$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Topikal veya sistemik uygulamalarını takiben aktif farmasötik bileşenlerin yumuşak biyolojik dokular içindeki dağılımının oranını, kapsamını ve itici güçlerini anlamak, dokuya özgü ilaç alımı, metabolizması ve klerensinin altında yatan mekanizmaları aydınlatmak için çok önemlidir (yani, ilaç farmakokinetiğinin daha derin bir şekilde anlaşılması). Burada, doku yapısının ve topikal ilaçların aynı doku örneği içindeki dağılımının etiketsiz görselleştirilmesi için doğrusal olmayan optik spektroskopileri ve kütle spektroskopisi görüntülemeyi entegre eden yeni bir korelasyon görüntüleme yöntemi sunuyoruz1.
Raman spektroskopisi (RS), yüksek uzamsal çözünürlük ve moleküler özgüllüğe sahip hücreler ve dokular içindeki ilaç dağılımını haritalamak için değerli bir araç olarak ortaya çıkmıştır2. RS, dış etiketlere ihtiyaç duymadan, buradaki moleküllerin karakteristik titreşim modları aracılığıyla ayrıntılı bir kimyasal karakterizasyona izin veren bir ilgi örneği tarafından ışığın3 esnek olmayan saçılmasına dayanır. Bununla birlikte, yüksek çözünürlüklü görüntüler üretmek için uzun elde etme süreleri, hassas biyolojik numunelerin bütünlüğünü potansiyel olarak tehlikeye atabilir. Ek olarak, daha derin doku katmanlarını incelerken, ışığın doku tarafından saçılması ve emilmesi, Raman sinyalini zayıflatarak hassasiyetini daha da sınırlayabilir. Uyarılmış Raman Saçılması (SRS) mikroskobu, darbeli lazer uyarımından ve uyarılmış Raman sinyalinin4 algılanmasından yararlanarak geleneksel RS'ye göre önemli bir ilerlemeyi temsil eder. SRS mikroskobu, yüksek uzamsal çözünürlükle 2 boyutlu ve 3 boyutlu hızlı görüntü elde edilmesine olanak tanır ve - ikinci harmonik nesil (SHG) ve iki foton uyarılmış floresan (TPEF) mikroskobu ile birlikte gerçekleştirildiğinde - bağ dokuları, kollajen ve elastin 1,5,6,7,8,9 . SHG mikroskobu, ışığın bir numunedeki sentrosimetrik olmayan yapılarla etkileşimine dayanan ve gelen ışığın dalga boyunun yarısında bir sinyal üreten doğrusal olmayan bir optik tekniktir. Özellikle biyolojik dokularda kollajen gibi sıralı yapıların görüntülenmesi için faydalıdır. TPEF, iki düşük enerjili fotonun aynı anda bir floroforu uyararak floresan yaymasına neden olduğu başka bir doğrusal olmayan mikroskopi tekniğidir. TPEF, uyarma ışığı biyolojik numunelere daha derine nüfuz eden yakın kızılötesi aralıkta olduğundan, azaltılmış fotohasar ile derin doku görüntülemeye izin verir.
Kütle spektrometresi görüntüleme (MSI), kütle spektrometrisinin yeteneklerini uzamsal bilgilerle birleştiren ve çok çeşitli moleküllerinetiketsiz tanımlanmasına olanak tanıyan güçlü bir analitik tekniktir 10,11,12. Uçuş süresi ikincil iyon kütle spektrometresi (ToF-SIMS), numune yüzeyini yüksek enerjili birincil iyonlarla bombardıman ederek çalışır ve ikincil iyonların yüzeyden fırlatılmasına neden olur. Bu ikincil iyonlar daha sonra kütle-yük oranlarının belirlendiği bir uçuş süresi analizörüne doğru hızlandırılır. Bu analiz, moleküler fragmanların ve izotopik varyasyonların yüksek hassasiyet ve çözünürlükle tanımlanmasına izin verir. ToF-SIMS'in değerli uygulamaları, hücrelerde13, dokularda 14,15 ve organlarda15 kimyasalların ve biyomoleküllerin incelenmesi için biyolojik ve farmasötik araştırmalarda gösterilmiştir.
Hem SRS hem de ToF-SIMS, ilaçların farklı cilt modellerinde dağılımını incelemek için bağımsız olarak kullanılmıştır. Bununla birlikte, tamamlayıcılıklarından yararlanmak için bu teknikleri kombinasyon halinde kullanmak en değerlidir. Bu çalışmada, optik mikroskopilerin (SRS, TPEF ve SHG) ToF-SIMS ile birleştirilmesi ve mikron altı uzamsal çözünürlüğe sahip (optik yöntemlerle sağlanan) cilt morfolojisinin görüntülerini elde etmek için bir iş akışını tanımladık. Bu yaklaşım, ticari bir topikal formülasyon (Voltaren jeli) ile tedavi edilen eksize edilmiş cilt dokularında diklofenak dağılımının görselleştirilmesinin zorlu örneğini ele almak için kullanılmıştır. Başarı kriterleri, diklofenakı terapötik konsantrasyonunda tespit etmek için yüksek kimyasal duyarlılık ve cilt yapısını çözmek için yeterli uzamsal çözünürlüğü içeriyordu. Farklı cilt katmanlarındaki diklofenak içeriği, topikal tedaviden sonra bant sıyırma ve ardından miktar tayini16 veya açık akışlı mikroperfüzyon17 gibi zahmetli ve teknik olarak zorlu yöntemlerle ölçülebilse de, bu yaklaşımlar, ürün geliştirme aşamasına yardımcı olan temel faktörler olan tek tek cilt katmanlarında eksipiyana bağlı diklofenak bölümleme, penetrasyon, tutma ve derinlik dağılımını açıklayamaz.
Aşağıda açıklanan ölçüm metodolojisinden önce, Voltaren Forte jeli (% 2.32 diklofenak dietilamonyum içeren) veya karşılık gelen bir plasebo jel (Haleon CH SARL tarafından sağlanır) cilt yüzeyine farklı süreler boyunca (4, 12, 16 veya 24 saat) uygulanmıştır. Herhangi bir kalıntı formülasyonun çıkarılmasından sonra, aynı deri numuneleri üzerinde SRS ve ToF-SIMS ölçümleri yapıldı; Metodolojinin tüm detayları orijinal el yazması1'de açıklanmıştır.