Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
This protocol describes a new intraoperative imaging technique that uses a ruthenium complex as a source of chemiluminescent light emission, thereby producing high signal-to-noise ratios during in vivo imaging. Intraoperative imaging is an expanding field that could revolutionize the way that surgical procedures are performed.
Intraoperative imaging techniques have the potential to make surgical interventions safer and more effective; for these reasons, such techniques are quickly moving into the operating room. Here, we present a new approach that utilizes a technique not yet explored for intraoperative imaging: chemiluminescent imaging. This method employs a ruthenium-based chemiluminescent reporter along with a custom-built nebulizing system to produce ex vivo or in vivo images with high signal-to-noise ratios. The ruthenium-based reporter produces light following exposure to an aqueous oxidizing solution and re-reduction within the surrounding tissue. This method has allowed us to detect reporter concentrations as low as 6.9 pmol/cm2. In this work, we present a visual guide to our proof-of-concept in vivo studies involving subdermal and intravenous injections in mice. The results suggest that this technology is a promising candidate for further preclinical research and might ultimately become a useful tool in the operating room.
Son yıllarda, görüntüleme teknolojileri doktorlar hastalığı teşhis ve monitör yol devrim var. Bu görüntüleme teknolojileri, ancak bu tür pozitron emisyon tomografisi (PET), tek foton emisyon bilgisayarlı tomografi (SPECT), bilgisayarlı tomografi (BT) ve manyetik rezonans görüntüleme (MRI) gibi tüm vücut görüntüleme sistemleri, büyük ölçüde sınırlı olmuştur. Özellikle dikkat kanseri ödenmiştir ve teknolojik görüntüleme devrimler büyük ölçüde bu hastalığın teşhis ve tedavi edilir şekilde düzeldi. ameliyathane: Bu ilerlemelere rağmen, bu görüntüleme teknolojileri sadece uymaz bir yer var. Tüm vücut görüntüleme teknikleri, cerrahi planlamada yardımcı olabilir, bunlar genellikle tümör dokusunun tüm kaldırıldı veya artık tümör dokusu cerrahi sınırların 1'de gizli kalır olsun hekimler gerçek zamanlı olarak belirlemeye yardımcı olmak için yeterince yüksek uzaysal çözünürlük yoksundur. Hiçbir infiltratif emin yapmaTümör marjları geride en önemli cerrahi hedeflerinden biridir ve cerrahlar titiz ve tedbirli doku rezeksiyonu arasında sıkı-ip yürümek gerekir edilir. Çok fazla çıkarılırsa, hastada istenmeyen yan etkiler arttırılmış olur çok az kaldırılan ise, nüks oranları, 3 2 artmıştır. Nedenle, doğru tümör marjları tasvir için çok önemlidir ve biz kemilüminesan intraoperatif görüntüleme aksi kurulan teknikleri ile tespit edilmemiş kalabileceği malign doku görselleştirmek için cerrahlara yardımcı olarak tümör marjlarının belirlenmesi doğruluğunu geliştirmek için yardımcı olabilir inanıyoruz.
Şu anda intraoperatif görüntüleme sistemleri gibi olası yarar için araştırılan birçok görüntüleme teknolojileri vardır. Bu β- ve γ-radyasyon yayan sondalar 4, optik floresan 5, Raman spektroskopisi 6 dahil >, 7 ve Cherenkov ışıma 8, 9. Ancak bugüne kadar, bunların hiçbiri, standart klinik araçlar olarak kullanılır hale gelmiştir. Optik floresan görüntüleme şimdiye kadar bu tekniklerin en umut verici olduğu kanıtlanmıştır ve en çok araştırdı nedenle etti. Zaten birçok uygulama için değerli bir araç olarak gösterilmiş olsa da, bu sınırlamalar olmadan değildir. Gerçekten de, asıl dezavantajı doğal autofluorescent biyolojik doku tarafından üretilen arka plan floresan olduğunu. Bu arka plan otofloresan sinyali, floresan sinyalinin üretimi için gerekli olan, harici bir ışık kaynağı tarafından, florofor ilave olarak, çevre doku uyarılmasının bir ürünüdür. Pratik açıdan bakıldığında, bu otofloresans potansiyel ameliyathanede bu teknolojinin faydasını sınırlayabilir düşük sinyal-gürültü oranları, yol açabilir.
Müdürfloresan görüntüleme üzerinden Kemiluminesan görüntüleme avantajı uyarma ışık gerekli olmasıdır. Bunun bir sonucu olarak, herhangi bir arka plan otofloresansı yoktur. Kemiluminesan görüntülemede, uyarma enerjisi yerine kimyasal oluşturulur. Bu işlem, daha yüksek bir sinyal-ses oranlarına neden olabilir, bu nedenle herhangi bir istenmeyen arka plan sinyali üretir ve. Bu sonuçta cerrahi sınırların daha hassas ve doğru algılama neden olabilir. Biraz şaşırtıcı bir ameliyat görüntüleme tekniği olarak bu yaklaşımın yarar 10 keşfedilmemiş kalmıştır. Gerçekten de, bu tekniğin en yakın örnek, farelerde 11, 12, 13, miyeloperoksidaz tarafından luminol oksitlenmesidir. merhaba ile düşük arka plan sinyali sonuçlanan (1) en az otofloresans: kemilüminesans biyomedikal görüntüleme aşağıdaki avantajları sunabilir araştırma oldukça keşfedilmemiş alan nedenleGher sinyal-gürültü oranları; (2) görünür gelen yakın-kızılötesi değişen kemilüminesan emisyonların ayarlanabilir dalga boyları; ve (3), bir bağlayıcı teknolojileri ile bir araya getirilmiş ve zaten mevcut biyomoleküllerin hedef olduğunda, hedef moleküler görüntüleme sondaları 14 tüm kütüphanelerin erişim sağlayan fonksiyonalitesine sahip kimyasal olarak ışık veren kompleksleri.
Bu proof-of-prensibi çalışma rutenyum tabanlı görüntüleme maddesi kullanarak biyomedikal ortamda kemilüminesan görüntülemenin potansiyel yarar göstermektedir. Bu bileşiğin kemilüminesan özellikleri iyi 1960'ların ortalarında 15 kadar uzanan araştırmaları ile incelenmiştir. Kimyasal aktivasyonu üzerine, madde, tıbbi görüntüleme amacıyla uygundur 600 nm 16 ° ışık üretir. Aktivasyon enerjisi uyarılmış durumda su 17 -foll 650 ns ömrü vardır yol açan bir redoks reaksiyonu sonucu elde edilenBu heyecanlı devletin gevşeme üzerine foton kuşağının borçlu. Bir özel tasarlanmış uzaktan nebulizatör kullanımı sayesinde, biz bileşik hem ex vivo ve in vivo tespit başardık. İlk deneylerin sonuçları bu teknolojinin daha fazla araştırılması düşündüren, oldukça ümit vericidir.
Etik deyimi: onaylanmış bir protokole ve Memorial Sloan Kettering Kanser Merkezi (MSK) Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi (IACUC) etik kuralları uyarınca göre yapıldı tarif edilen in vivo hayvan deneylerinde tümü.
Bir püskürtme cihazı 1. İnşaat
Yöntem 2. Hassasiyet Belirlenmesi
Vivo Görüntüleme 3. Sistemik İntravenöz Enjeksiyonu Sonrası
Lenf nodu 4. İn Vivo Görüntüleme
Protokol 1. bölümde tarif edilen vaporizatör, sistemin düşük bir maliyetle kolayca mevcut malzemelerden yapılabilir. Uzak tetikli bir biyolojik olarak ışık veren okuyucu içinde indirgeme / oksitleme maddesinin püskürtülmesi (Şekil 1) için bir ilave olacak şekilde tasarlanmıştır. Tasarım lensten 14 cm mesafeden biyoparlaklık okuyucunun içinde nebulizer güvenli çalışması için izin verir. lensin Hiçbir sisleme veya bulanıklaştırma işlemi s?...
Burada, optik kemilüminesan muhabir tarafından oluşturulan fotonların emisyon yoluyla doku ortaya koymaya yeteneğine sahip bir teknoloji sundu. Diğer aksine, daha bu kemilüminesans muhabir sistemi radyoaktif olmayan ve çok yüksek hassasiyet seviyelerinde tespitini kolaylaştırır bir görüntüleme probu istihdam, teknoloji 4, 5, 6, 7, 8,...
The authors have nothing to disclose.
The authors thank Prof. Jan Grimm and Mr. Travis Shaffer for their helpful discussions and Mr. David Gregory for editing the manuscript. Technical services provided by the MSK Animal Imaging Core Facility, supported in part by NIH Cancer Center Support Grant P30CA008748-48, are gratefully acknowledged. The authors thank the NIH (K25 EB016673 and R21 CA191679, T.R. and 4R00CA178205-02, B.M.Z.), the MSK Center for Molecular Imaging and Nanotechnology (T.R.), the Tow Foundation (B.C.), and the National Science Foundation Integrative Graduate Education and Research Traineeship (IGERT 0965983 at Hunter College for B.C. and T.M.S.) for their generous support. The research reported in this publication was supported by funding from the King Abdullah University of Science and Technology.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Wood part A (12.5 × 2.5 × 1.8 cm) | Woodcraft | 131404 | Cut from a 3/4” x 24” x 30” birch plywood sheet |
Wood part B (12.7 × 10.7 × 1.8 cm) | Woodcraft | 131404 | Cut from a 3/4” x 24” x 30” birch plywood sheet |
Wood part C (11 × 2.5 × 1.8 cm) | Woodcraft | 131404 | Cut from a 3/4” x 24” x 30” birch plywood sheet |
Screws (4 × 25 mm) | Screwfix | 79939 | |
Harmon Face Values 3 oz mini sprayer | Bed, Bath and Beyond | ||
stainless steel rod (10 cm of 1/16” steel) | Metals Depot Int. Inc. | 2192 | |
Pencil Classic HB | Papermate | 58592 | |
Paper clip | Office Depot | 221720 | |
speaker cable | RCA Inc. | AH1650SN | |
Energizer 9V alkaline battery | Energizer Holdings Inc. | EN22 | |
Hitech HS-82MG Micro Servo Motor, 3.4 kg/cm output torque @ 6V | Hitech RCD USA Inc. | 32082S | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
28 cm plastic cable ties | General Electric Inc. | 50725 | |
Duct tape | 3M Inc. | 3939 | |
littleBits w1 wire | littleBits Inc. | w1 wire | |
littleBits p1 power | littleBits Inc. | p1 power | |
littleBits i2 toggle switch | littleBits Inc. | i2 toggle switch | |
littleBits 011 servo | littleBits Inc. | 011 servo | |
20 cm plastic covered wire twist ties | Four Star Plastics | 71TIE8000 | |
Tris(2,2′-bipyridyl)dichlororuthenium(II) hexahydrate | Sigma-Aldrich Inc. | 224758 | |
Ammonium cerium(IV) nitrate | Sigma-Aldrich Inc. | 22249 | |
Isofluorane | Baxter Healthcare | 1001936060 | |
PBS | Sigma-Aldrich | PBS1 | |
Ethanol | Sigma-Aldrich | 2854 | |
Triethylamine | Sigma-Aldrich Inc. | T0886 | |
Water | Water was purified using a Milipore Mili-Q (R ≥ 18 MΩ) | ||
Female nude (outbred) mice | Jackson Laboratories | 1929 | age 5 - 6 weeks |
Strain C57BL/6J | |||
NU/J male mice at | Jackson Laboratories | 2019 | age 6 – 8 weeks |
IVIS 200 bioluminescence reader | Caliper Live Science | ||
Live Image 4.2 software | Perkin-Elmer | 128165 | |
Microscope slides | ThermoScientific | 4951PLUS4 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır