基于渗透泵的药物递送用于中枢神经系统 体内 髓鞘再生研究

摘要

脱髓鞘发生在多种中枢神经系统疾病中。可靠的 体内 药物递送技术对于髓鞘重洗药物检测是必要的。该协议描述了一种基于渗透泵的方法，该方法允许将药物长期直接输送到脑实质中并提高药物的生物利用度，在髓鞘再生研究中具有广泛的应用。

摘要

脱髓鞘不仅在多发性硬化症（MS）中被鉴定出来，而且在其他中枢神经系统疾病中，如阿尔茨海默病和自闭症。由于有证据表明髓鞘再生可以有效地改善疾病症状，因此人们越来越关注药物开发以促进髓鞘再生过程。因此，需要一种区域可选且结果可靠的药物递送技术来测试这些药物 在体内的效率和特异性。该协议在溶血卵磷脂诱导的脱髓鞘小鼠模型中引入了渗透泵植入物作为新的药物递送方法。渗透泵是一种小型植入式装置，可以绕过血脑屏障（BBB），并将药物稳定地直接输送到小鼠大脑的特定区域。它还可以有效地提高半衰期短的肽和蛋白质等药物的生物利用度。因此，该方法对中枢神经系统髓鞘再生研究领域具有重要价值。

引言

渗透泵是一种小型的植入式溶液释放装置。当皮下或腹腔植入时，它可用于全身输送。渗透泵的表面是半透膜，其内侧是透水层。渗透泵的工作原理是利用渗透层和泵植入的组织环境之间的渗透压差。渗透层的高渗透压使组织中的水通过泵表面的半透膜流入渗透层。渗透层膨胀并压缩泵内的柔性储层，从而以一定的速度将溶液从柔性储层中移出，持续时间很长¹。该泵有三种不同的储液槽体积，分别为 100 μL、200 μL 和 2 mL，其输送速率从 0.11 μL/h 到 10 μL/h 不等。根据所选的泵类型，该设备可以运行 1 天到 6 周²。在该方案中，使用转移速率为0.25μL / h的100μL渗透泵，可运行14天。

早在20世纪70年代，渗透泵就被用于神经科学研究^3，4。例如，Wei等人在药物成瘾^的研究中采用渗透泵方法将阿片类肽注射到心室3中。经过不断改进，渗透泵现已用于研究数千种药物的受控递送，包括肽，生长因子，成瘾药物，激素，类固醇，抗体等。此外，附加了特殊的导管（脑输液试剂盒），可用于对特定组织或器官进行靶向输注，包括脊髓，脑，脾和肝脏^5，

研究方案

所有动物程序均根据第三军医大学动物福利和伦理委员会批准的机构指南和协议进行。

1. 溶血卵磷脂诱导脱髓鞘小鼠模型的建立

1. 用无菌PBS制备1%赖索卵磷脂（也称为L-α-溶血磷脂酰胆碱）溶液。
2. 通过高压灭菌器对剪刀、镊子、弯曲止血器和其他手术器械进行灭菌。对手术区域进行消毒并铺设无菌床单。用于手术的所有材料和试剂均应无菌制备。在整个手术过程中保持手术区域无菌是很重要的。
3. 麻醉产后第56天（P56）C57BL6小鼠，如下所示。
   1. 将小鼠置于小动物麻醉机的异氟醚室中。将O₂ 流量调节至300-500 mL / min，将异氟醚调节至3%-4%。充分麻醉后，当鼠标变得不动且呼吸缓慢而稳定时，将鼠标转移到带有加热垫的立体定位装置中。
   2. 将腔室的气体输出切换到麻醉面罩，并将异氟醚调节至1%-1.5%，以保持小鼠处于麻醉状态。等到小鼠完全麻醉，腹腔注射酮洛芬（3-5mg / kg）以缓解疼痛。手术前，捏住小鼠的脚趾并检查其反应以确认麻醉成功⁸。
   3. 当鼠标被麻醉时，它不能调节体温。因此，在手术过程中监测和调节小鼠的体温。为了在麻醉下保持小鼠的眼球湿润，用红霉素眼膏覆盖眼球表面。
4. 使用齿条和耳杆将鼠标头固定在立体定位器中。（

结果

为了验证渗透泵在髓鞘再生研究中的作用，在P56小鼠中创建了溶血卵磷脂诱导的脱髓鞘模型，然后植入含有UM206（1mg在1.5mL 0.9%盐水中）的渗透泵，这是一种半衰期短且BBB通透性差的肽，最近报道可促进髓鞘再生¹⁰.使用0.9%盐水作为对照。模型建立后14天，小鼠经心灌注4%甲醛分离大脑进行切片，然后 进行原位 杂交和透射电子显微镜检查，以评估髓鞘再生水平。

讨论

该协议将渗透泵描述为髓鞘再生研究的一种新型药物递送技术，该技术可以将药物直接输送到治疗部位，并允许长时间的持续药物递送，在整个实验时间内在中枢神经系统的微环境中产生稳定的药物浓度。与其他药物递送方法相比，渗透泵更有利于维持脱髓鞘病变¹³中的药物浓度。例如，对于某些神经营养因子，由于病变部位的药物浓度低，全身用药不能达到任何效果。但如果?.......

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Anesthesia Air Pump	RWD	R510-29	E05818-006
Brain Infusion kit 3	ALZET	0008851	1-3 mm
Carprofen	Macklin	C830557-1g	5 mg/kg every 24 h
Erythromycin eye ointment	Along technology	YCKJ-RJ-024780	Cover the surface of the eyeballs during anesthesia
Erythromycin ointment	pythonbio	RG180
Gas Evacuation Apparatus	RWD	R546W	E05518-002
L-α-Lysophosphatidylcholine	Sigma	L0906	Dissolve at 1% with sterile PBS
Microliter Syringe	Hamilton	65460-05	Syringe Series:1700, 10 µL, 33 gauge
Micro-smotic pump model 1002	ALZET	0004317	0.25 µL per hour, 14 days
PBS (pH = 7.3)	ORIGENE	ZLI-9061
Pentobarbital sodium	Shanghai Civi	CAS NO: 57-33-0	150-200 mg/kg intraperitoneal injection for euthanasia
Small Animal Anesthesia Machine	RWD	R520IE	E05807-006 M
Stereotaxic Equipment	RWD	E06382
STERI 250 sterilizer	Keller	31101	Rapid sterilization of surgical instruments
Surgical sutures	Shanghai jinhuan	F504	5-0
Syringe needle (1 mL)	Shanghai KDL	6930197811018	26 gauge (0.45 mm x 16 mm)
Testing drug and solvent	Experiment dependent	N/A
ThermoStar Homeothermic Monitoring System	RWD	69026	Maintain body temperature during anesthesia
Vetbond Tissue adhesive	3M	1469SB	Secure the brain infusion cannula , Adhere the skin incision