Методология корреляционной оптической спектроскопии и масс-спектрометрии для визуализации распределения лекарств в срезе мягких тканей

Мы разрабатываем методы корреляционной спектроскопической визуализации, чтобы лучше понять местную доставку лекарств. Цель состоит в том, чтобы получить новые механистические представления о проникновении лекарственного средства и его биодоступности в слоях кожи. Эта информация будет ценной для улучшения рецептуры, дизайна и режима дозирования фармацевтических продуктов.

Данное исследование направлено на проблему отсутствия в настоящее время методов формирования одновременно на структуре кожи и распределения в ней лекарственных препаратов. Последующее местное применение с высоким пространственным разрешением и высокой чувствительностью. Доступ к такой информации имеет важное значение для разработки превосходных актуальных продуктов. Этот протокол обеспечивает быструю визуализацию распределения лекарств в коже с высоким разрешением и высокой химической чувствительностью по сравнению с существующими традиционными методами. Вся эта информация может быть извлечена из одного и того же участка ткани.

Эти результаты улучшают коррелятивную визуализацию, представляя собой надежный метод, объединяющий оптическую спектроскопию с масс-спектрометрией. Разработанные методы регистрации изображений обеспечивают точное выравнивание набора данных, что позволяет детально анализировать распределение лекарств в тканях. Этот прогресс способствует совершенствованию систем местной доставки лекарств и более глубокому пониманию биологических взаимодействий между тканями.

Исследование поднимает научный вопрос о том, как вспомогательное вещество влияет на транспортировку лекарств, фактор, влияющий на проникновение лекарств через типы кожи, долгосрочную кинетику высвобождения и клиренса лекарств, а также широкое применение коррелятивной визуализации комбинационного рассеяния света и MSI для изучения других местных лекарственных препаратов и других веществ в мягких тканях.

[Рассказчик] Для вынужденного комбинационного рассеяния света или микроскопии SRS используйте линзу с водяным погружением с 40-кратным увеличением в сочетании с линзой воздушного конденсатора с коротким рабочим расстоянием. Поместите установленный участок ткани кожи на предметный столик микроскопа SRS, убедившись, что ткань находится на той же поверхности предметного стекла микроскопа, что и линза конденсора. Сфокусируйте линзу объектива на участке ткани, затем оптимизируйте высоту конденсора. Установите мощность лазера на соответствующие значения, чтобы получить хорошее соотношение сигнал/шум без повреждения ткани. Далее приобретите мозаичное изображение всего участка ткани, соответствующего растягивающей ленте CH2. Затем выберите интересующую область и установите параметр изображения на разрешение 512 x 512 пикселей, охватывающее область 290 x 290 микрометров. Используйте зум со скоростью съемки 400 герц X1 и среднюю линию равную одной. Теперь примените согласованные настройки усиления для флуоресцентных детекторов SRS и SHG. Получение изображений в области растяжения CH на расстоянии 2 850 сантиметров, соответствующих CH2. Затем сделайте снимки в области отпечатков пальцев на расстоянии 1 666 сантиметров, соответствующих амиду 1. После визуализации SRS немедленно перенесите образец кожи в установку ToF-SIMS. Установите полярность отрицательных ионов с временем рабочего цикла 100 миллисекунд, диапазоном масс от 0 до 900 массы для заряда и диаметром луча пять микрометров. Используйте 20-вольтовый пистолет с электронным флудлингом и током 25 микроампер для компенсации заряда. Получение общего изображения с помощью макрорастрового режима рабочей области, отображение всего участка ткани с полем зрения в зависимости от размеров ткани. Далее используется поле зрения один на 0,5 миллиметра с четырьмя снимками на пиксель на кадр, и 10 кадров на участок, что соответствует дозе ионов 1,31 умножить на 10 в степени 11 ионов на квадратный сантиметр. Сделайте снимки интересующей области, выбрав соответствующее поле зрения. Установите поле зрения 0,5 x 0,5 миллиметра с разрешением 256 x 256 пикселей. Получение одного снимка на пиксель с одним кадром на скан в общей сложности 15 сканирований, что соответствует плотности дозы ионов 3,27 умножить на 10 в степени 10 ионов на квадратный сантиметр для проверки качества образцов гомогената тканей. После получения данных откалибруйте полученные масс-спектры с использованием ионов H, C, C2 и C3. С помощью программного обеспечения Surface Lab 7.1 выполните сбор и извлечение данных. Для регистрации изображений уменьшите изображения SIMS и SRS до трех измерений с помощью факторизации без отрицательной матрицы и визуализируйте их в виде красного, зеленого и синего цветовых каналов. С помощью инструмента выбора контрольных точек CP Select в MATLAB выберите совпадающие объекты между двумя изображениями, не относящимися к матричной факторизации. Выполните регистрацию с помощью формы CP2 T и функций преобразования IM. Примените в тонком преобразовании, используя данные SIMS в качестве фиксированного изображения и данные оптической спектроскопии в качестве движущегося изображения. Для интересующего препарата, в котором в данных ToF-SIMS обнаружено несколько пиков, суммируйте интенсивности этих пиков, чтобы создать комбинированную интенсивность ионов препарата. Извлеките среднее общее количество ионов из двух наборов данных гомогенатов для каждого образца ткани кожи. Используя это соответствующее значение, нормализуйте интенсивность ионов препарата ToF-SIMS на каждом изображении кожи. После регистрации наложите данные оптической спектроскопии и SIMS, назначив соответствующие изображения каналам RGB. В настоящем исследовании повышенный сигнал препарата был обнаружен в верхней области кожи примерно на 50 микрометров после четырех часов нанесения геля Вольтарен по сравнению с образцом, обработанным плацебо. Через 16 часов применения геля Вольтарен сигнал препарата распространился на более глубокие слои кожи, что свидетельствовало об усиленном проникновении в ткани.