микроэндоскопии (CLM) для качественного изучения глазного распределения флуоресцентных липосом в режиме реального времени у живых мышей после субконъюнктивальной инъекции. Будучи разработанным для визуального осмотра тканей in vivo на микроскопическом уровне, это также первое полное описание метода визуализации CLM для изучения пространственно-временного распределения инъекционных препаратов в глазу после субконъюнктивальной инъекции.
Очищение крови, распределение тканей и целевое заполнение лекарств в живых системах являются столпами для понимания диспозиции лекарств in vivo. В доклинических моделях на животных эти параметры обычно оцениваются путем частого забора крови и тканей в определенные моменты времени после введения препарата. Тем не менее, эти процедуры, как правило, являются инвазивными, часто включают измерения невыявляемости и требуют больших когорт животных для статистического питания. Могут возникнуть дополнительные расходы и время, а также этические проблемы чрезмерного использования животных. В результате неинвазивная визуализация быстро становится неотъемлемым шагом в исследованиях биораспределения. Конфокальная лазерная микроэндоскопия (CLM1,2) хорошо подходит для глазных применений для неинвазивного изображения пространственно-временного распределения терапевтических средств в глазах живых животных с высокой чувствительностью и высоким разрешением1,3,4.
CLM обладает потенциалом для облегчения надежного скрининга систем доставки глазных лекарств (DDS), таких как липосомы, до всесторонней количественной оценки DDS и биодоступности лекарств. Липосомы привлекательны своей гибкостью в настройке своих физико-химических и биофизических свойств5,6,7,8,9,10,11 для инкапсуляции большого разнообразия терапевтического груза и контроля тканевого места высвобождения лекарственного средства и продолжительности действия. Липосомы использовались в глазных приложениях для доставки больших молекул, таких как моноклональное антитело бевацизумаб12, и малых молекул, таких как циклоспорин13 и ганцикловир14. Липосомы, нагруженные лекарственными средствами, имеют более длительные биологические периоды полураспада и длительные терапевтические эффекты по сравнению с нелипосомными составами «свободных лекарств». Однако распределение лекарственного средства в глазной ткани обычно экстраполируется из концентраций лекарственного средства в жидких компонентах глаза (т.е. крови, водной влаге и стекловидном теле15,16,17). Поскольку первоначальная судьба in vivo загруженного лекарственного груза определяется свойствами самого нанонесущего, CLM-визуализация флуоресцентных липосом может служить суррогатом для лекарственного средства, чтобы выявить нацеливание на ткань и время пребывания ткани in situ. Кроме того, визуальные доказательства доставки с CLM могут направлять редизайн DDS, оценивать терапевтические преимущества препарата и, возможно, даже прогнозировать неблагоприятные биологические события (например, токсичность тканей из-за нежелательной локализации DDS в течение длительных периодов времени).
Здесь подробно описана пошаговая процедура изучения глазного биораспределения липосом у живых мышей с двухдиапазонной системой CLM. Эта специальная система CLM может обнаруживать двухцветную флуоресценцию (с зелеными и красными лазерами возбуждения при 488 нм и 660 нм) в режиме реального времени с частотой 8 кадров / с. Физически помещая зонд обнаружения на глаз, протокол демонстрирует получение и анализ изображений зелено-флуоресцентных липосом при субконъюнктивальном введении у мышей, предварительно введенных внутривенно (IV) с 2% красителем Evans Blue (EB). Краситель EB помогает визуализировать васкуляризованные структуры в красном флуоресцентном канале. Мы показываем репрезентативные результаты исследования, оценивающего 100 нм нейтральных липосом, состоящих из фосфолипида POPC (т.е. 1-пальмитоил-2-олеоил-глицеро-3-фосфохолина) и легированных флуоресцеин-меченым фосфолипидом Fl-DHPE (т.е. N-(флуоресцеин-5-тиокарбамоил)-1,2-дигекса-деканоилсн-глицеро-3-фосфоэтаноламин) в соотношении 95% POPC: 5% Fl-DHPE (Рисунок 1B ). CLM способен захватывать зеленые флуоресцеин-меченые липосомы с осевым разрешением 15 мкм и боковым разрешением 3,30 мкм путем очерчивания границ глазной ткани, окрашенной EB.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все методы, описанные здесь, были одобрены Институциональным комитетом по уходу за животными и их использованию (IACUC) в SingHealth (Сингапур). Самки мышей C57BL/6 J (6-8 недель; 18-20 г) были получены из InVivos, Сингапур, и размещены в варии с контролируемой температурой и светом Медицинской школы Duke-NUS, Сингапур. Животные лечились в соответствии с руководящими принципами Ассоциации исследований в области зрения и офтальмологии (ARVO) для использования животных в офтальмологических и зрительных исследованиях.
ПРИМЕЧАНИЕ: Блок-схема, выделяющая основные процедуры, показана на рисунке 2.
1. Приготовление контрастных веществ: Evans Blue (EB) и липосом
2. Введение ЭБ и липосом живым мышам
3. Настройка CLM
4. Живая визуализация глаз мыши с помощью CLM и сбора
5. Анализ изображений
6. Оценка гистологии
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол демонстрирует полезность CLM для оценки пространственно-временного глазного распределения зеленых флуоресцентных липосом, вводимых через субконъюнктивальную инъекцию. Чтобы использовать двухцветную способность (длины волн возбуждения 488 нм и 660 нм) системы CLM, 100 нм нейтральные липосомы POPC, которые должны были быть введены, легировали 5% Fl-DHPE (данные состава и характеристик показаны на рисунке 1B), а EB вводили IV для выявления ориентиров в глазу. Наличие тонкого слоя эписк...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Как показано из результатов, CLM предоставляет простой и осуществимый метод для изображения глазного распределения липосом в глазу. Ранее мы продемонстрировали использование CLM для характеристики локализации различных липосомальных составов в глазу мыши с течением времени1. Для неинвазивных применений CLM позволяет в режиме реального времени визуализировать переднюю поверхность глаза для понимания того, как липосомы распределяются в глазу у одного и того же животного. Это делает CLM пригодным для...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Это исследование финансировалось грантом NTU-Северо-Западного института наномедицины (NNIN), присужденным (SV), и частично грантом Сингапурского национального исследовательского фонда AG / CIV / GC70-C / NRF / 2013/2 и грантом Сингапура по здравоохранению и биомедицинским наукам (HBMS) Industry Alignment Fund Pre-Positioning (IAF-PP) H18/01/a0/018, администрируемым Агентством по науке, технологиям и исследованиям (A*STAR) (для AMC). Спасибо членам Лаборатории трансляционной и молекулярной визуализации Duke-NUS (LTMI) за содействие логистике и проведению исследований и обучению на оборудовании. Особая благодарность г-же Висне Новере за ее редакционную помощь.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 0,08 & микро; м поликарбонатный фильтр | Ватман, США | 110604 | |
| 0,22 &; m шприцевой фильтр | Fisherbrand, Ирландия | 09-720-3 | |
| 0,5% Проксиметакаина гидрохлорид стерильный офтальмологический раствор | Alcon, Сингапур | ||
| 10 &микро; L Стеклянный шприц | Hamilton, США | 65460-06 | |
| 1-пальмитоил-2-олеоил-sn-глицеро-3-фосфохолин (POPC) | Avanti, США | 850457 | |
| игла 32 г (Hamilton, 0,5" PT4) | Гамильтон, США | 7803-04 | |
| Контроллер температуры животных с нагревательной пластиной (15 см x 20 см) | WPI, США | ATC 2000 & 61800 | |
| Cellvizio Dual Band, зонд S1500 и Quantikit (калибровочный комплект на шаге 3.5) | Mauna Kea Technologies, Франция | Диаметр наконечника: 1,5 мм, поле зрения: 600 &; м х 500 & микро; m, осевое разрешение: 15 и микро; m, боковое разрешение: 3,3 & микро; m | |
| Хлороформ | Sigma Aldrich, США | 472476 | |
| Пинцет Dumont #5, Dumostar | WPI, США | 500233 | 11 см, прямой, 0,1 мм x 0,06 мм Наконечники |
| Evans Blue | Sigma Aldrich, США | глазные капли E2129 | |
| Фузидиевая кислота | LEO Pharma, Дания | ||
| ImageJ | Национальные институты здравоохранения, США | https://imagej.nih.gov/ij/ | |
| Изофлуран | пирамал, США | ||
| Malvern Zetasizer Nano ZS | Malvern Panalytical, британский | ||
| метанол | Sigma Aldrich, США | 179337 | |
| мини-экструдер | Avanti, США | 610020 | |
| N-(флуоресцеин-5-тиокарбамоил)-1,2-дигексадеканоилsn-глицеро-3-фосфоэтаноламин (соль триэтиламмония) (ФЛ-ДГПЭ) | Invitrogen, США | F362 | |
| фосфатно-солевой буферный | Gibco, США | 10010023 | |
| Стереомикроскопическая система с настольной зажимной стойкой | Olympus, Токио, Япония | SZ51 & СЗ2-СТУ3 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение