Представлен протокол применения фиброоптической конфокальной лазерной микроскопии (КМЛМ) для неинвазивного изучения пространственно-временного распределения липосом в глазу после субконъюнктивальной инъекции.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
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.